CN107662707A - 节药无人机 - Google Patents
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Abstract
一种节药无人机，包括无人机本体、热感应相机和喷洒装置；热感应相机和喷洒装置均设置在无人机本体底部；热感应相机与喷洒装置固联，以使得喷洒装置的喷洒方向与热感应相机的拍摄中心一致；无人机本体内设置有控制装置；热感应相机与控制装置连接，用于对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息；控制装置用于接收热图像信息，并将热图像信息与参考信息比较以确认目标区域是否为作业区域，并在目标区域为作业区域时生成工作信号给喷洒装置；喷洒装置用于在工作信号的控制下工作，对作业区域进行农药喷洒。上述节药无人机中无需进行覆盖性的喷施工作，可以极大的节省用药量并降低环境污染，还可以提高喷施效率。
Description
技术领域
本发明涉及植保无人机技术领域，特别是涉及一种节药无人机。
背景技术
随着无人机技术的飞速发展，越来越多的无人机开始用于农业植保技术领域。例如，无人机常用于进行农药喷施。采用植保无人机来喷洒农药时，都是整片覆盖性的喷洒，存在农药的浪费且会带来不必要的环境污染。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够节省用药量且能够降低环境污染的节药无人机。
一种节药无人机，用于在农业植保作业中进行农药喷施，包括无人机本体、热感应相机和喷洒装置；所述热感应相机和所述喷洒装置均设置在所述无人机本体底部；所述热感应相机与所述喷洒装置固联，以使得所述喷洒装置的喷洒方向与所述热感应相机的拍摄中心一致；所述无人机本体内设置有控制装置；所述热感应相机与所述控制装置连接，用于对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息；所述控制装置还与所述喷洒装置连接；所述控制装置用于接收所述热图像信息，并将所述热图像信息与参考信息比较以确认所述目标区域是否为作业区域，并在所述目标区域为作业区域时生成工作信号给所述喷洒装置；所述喷洒装置用于在所述工作信号的控制下工作，对作业区域进行农药喷洒。
在其中一个实施例中，所述参考信息为参考温度；所述控制装置用于根据所述热图像信息中各像素点的颜色获取对应的温度值，并将所述温度值与参考温度比较，从而在存在一个像素点对应的温度值大于参考温度时确认所述目标区域为作业区域。
在其中一个实施例中，所述控制装置还用于在确认目标区域为作业区域后，根据所述热图像信息与所述参考信息之间的差值划分虫害等级，并根据所述虫害等级生成相应的工作信号；所述工作信号包括与所述虫害等级匹配的目标药量；所述喷洒装置用于在所述工作信号的控制下对所述作业区域喷施目标药量。
在其中一个实施例中，所述无人机本体上还设置有无线图传模块；所述无线图传模块与所述热感应相机连接，并用于与监控终端连接，以将所述热图像信息输出给所述监控终端。
在其中一个实施例中，所述喷洒装置包括药箱、水泵、喷头以及电子开关；所述喷头通过传输管与所述药箱连接；所述水泵设置在所述传输管上；所述电子开关与所述控制装置连接，用于在所述工作信号的控制下开启以控制所述喷头和所述水泵工作。
在其中一个实施例中，所述无人机本体包括电源装置；所述电源装置包括顺次连接的发动机、发电机、电池和电源分配器；所述发动机用于带动所述发电机工作，以产生电能给所述电池充电；所述电池再通过所述电源分配器与所述节药无人机的各用电设备连接并供电。
在其中一个实施例中，所述无人机本体包括飞行器底座、起落架、支撑轴、螺旋桨基座以及螺旋桨；所述控制装置设置在所述飞行器底座内；所述起落架和所述支撑轴均固定在所述飞行器底座上；所述支撑轴为多个，且对称分布于所述飞行器底座四周；所述螺旋桨基座固定在所述支撑轴上远离所述飞行器底座的一端；所述螺旋桨固定在所述螺旋桨基座上。
在其中一个实施例中，所述螺旋桨基座内包括有电机和电子调速器；所述控制装置与所述电子调速器连接；所述电子调速器与所述电机连接；所述电子调速器用于对电机的转速进行控制，从而控制螺旋桨的转速。
在其中一个实施例中，所述螺旋桨基座内还包括距离传感器；所述距离传感器用于感知所述螺旋桨基座与外部物体的距离并输出给所述控制装置；所述控制装置还用于在所述距离小于警戒值时，对无人机的飞行高度和飞行速度进行调整。
在其中一个实施例中，所述控制装置包括第一无线模块；所述控制装置还用于通过所述第一无线模块与监控终端进行无线通信连接。
上述节药无人机中，热感应相机会对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息。无人机本体内的控制装置可以将该热图像信息与参考信息进行比较从而确认目标区域是否为作业区域，并仅在确认该目标区域为作业区域时，才会生成工作信号，进而使得喷洒装置进行农药喷施。上述节药无人机，可以根据不同目标区域的具体情况来决定是否进行农药喷施，无需进行覆盖性的喷施工作，可以极大的节省用药量并降低环境污染，还可以提高喷施效率。
附图说明
图1为一实施例中的节药无人机的主视图；
图2为图1中的无人机的侧视图；
图3为图1的无人机的俯视图；
图4为图1的无人机的仰视图；
图5为图1中的无人机本体内的电源装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一实施例中的节药无人机的主视图，图2为图1的侧视图，图3为图1的俯视图，图4为图1的仰视图。下面结合图1～图4对本实施例中的节药无人机做详细说明。该节药无人机用于在农业植保作业中进行农药喷施，以消灭植保作业区域的害虫，保护植被不受到害虫的侵害。该节药无人机包括无人机本体100、热感应相机200以及喷洒装置300。其中，热感应相机200和喷洒装置300均设置在无人机本体100的底部。并且，喷洒装置300与热感应相机200固联，从而使得喷洒装置300的喷洒方向能够随热感应相机200的拍摄中心的移动而移动，并与拍摄中心保持一致。通过控制喷洒装置300的喷洒方向与热感应相机200的拍摄中心一致，从而可以确保喷洒装置300的喷洒区域与热感应相机200的拍摄区域保持一致。
无人机本体100用于实现无人机的常用功能，如按照预设路线进行飞行等。无人机本体100包括飞行器底座110、起落架120、支撑轴130、螺旋桨基座140以及螺旋桨150。其中，起落架120以及支撑轴130均固定在飞行器底座110上。飞行器底座110内设置有电源装置和控制装置。电源装置用于为无人机本体100内的各用电设备供电。控制装置则用于对无人机本体100的飞行进行控制，以对无人机100的飞行速度以及高度等进行调整。具体调整技术属于本领域常用技术，此处不赘述。在本实施例中，电源装置采用发电机间接供电方式进行供电。具体地，电源装置的结构框图如图5所示。电源装置包括顺次连接的发动机510、发电机520、电池530以及电源分配器540。电源分配器540用于与各用电设备连接。通过发动机510带动发电机520，发电机520给电池530充电，电池530再连接电源分配器540给各用电设备如控制装置等供电。这种供电方式相对于传统的纯电池供电的方式而言，可以给无人机提供更加稳定的续航能力。在本实施例中，飞行器底座110内还设置有第一无线模块。第一无线模块用于与监控终端连接，以接收监控终端发送来的控制信号。同时，控制装置也可以通过第一无线模块将其监测到的数据信息以及自身的运行参数等发送给监控终端，便于监控终端的用户了解其工作状态。
支撑轴130为多个，且对称分布在飞行器底座110上，从而确保无人机本体100在飞行过程中的平稳性。在本实施例中，支撑轴130为四个。四个支撑轴130等间隔对称分布在飞行器底座110的四周。螺旋桨基座140固定在支撑轴130上远离飞行器底座110的一端。螺旋桨150固定在螺旋桨基座140上。在本实施例中，螺旋桨基座140内设置有电子调速器和电机。电子调速器用于对电机的转速进行调整，进而控制螺旋桨150的旋翼的转速。具体地，电子调速器通过导线与飞行器底座110内的控制装置连接，从而在控制装置的控制下对电机转速进行控制，最终实现对无人机的飞行状态进行调整。在本实施例中，螺旋桨基座140内还设置有距离传感器。距离传感器用于感知螺旋桨基座140与外部物体的距离并通过传输线输出给控制装置。控制装置可以对该距离进行实时监测，即将其与警戒值比较，当该距离小于警戒值时，对无人机的飞行高度以及飞行速度进行调整，以使得无人机本体100能够避开障碍物，确保无人机本体100的飞行安全。
热感应相机200用于对目标区域进行拍摄，以得到目标区域的热图像信息。在本实施例中，热感应相机200的拍摄区域范围(也即热感应相机200能够拍摄到的植保作业区域的面积)可以根据无人机的飞行高度以及热感应相机200的拍摄角度范围进行确定。在本实施例中，热感应相机200的拍摄区域范围较小，在2平方米以内。热感应相机200与控制装置连接，从而将拍摄得到的热图像信号输出给控制装置。在本实施例中，无人机本体110内还设置有无线图传模块。无线图传模块与热感应相机200连接，并用于与地面端的监控终端连接，以将热感应相机200输出的热图像信息发送给监控终端。工作人员可以根据监控终端接收到的热图像信息发出相应的控制信号，对节药无人机的工作进行直接控制。
无人机本体100内的控制装置用于接收该热图像信息。控制装置会根据该热图像信息确认目标区域是否为作业区域。在本实施例中，作业区域为存在害虫区域。具体地，控制装置会将热图像信息与参考信息进行比较以确认该目标区域是否为作业区域，并在确认在目标区域为作业区域时生成工作信号。例如，控制装置可以根据热图像信息中的每一个像素点的颜色获取对应的温度值，并将参考信息设置为参考温度，从而将每个像素点对应的温度值与参考温度进行比较，在存在一个或者多个像素点对应的温度值大于参考温度时，确认该目标区域为作业区域。参考温度可以根据需要设置，如将其设置为20度。颜色以及温度值的对应关系可以预先存储在无人机本体100内，从而根据各像素点的颜色即可获取到对应的温度值。在另一实施例中，也可以将参考信息设置为参考颜色，从而在像素点的颜色比参考颜色更深时，确认该目标区域为作业区域。在存在害虫的区域，害虫相对于农作物来说，温度会偏高，拍摄得到的热图像中会有偏红或者偏黄的颜色，因此通过上述方法来确认目标区域是否为作业区域也即存在害虫区域，具有较高的可执行性以及准确性。在一实施例中，控制装置还用于在确认目标区域为作业区域后，根据热图像信息与参考信息之间差值划分虫害等级。差值和虫害等级对应表预先存储在无人机本体内，从而根据差值即可从对应表中获取对应的虫害等级。控制装置在确定虫害等级后，根据虫害等级生成相应的工作信号。生成的工作信号中包括与虫害等级匹配的目标药量。虫害等级越高，则目标药量可以设置的偏大一些，反之则设置小一些，从而可以进一步节省用药量。因此喷洒装置300在该工作信号的控制下对作业区域喷施目标药量。
喷洒装置300包括药箱310、水泵320、喷头330以及电子开关(图中未示)。其中，喷头330通过传输管与药箱310连接。水泵320则设置在传输管上，用于提供药液传输的动力。电子开关与控制装置连接，用于接收其输出的工作信号。电子开关在该工作信号的控制下开启，从而控制喷头330和水泵320工作，进而使得喷洒装置300开始执行喷洒作业。由于喷洒装置300的喷洒方向与热感应相机200的拍摄中心一致，从而使得喷洒装置300仅对拍摄区域进行农药喷施。当喷洒装置300未接收到工作信号时，不工作，也即不会对拍摄区域进行农药喷施。当喷洒装置300完成该作业区域的农药喷施工作后，节药无人机会根据预设飞行路线飞行至下一目标区域对该区域进行拍摄，并判断该区域是否为作业区域。在本实施例中，热感应相机200和喷洒装置300对称分布在无人机本体100的重心两侧，以确保无人机飞行时的平稳性。具体地，热感应相机200和喷洒装置300沿垂直于起落架120的长度方向设置。
上述节药无人机中，热感应相机200会对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息。无人机本体100内的控制装置可以将该热图像信息与参考信息进行比较从而确认目标区域是否为作业区域，并仅在确认该目标区域为作业区域时，才会生成工作信号以控制喷洒装置300进行农药喷施。上述节药无人机可以根据不同目标区域的具体情况来决定是否进行农药喷施，无需进行覆盖性的喷施工作，可以极大的节省用药量，有效防止对农作物过度使用农药并降低环境污染，还可以提高喷施效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种节药无人机，用于在农业植保作业中进行农药喷施，其特征在于，包括无人机本体、热感应相机和喷洒装置；所述热感应相机和所述喷洒装置均设置在所述无人机本体底部；所述热感应相机与所述喷洒装置固联，以使得所述喷洒装置的喷洒方向与所述热感应相机的拍摄中心一致；所述无人机本体内设置有控制装置；所述热感应相机与所述控制装置连接，用于对目标区域进行拍摄以得到目标区域的热图像信息；所述控制装置还与所述喷洒装置连接；所述控制装置用于接收所述热图像信息，并将所述热图像信息与参考信息比较以确认所述目标区域是否为作业区域，并在所述目标区域为作业区域时生成工作信号给所述喷洒装置；所述喷洒装置用于在所述工作信号的控制下工作，对作业区域进行农药喷洒。
2.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述参考信息为参考温度；所述控制装置用于根据所述热图像信息中各像素点的颜色获取对应的温度值，并将所述温度值与参考温度比较，从而在存在一个像素点对应的温度值大于参考温度时确认所述目标区域为作业区域。
3.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述控制装置还用于在确认目标区域为作业区域后，根据所述热图像信息与所述参考信息之间的差值划分虫害等级，并根据所述虫害等级生成相应的工作信号；所述工作信号包括与所述虫害等级匹配的目标药量；所述喷洒装置用于在所述工作信号的控制下对所述作业区域喷施目标药量。
4.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述无人机本体上还设置有无线图传模块；所述无线图传模块与所述热感应相机连接，并用于与监控终端连接，以将所述热图像信息输出给所述监控终端。
5.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述喷洒装置包括药箱、水泵、喷头以及电子开关；所述喷头通过传输管与所述药箱连接；所述水泵设置在所述传输管上；所述电子开关与所述控制装置连接，用于在所述工作信号的控制下开启以控制所述喷头和所述水泵工作。
6.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述无人机本体包括电源装置；所述电源装置包括顺次连接的发动机、发电机、电池和电源分配器；所述发动机用于带动所述发电机工作，以产生电能给所述电池充电；所述电池再通过所述电源分配器与所述节药无人机的各用电设备连接并供电。
7.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述无人机本体包括飞行器底座、起落架、支撑轴、螺旋桨基座以及螺旋桨；所述控制装置设置在所述飞行器底座内；所述起落架和所述支撑轴均固定在所述飞行器底座上；所述支撑轴为多个，且对称分布于所述飞行器底座四周；所述螺旋桨基座固定在所述支撑轴上远离所述飞行器底座的一端；所述螺旋桨固定在所述螺旋桨基座上。
8.根据权利要求7所述的节药无人机，其特征在于，所述螺旋桨基座内包括有电机和电子调速器；所述控制装置与所述电子调速器连接；所述电子调速器与所述电机连接；所述电子调速器用于对电机的转速进行控制，从而控制螺旋桨的转速。
9.根据权利要求8所述的节药无人机，其特征在于，所述螺旋桨基座内还包括距离传感器；所述距离传感器用于感知所述螺旋桨基座与外部物体的距离并输出给所述控制装置；所述控制装置还用于在所述距离小于警戒值时，对无人机的飞行高度和飞行速度进行调整。
10.根据权利要求1所述的节药无人机，其特征在于，所述控制装置包括第一无线模块；所述控制装置还用于通过所述第一无线模块与监控终端进行无线通信连接。
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