CN114910388A - 一种航空施药农药飘移监测预警***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种航空施药农药飘移监测预警***及方法，属于农业信息技术领域，包括：微处理器和布设在监测区域内的传感条带；在传感条带上间隔设置有多个导电垫片，包括传感垫片和激励垫片；微处理器为每个激励垫片提供激励电压；微处理器的信号接收端接收导通信号；每个导通信号是由每个传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的。本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***及方法，利用布设在监测区域内的传感条带，可一次性同时监测区域内不同位置处农药飘移后的药滴真实分布情况，据此进行飘移污染预警，可指导施药飞机改变飞行路径或调节喷洒参数，降低施药过程中的农药污染。
Description
技术领域
本发明涉及农业信息技术领域，尤其涉及一种航空施药农药飘移监测预警***及方法。
背景技术
航空施药具有应对大面积、突发性、重发性病虫草害的突出优势，是现代化植保技术的重要组成部分，是农业现代化发展水平的重要标志。由于航空施药采用的是空中作业方式，飞机机体与作物冠层之间的空间距离较大，施药过程中，受飞机旋翼和环境侧风影响，药液药滴很容易飘失到非靶标区域，造成毗邻作业区的敏感作物、鱼虾养殖时长发生药害污染，由此造成的次生灾害频发，同时造成严重生态环境污染。相关研究表明，有毒的药液药滴最远可飘移至距离飞机20公里的位置。随着环境保护意识的增强，航空施药飘移污染越发引起人们的重视。对施药过程中农药飘移污染实时监测和预警是减少农药环境污染、降低次生灾害发生的重要技术手段。
但目前的监测预警方法和装置，主要分布在人工现场踏查检测、CFD仿真分析和非接触式传感探测三个方面。
人工现场踏查检测是由作业人员进入作业区，运用布置水敏纸、药滴接收卡等方式收取样品，事后将样品取回至实验室中分析，实时性差，只能进行事后检测药液药滴是否飘移到非靶标区，无法现场指导飞机安全作业。其中，水敏纸方式主要原理是液滴滴落到水敏纸卡上形成蓝的斑点，但小于50微米的细微药滴无法形成斑点，环境湿度大的环境下水敏纸会变蓝，无法在早晨、傍晚及湿度大的环境下应用；药滴接收卡通过接收装置接收药滴，进而在实验室光谱仪分析药剂含量，但这种方式复杂繁琐，无法实时获得药液沉积量信息。也有利用叶面湿度传感器监测药液药滴，但是该种方法已受环境湿度影响，不适宜长时间放置在野外进行监测，如湿度过大，易产生错误的药滴监测数据，给飞机作业错误指示，影响正常施药作业。
CFD仿真技术是利用计算机基于CFD流体力学方法，模拟飞机施药中下洗风场和药滴的空间运动规律，进而了解药液药滴飘多远，得到可能发生的药液污染区域。其存在的缺点在于：仿真模拟与实际作业环境仍有较大差距，仿真结果在特定环境下产生，计算背景过于理想化，无法真实地还原现实作业情况。
非接触式遥感方式，主要包括雷达激光方式、红外成像光谱方式、基于气象色谱的农药气溶胶方式等。这种监测方法受环境背景影响大，只能进行大尺度、高浓度、多飘移量的情况下使用，不适合针对特定鱼塘、居民居住区、敏感作物种植区的药液飘移监测和预警。
发明内容
本发明提供一种航空施药农药飘移监测预警***及方法，用以解决现有技术中对于航空施药农药飘移监测存在的非实时性、检测精度低、耗时耗力等缺陷，可一次性同时监测区域内不同位置处农药飘移后的药滴真实分布情况，检测精度以及自动化程度高。
第一方面，本发明提供一种航空施药农药飘移监测预警***，包括：
微处理器和布设在监测区域内的传感条带；
在所述传感条带上间隔设置有多个导电垫片，所述导电垫片包括传感垫片和激励垫片；
所述微处理器为每个所述激励垫片提供激励电压；
所述微处理器的信号接收端接收导通信号；
每个所述导通信号是由每个传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，所述多个导电垫片在所述传感条带上呈第一矩形传感阵列布设；
所述第一矩形传感阵列由传感垫片行与激励垫片行交替设置组成；
组成所述传感垫片行的多个导电垫片均为传感垫片，组成所述激励垫片行的多个导电垫片均为激励垫片。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，还包括比较电路；
所述微处理器为所述比较电路提供基准电压；
每个所述传感垫片均与基准电阻串联后，连接至所述比较电路的电压输入端；
所述比较电路的信号输入端连接所述微处理器的信号接收端；
所述导通信号为所述比较电路根据所述基准电压与由每个传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的信号电压，进行比较后生成的高电平；
所述信号电压是由所述激励电压、所述基准电阻和所述药滴的沉积电阻确定。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，还包括警示装置，所述警示装置包括多个警示器，每个所述警示器对应与所述传感条带上一个传感垫片；
在所述微处理器接收由任一传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的导通信号后，由信号发送端向所述警示装置的信号输入端发送驱动信号；
所述警示装置响应所述驱动信号，控制与所述任一传感垫片相对应的警示器动作。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，所述警示装置中的所有警示器呈第二矩形传感阵列布设；
所述第二矩形传感阵列的行数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的行数相同；
所述第二矩形传感阵列的列数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的列数相同；
相对应的警示器和传感垫片，分别在所述第二矩形传感阵列的位置以及在所述第一矩形传感阵列中位置是相对应的。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，所述警示装置还包括警鸣器，所述警示器为指示灯。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，所述传感条带的载体为柔性的绝缘基材条带。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，每个所述导电垫片的直径为1mm至2mm，相邻两个导电垫片之间的间距为0.2mm至0.6mm。
根据本发明提供的一种航空施药农药飘移监测预警***，还包括太阳能供电装置；
所述太阳能供电装置为所述微处理器供电。
第二方面，本发明还提供一种基于第一方面任一项航空施药农药飘移监测预警***的监测预警方法，包括：
由所述微处理器依次为每个所述激励垫片提供激励电压，并通过信号接收端接收导通信号；
所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片，所述目标传感垫片是与被提供激励电压后的激励垫片之间因存在药滴而导通的传感垫片；
所述微处理器根据每个所述目标传感垫片在第一矩形传感阵列中的分布，确定农药飘移信息。
根据本发明提供的一种监测预警方法，在所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片后，由信号发送端向警示装置的信号输入端发送驱动信号，所述驱动信号包含所述目标传感垫片的身份信息；
所述警示装置响应所述驱动信号，控制第二矩形传感阵列中的目标警示器动作，所述目标警示器与所述目标传感垫片一一对应。
根据本发明提供的一种监测预警方法，所述微处理器为比较电路提供的基准电压，是基于以下方式预先设定的：
在利用所述航空施药农药飘移监测预警***执行所述监测预警方法之前，测量待喷施农药的电导率，以根据所述电导率确定每个药滴的沉积电阻；根据最大沉积电阻、所述激励电压和所述基准电阻，计算最小信号电压；将所述最小信号电压输入至所述微处理器，以由所述微处理器根据所述最小信号电压设置所述基准电压；所述基准电压小于所述最小信号电压。
第三方面，本发明提供一种电子设备，运用于微处理器中，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述航空施药农药飘移监测预警方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，运用于微处理器中，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述航空施药农药飘移监测预警方法的步骤。
本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***及方法，利用布设在监测区域内的传感条带，可一次性同时监测区域内不同位置处农药飘移后的药滴真实分布情况，据此进行飘移污染预警，可指导施药飞机改变飞行路径或调节喷洒参数，降低施药过程中的农药污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之一；
图2是本发明提供的传感条带的布设方式示意图；
图3是本发明提供的传感条带中传感垫片和激励垫片的布设位置示意图；
图4是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之一；
图5是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之二；
图6是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之三；
图7是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之二；
图8是本发明提供的一种比较电路的接线示意图；
图9是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之三；
图10是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警方法的流程示意图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图；
其中，附图标记为：
1：微处理器；2：传感条带；21：传感垫片；22：激励垫片；3：药滴；4：警示装置；5：警鸣器；6：太阳能供电装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
图1是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之一，如图1所示，主要包括：
微处理器1和布设在监测区域内的传感条带2；
在所述传感条带2上间隔设置有多个导电垫片，所述导电垫片包括传感垫片21和激励垫片22；
所述微处理器1为每个所述激励垫片22提供激励电压；
所述微处理器1的信号接收端接收导通信号；
每个所述导通信号是由每个传感垫片21与任一激励垫片22之间因存在药滴而导通的情况下生成的。
作为一种可选实施例，传感条带2的载体可以选择为柔性的绝缘基材条带，在传感条带2布设有多个相互间隔开的导电垫片，最终成型的传感条带2可以视作为一个柔性线路板，该线路板上每个导电垫片均封装有一条独立的线路连接至柔性线路板的边缘处，以供连接外部其它电子元器件。
传感条带2的长度和宽度可以根据实际需要，如根据监测区域的范围等进行自行设置。
为了提高垫片的导电性能，导电垫片可以由焊锡填充，且每个导电垫片均相似，如导电垫片的结构可统一选择为圆形贴片结构、或者圆柱形结构或者凸面状结构。
图2是本发明提供的传感条带的布设方式示意图，如图2所示，假设监测区域为养殖鱼塘，为监测航空施药农药飘移对该养殖鱼塘的影响，可以在距离养殖鱼塘的岸边10m处的***，围绕养殖鱼塘布置一圈传感条带2。需要说明的是，传感条带2的布设方式可以根据监测需要进行灵活设置，如针对图2所示的养殖鱼塘，也可以在鱼塘上部空间将传感条带2架起，用于监测飘移的药滴是否沉降至鱼塘区域内，同时可以根据药滴在传感条带2上的分布，获得漂移的药滴沉降到鱼塘的具***置和分布范围。
在本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***中，微处理器1可以是工控机，可以由其对电源装置输出的电压进行控制，以分别为每个激励垫片22提供激励电压。
由于传感条带上分布有多个导电垫片，其中包括传感垫片12和激励垫片22，在微处理器1为每个激励垫片22提供激励电压后，若在传感垫片21与激励垫片22之间没有药滴，则传感垫片12与激励垫片22之间的介质为空气介质，电阻近似为无限大，故不能使得传感垫片21和激励垫片22之间导通。若某个传感垫片12与某个激励垫片22之间存在药滴，例如在标号为“1”的传感垫片与标号为“4”的激励垫片之间存在药滴，则相当于在这两个导电垫片之间形成了由药滴组成的沉积电阻Rdeposit，这样标号为“1”的传感垫片与标号为“4”的激励垫片被药滴导通。
在标号为“1”的传感垫片与标号为“4”的激励垫片被药滴导通之后，施加在激励垫片上的激励电压就会生成一个导通信号，输入至微处理器1的信号接收端。
本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***，利用布设在监测区域内的传感条带，可一次性同时监测区域内不同位置处农药飘移后的药滴真实分布情况，据此进行飘移污染预警，可指导施药飞机改变飞行路径或调节喷洒参数，降低施药过程中的农药污染。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述多个导电垫片在所述传感条带2上呈第一矩形传感阵列布设；
所述第一矩形传感阵列由传感垫片行与激励垫片行交替设置组成；
组成所述传感垫片行的多个导电垫片均为传感垫片21，组成所述激励垫片行的多个导电垫片均为激励垫片22。
图3是本发明提供的传感条带中传感垫片和激励垫片的布设位置示意图，如图3所示，将位于第1、3、...、k-2、k行的所有导电垫片，均设置为传感垫片21；将位于第2、4、....、k-1行的所有导电垫片，均设置为激励垫片22。这样，分别位于第1、3、...、k-2、k行的传感垫片21分别构成第1、3、...、k-2、k个传感垫片行（在图3中简化表示为传感1、3、...、k-2、k），分别位于第2、4、....、k-1行的激励垫片22分别构成第2、4、....、k-1个激励垫片行（在图3中简化表示为激励2、4、....、k-1）。最后，图3中的传感垫片行1、激励垫片行2....激励垫片行k-1与传感垫片行k这样交替设置，构成由若干个矩阵式排列的导电垫片组成第一矩形传感阵列。
采用上述实施例提供的传感条带2，就可以利用传感条带2上的导电垫片之间有无沉降药滴的二进制方式，指示飘移药滴的沉积分布，通过这种离散化的数字指示方式，可以更加细化地指示药液飘移位置及严重程度。
图4是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之一，如图4所示，可以将每一激励垫片行中的所有激励垫片预先连接，这样仅需连接微处理器与每一激励垫片行中的任一激励垫片提供激励电压即可，而无需由微处理器为每个激励垫片提供激励电压，能一定程度上简化电路结构。
如图4所示，仅在标号为“1”的传感垫片与标号为“4”的激励垫片之间存在一个药滴，这样微处理器的信号接收端就会接收到一个导通信号，微处理器通过统计所供电的激励垫片所在位置，就可以大概判断到药滴分布所在的传感垫片行。例如，结合图3所示，在微处理器仅为标号为“4”、“5”和“6”的激励垫片所在的激励垫片行1（激励1）提供激励电压，在接收到导通信号后，就可以大概判断出在传感垫片行1（传感1）和/或传感垫片行2（传感2）中的至少一个传感垫片，与激励垫片行1中的至少一个激励垫片之间因存在药滴而导通。
作为另一可选实施例，还可以不连接每一激励垫片行中的所有激励垫片，而由微处理器1依次分别为每个激励垫片提供激励电压，这样在微处理器1为标号为“4”的激励垫片供电时，若接收到导通信号，就可以预测到号为“4”的激励垫片与其周围的至少一个传感垫片之间因存在药滴而导通。最后，通过统计微处理器1为每个激励垫片供电时，是否接收到导通信号，就可以确定出农药漂移至传感条带上的分布情况，由此可以获取到当前的农药飘移信息。
作为另一可选实施例，由于每个传感垫片分别连接至微处理器1的不同信号接收端，在微处理器1的任一信号接收端接收到导通信号后，就可以确定出具体是哪一个传感垫片与其周围的激励垫片之间因存在药滴而导通。
图5是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之二，如图5所示，在标号为“3”的传感垫片与标号为“5”的激励垫片之间存在一个药滴，这样微处理器的信号接收端就也会接收到一个导通信号。
微处理器通过统计所供电的激励垫片所在位置，就可以大概判断到药滴分布所在的传感垫片行。例如，结合图3所示，在微处理器仅为激励垫片行1（简称激励1）提供激励电压，在接收到导通信号后，就可以大概判断出在传感垫片行1（简称传感1）和/或传感垫片行2（简称传感2）中的至少一个传感垫片，与激励垫片行1中的至少一个激励垫片之间因存在药滴而导通。
进一步地，由于标号为“1”的传感垫片连接至微处理器1的某一对应的信号接收端，在微处理器1的该对应信号接收端接收到导通信号后，就可以确定出标号为“1”的传感垫片与其周围的激励垫片之间因存在药滴而导通。
图6是本发明提供的传感条带中存在药滴的示意图之三，如图6所示，在标号为“1”的传感垫片与标号为“4”的激励垫片之间存在一个药滴，在标号为“8”的传感垫片与标号为“5”的激励垫片之间存在一个药滴，且在标号为“9”的传感垫片与标号为“12”的激励垫片之间也存在一个药滴，且标号为“1”、“8”和“9”的三个传感垫片分别与连接至微处理器1上的三个不同的信号接收端。
在微处理器1为激励垫片行1供电时，会接收到标号为“1”的传感垫片上传的导通信号，且收到标号为“8”的传感垫片上传的导通信号，就可以判断确定出标号为“1”和“8”的传感垫片与其周围的激励垫片之间因存在药滴而导通。
进一步地，在微处理器1为激励垫片行2供电时，会接收到标号为“9”的传感垫片上传的导通信号，就可以判断确定出标号为“9”的传感垫片与其周围的激励垫片之间因存在药滴而导通。
最后，就可以根据药滴在整个传感条带2上的分布，获取到当前的农药飘移信息。
图7是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之二，作为一种可选实施例，结合图7所示，本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***，还包括比较电路3；
所述微处理器1为所述比较电路3提供基准电压；
每个所述传感垫片21均与基准电阻串联后，连接至所述比较电路3的电压输入端；
所述比较电路3的信号输入端连接所述微处理器1的信号接收端；
所述导通信号为所述比较电路3根据所述基准电压与由每个传感垫片21与任一激励垫片22之间因存在药滴而导通的情况下生成的信号电压，进行比较后生成的高电平；
所述信号电压是由所述激励电压、所述基准电阻和所述药滴的沉积电阻确定。
假设微控制器1给每个激励垫片行中的激励垫片22提供的激励电压为3.5V，当沉降到传感条带2上的药滴同时覆盖传感垫片行上的任一传感垫片21和激励垫片行上的任一激励垫片22，实现电路联通。
例如，微控制器1为激励垫片行1提供3.5V的激励电压，当药滴同时覆盖传感垫片行1和激励垫片行1上的任一导电垫片，由于药液的导电特性，使传感垫片行1和激励垫片行1上的导电垫片联通。此时，传感垫片行1上的信号电压输入至比较电路3。
若没有药滴覆盖在激励垫片行和传感垫片行，传感垫片行和激励垫片行的导电垫片之间为空气介质，电阻近似为无限大，并不能使电路联通。若传感垫片行和激励垫片行的导电垫片之间有药滴沉降，则相当于形成了由药滴组成的沉积电阻Rdeposit。
图8是本发明提供的一种比较电路的接线示意图，如图8所示，每个所述传感垫片均与同一基准电阻Rref串联后，再连接至比较电路3的电压输入端，由此可以计算出传感垫片行输入至比较电路器的信号电压Vin：
在信号电压Vin输入至比较电路器3后，与比较电路3内的基准电压VRef进行对比，若Vin＞VRef，则输出导通信号（高电平）给微处理器1。
结合图7所示，作为一种可选实施例，本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***，还包括警示装置4，所述警示装置4包括多个警示器，每个所述警示器对应与所述传感条带2上一个传感垫片21；
在所述微处理器1接收由任一传感垫片21与任一激励垫片22之间因存在药滴而导通的情况下生成的导通信号后，由信号发送端向所述警示装置4的信号输入端发送驱动信号；
所述警示装置4响应所述驱动信号，控制与所述任一传感垫片相对应的警示器动作。
本发明提供的警示装置4可以是声光警示装置，主要用于指示是否有药滴飘移沉降至监测区域，并可以大致展示出飘移药液所污染的地域位置。
可选地，所述警示装置4中的所有警示器呈第二矩形传感阵列布设；
所述第二矩形传感阵列的行数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的行数相同；
所述第二矩形传感阵列的列数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的列数相同；
相对应的警示器和传感垫片，分别在所述第二矩形传感阵列的位置以及在所述第一矩形传感阵列中位置是相对应的。
以图3所示的传感条带2为例，其上呈第一矩形传感阵列布设的所有导电垫片有k行、m列，其中第1、3、...、k-2、k行为传感垫片行，即共有k/2行为传感垫片行（假设k为偶数），则第二矩形传感阵列的行数为k/2，列数为m列，即第二矩形传感阵列中的警示器的数量与第一矩形传感阵列中的导电垫片的数量相同，每个警示器与每个导电垫片一一对应。
为便于真实的标注出药滴在所污染的监测地域内的实际分布位置，每一组相对应的警示器和传感垫片，分别在所述第二矩形传感阵列的位置以及在所述第一矩形传感阵列中位置是相对应的，具体表述为：
具体地，在实际应用中，传感条带可以布置100m甚至更长，由于相邻传感垫片行的距离是固定可知的，当飘移的雾滴沉降到传感条带导致警示器响应时，就可以根据警示器的编号确定雾滴沉降的位置，以指导飞机调整作业参数或及时采取措施，避免药害产生严重的次生事件发生。
进一步地，警示器的开启数量与药液飘移沉积量是呈正相关的，可以通过前期试验，构建药液飘移量估测模型，根据比较电路3输出的高电平数量或者警示器开启的数量，估测药液飘移量。也可以设置飘移药液警示阈值，当飘移沉积的药液超过该值时，微处理器1会发出警示指示，所述药液飘移量估测模型可以表达为：
f(Vdeposit)=f(Nindicator) or f(Nhigh level signal)。
其中，f(Vdeposit)为药液飘移量，f(Nindicator)为警示器开启的数量，f(Nhigh level signal)为高电平数量。
结合图7所示，作为一种可选实施例，所述警示装置4还包括警鸣器，所述警示器为指示灯。
在当飘移沉积的药液飘移量超过飘移药液警示阈值时，微处理器1会发出警示指示给警鸣器，以由警鸣器向工作人员告警，并最终指导飞机调整作业参数或及时采取措施，避免药害产生严重的次生事件发生。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述传感条带2的载体为柔性的绝缘基材条带。采用这一设置，便于工作人员的布设，也能够一定程度上延长传感条带2的使用寿命。
可选地，每个所述导电垫片的直径为1mm至2mm，相邻两个导电垫片之间的间距为0.2mm至0.6mm。
本发明根据航空施药过程中发生农药飘移后所产生的药滴的直径，将每个导电垫片的直径设置为1mm至2mm，并将相邻两个导电垫片之间的间距为0.2mm至0.6mm，一定程度上能够确保一个药滴一旦漂移在传感条带2上，仅仅会造成一个传感垫片与其相邻的激励垫片导通，使得检测结果更为精准。
本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***还包括太阳能供电装置6；太阳能供电装置6为微处理器1供电。
为提升本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的工作持久性和稳定性，采用太阳能发电方式为其提供电能。太阳能供电装置6由太阳能板、蓄电池、控制器等组成，作业过程中，太阳能可以一边发电，一边为监测预警***提供电力供给。
为了进一步说明本发明所提供的航空施药农药飘移监测预警***，对其进行简化后予以说明。
图9是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警***的结构示意图之三，如图9所示，传感条带2中共有15个导电垫片，其中第2行和第4行为激励垫片行，第1、3和5行为传感垫片行；微处理器1为第2行和第4行传感垫片提供3.5V的激励电压。
当有沉降的飘移药液同时沉降到传感垫片行和激励垫片行时，由于药滴的电导特性，使电路联通。此时，传感垫片与激励垫片之间药滴形成了沉积电阻Rdeposit，同时与传感条带串联的有基准电阻Rref，假设基准电阻Rref为100kΩ，此时输出至比较电路模块的信号电压Vin为：
在比较电路模块中，将基准电压Vref与信号电压Vin进行对比，如果Vin＞Vref，则比较电路模块输出高电平信号给微处理器，微处理器输出信号至雾滴覆盖传感垫片对应的警示器，警示器同时鸣笛和灯亮。
假设比较电路模块***的基准电阻Rref为100kΩ，设定比较电路模块Vin=VRef，则输出高电平对应的最大沉积电阻Rdeposit-max为
当基准电压VRef分别设为0.25V和0.5V时，比较器电路输出高电平的最大药滴沉积电阻约为1.3MΩ和600kΩ。据此可以根据施药药液的导电性能，确定基准电压，以获得最佳的药液飘移监测灵敏性。
作为一种可选实施例，本发明提供了一种将药滴近似为半椭球形，以近似计算沉积电阻Rdeposit的大小的方法，其计算公式为：
其中，
是药滴的沉积电阻，单位为Ω；
是电导率，与药滴的组成成分有
关，对于同一浓度的农药药滴，该值是固定的；L为激励垫片与传感垫片之间距离，该值是固
定的；d为药滴的厚度。这样
只与d呈负相关，即药滴越薄，其对应的沉积电阻越大。
可提前开展传感条带药滴沉积测试，利用显微接触角测量技术，通过统计分析方法统计传
感条带上药滴厚度，基于液滴厚度最小值，确定药滴最大沉积电阻。
进一步地，传感条带2上的相邻传感垫片行和激励垫片行形成一个监测组，每个监测组对应一行警示器，警示器的数量与传感垫片行的传感垫片数量一致。
如图9所示，传感条带共形成4个监测组：标号为“1”、“2”、“3”（以下称作传感垫片1、2、3，并依此类推）传感垫片和激励垫片4、5、6组成监测组1，该监测组分别对应警示器1、2、3；传感垫片7、8、9和激励垫片4、5、6组成监测组2，该监测组分别对应警示器4、5、6；传感垫片7、8、9和激励垫片10、11、12组成监测组3，该监测组分别对应警示器7、8、9；传感垫片13、14、15和激励垫片10、11、12组成监测组4，该监测组4分别对应警示器10、11、12。
第1监测组中传感垫片1、2、3分别对应警示器1、2、3；第2监测组中传感垫片7、8、9分别对应警示器4、5、6；第3监测组中传感垫片7、8、9分别对应警示器7、8、9；第4监测组中传感垫片13、14、15分别对应警示器10、11、12。当传感垫片与激励垫片之间有药液覆盖形成通路时，便会输出信号至对应的警示器，形成灯亮和警鸣指示。
如图4所示，在传感垫片1与激励垫片4有药滴覆盖，则对应的警示器1发出警报指示信号；如图5所示，在传感垫片3和激励垫片5有药滴覆盖，则对应的警示器3发生警报指示信号；如图6所示，在传感垫片1和激励垫片4、传感垫片8和激励垫片5、传感垫片9和激励垫片12同时有药滴覆盖，则对应的警示器1、警示器5和警示器6同时发生警报指示信号。
同时，警示器的开启数量与药液飘移沉积量是呈正相关的，可以通过前期试验，构建药液飘移量估测模型，根据比较电路模块输出的高电平数量或者警示器开启的数量估测药液飘移量。也可以设置飘移药液警示阈值，当飘移沉积的药液超过该值时，会发出警示指示。
图10是本发明提供的航空施药农药飘移监测预警方法的流程示意图，如图10所示，主要包括但不限于以下步骤：
步骤101，由所述微处理器依次为每个所述激励垫片提供激励电压，并通过信号接收端接收导通信号；
步骤102，所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片，所述目标传感垫片是与被提供激励电压后的激励垫片之间因存在药滴而导通的传感垫片；
步骤103，所述微处理器根据每个所述目标传感垫片在所述第一矩形传感阵列中的分布，确定农药飘移信息。
需要说明的是，本发明实施例提供的航空施药农药飘移监测预警方法，在具体运行时，是基于上述任一实施例所述的航空施药农药飘移监测预警***来实现的，对此本实施例不作赘述。
本发明提供的航空施药农药飘移监测预警方法，利用布设在监测区域内的传感条带，可一次性同时监测区域内不同位置处农药飘移后的药滴真实分布情况，据此进行飘移污染预警，可指导施药飞机改变飞行路径或调节喷洒参数，降低施药过程中的农药污染。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片后，由信号发送端向所述警示装置的信号输入端发送驱动信号，所述驱动信号包含所述目标传感垫片的身份信息；所述警示装置响应所述驱动信号，控制所述第二矩形传感阵列中的目标警示器动作，所述目标警示器与所述目标传感垫片一一对应。
具体地，由于传感条带2上的相邻传感垫片行和激励垫片行形成一个监测组，每个监测组对应一行警示器，警示器的数量与传感垫片行的传感垫片数量一致。
故在任一目标传感垫片与任一激励垫片导通之后，微处理器可以获取到由于导通而生成的导通信号，并可以根据导通信号确定该目标电压的身份信息。
其中，所述身份信息可以是目标传感垫片在第一矩形传感阵列中的二进制编号。
进一步地，微处理器就可以生成携带该身份信息的驱动信号，并发送给警示装置，以供警示装置控制所述第二矩形传感阵列中的目标警示器动作。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述微处理器为所述比较电路提供的基准电压，所述微处理器为所述比较电路提供的基准电压，是基于以下方式预先设定的：在利用所述航空施药农药飘移监测预警***执行所述监测预警方法之前，测量待喷施农药的电导率，以根据所述电导率确定每个药滴的沉积电阻；根据最大沉积电阻、所述激励电压和所述基准电阻，计算最小信号电压；将所述最小信号电压输入至所述微处理器，以由所述微处理器根据所述最小信号电压设置所述基准电压；所述基准电压小于所述最小信号电压。
在本发明提供的监测预警方法，对于实际测量精度的需求，是可以通过调整基准电压Vref来实现。通过改变基准电压的值，可以调节航空施药农药飘移监测预警***的灵敏度。
这是非常重要的，由于药液的导电性质不同，对于导电性质差的药液，药滴沉降到监测条带后，产生的电阻大，进而导致Vin减小，为此，可以人为降低基准电压Vref，使信号电压Vin＞VRef，以实现提高监测灵敏度。
为此，可以提前开展试验，构建不同药液电导率与沉积电阻Rdeposit之间关系函数，实际应用过程中，Rref是固定的，则，Vin仅与Rdeposit有关，作业前，可以提前利用电导率测量仪测定药液电导率，估测药液雾滴的沉积电阻，进一步估算监测Vin，进而调节基准电压Vref使其处于合适数值，这样既可以提高监测灵敏度，也可以忽略空气湿度过大形成的露水造成的监测误差。
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）110、通信接口（Communications Interface）120、存储器（memory）130和通信总线140，其中，处理器110，通信接口120，存储器130通过通信总线140完成相互间的通信。处理器110可以调用存储器130中的逻辑指令，以执行航空施药农药飘移监测预警方法，该方法包括：由所述微处理器依次为每个所述激励垫片提供激励电压，并通过信号接收端接收导通信号；所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片，所述目标传感垫片是与被提供激励电压后的激励垫片之间因存在药滴而导通的传感垫片；所述微处理器根据每个所述目标传感垫片在所述第一矩形传感阵列中的分布，确定农药飘移信息。
此外，上述的存储器130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的航空施药农药飘移监测预警方法，该方法包括：由所述微处理器依次为每个所述激励垫片提供激励电压，并通过信号接收端接收导通信号；所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片，所述目标传感垫片是与被提供激励电压后的激励垫片之间因存在药滴而导通的传感垫片；所述微处理器根据每个所述目标传感垫片在所述第一矩形传感阵列中的分布，确定农药飘移信息。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的航空施药农药飘移监测预警方法，该方法包括：获取列车的实时位姿信息；根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；利用里程特征表对当前线路特征进行校验，所述里程特征表是预先构建的里程与线路特征的标准映射表；若校验结果为合格，则根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，包括：微处理器和布设在监测区域内的传感条带；
在所述传感条带上间隔设置有多个导电垫片，所述导电垫片包括传感垫片和激励垫片；
所述微处理器为每个所述激励垫片提供激励电压；
所述微处理器的信号接收端接收导通信号；
每个所述导通信号是由每个传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的。
2.根据权利要求1所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，所述多个导电垫片在所述传感条带上呈第一矩形传感阵列布设；
所述第一矩形传感阵列由传感垫片行与激励垫片行交替设置组成；
组成所述传感垫片行的多个导电垫片均为传感垫片，组成所述激励垫片行的多个导电垫片均为激励垫片。
3.根据权利要求2所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，还包括比较电路；
所述微处理器为所述比较电路提供基准电压；
每个所述传感垫片均与基准电阻串联后，连接至所述比较电路的电压输入端；
所述比较电路的信号输入端连接所述微处理器的信号接收端；
所述导通信号为所述比较电路根据所述基准电压与由每个传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的信号电压，进行比较后生成的高电平；
所述信号电压是由所述激励电压、所述基准电阻和所述药滴的沉积电阻确定。
4.根据权利要求3所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，还包括警示装置，所述警示装置包括多个警示器，每个所述警示器对应与所述传感条带上一个传感垫片；
在所述微处理器接收由任一传感垫片与任一激励垫片之间因存在药滴而导通的情况下生成的导通信号后，由信号发送端向所述警示装置的信号输入端发送驱动信号；
所述警示装置响应所述驱动信号，控制与所述任一传感垫片相对应的警示器动作。
5.根据权利要求4所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，所述警示装置中的所有警示器呈第二矩形传感阵列布设；
所述第二矩形传感阵列的行数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的行数相同；
所述第二矩形传感阵列的列数与所述第一矩形传感阵列中的传感垫片行的列数相同；
相对应的警示器和传感垫片，分别在所述第二矩形传感阵列的位置以及在所述第一矩形传感阵列中位置是相对应的。
6.根据权利要求4所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，所述警示装置还包括警鸣器，所述警示器为指示灯。
7.根据权利要求1所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，所述传感条带的载体为柔性的绝缘基材条带。
8.根据权利要求1所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，每个所述导电垫片的直径为1mm至2mm，相邻两个导电垫片之间的间距为0.2mm至0.6mm。
9.根据权利要求1所述的航空施药农药飘移监测预警***，其特征在于，还包括太阳能供电装置；
所述太阳能供电装置为所述微处理器供电。
10.一种基于权利要求4-6任一项所述的航空施药农药飘移监测预警***的监测预警方法，其特征在于，包括：
由所述微处理器依次为每个所述激励垫片提供激励电压，并通过信号接收端接收导通信号；
所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片，所述目标传感垫片是与被提供激励电压后的激励垫片之间因存在药滴而导通的传感垫片；
所述微处理器根据每个所述目标传感垫片在第一矩形传感阵列中的分布，确定农药飘移信息。
11.根据权利要求10所述的监测预警方法，其特征在于，在所述微处理器确定与所获取的每个所述导通信号相关的目标传感垫片后，由信号发送端向警示装置的信号输入端发送驱动信号，所述驱动信号包含所述目标传感垫片的身份信息；
所述警示装置响应所述驱动信号，控制第二矩形传感阵列中的目标警示器动作，所述目标警示器与所述目标传感垫片一一对应。
12.根据权利要求10所述的监测预警方法，其特征在于，所述微处理器为比较电路提供的基准电压，是基于以下方式预先设定的：
在利用所述航空施药农药飘移监测预警***执行所述监测预警方法之前，测量待喷施农药的电导率，以根据所述电导率确定每个药滴的沉积电阻；
根据最大沉积电阻、所述激励电压和所述基准电阻，计算最小信号电压；
将所述最小信号电压输入至所述微处理器，以由所述微处理器根据所述最小信号电压设置所述基准电压；
所述基准电压小于所述最小信号电压。
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| PB01 | Publication | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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