一種果樹農藥噴灑裝置及噴灑方法與流程

本發明涉及農藥噴灑技術領域，尤其涉及果樹農藥噴灑裝置及噴灑方法。

背景技術：

農作物病蟲害是我國的主要農業災害之一，它具有種類多、影響大、并時常暴發成災的特點。為了有效抗擊病害，保護農作物的健康生長，需要噴灑農藥殺死害蟲，防止農作物的減產。

目前，我國農業從業人口越來越少，對農業自動化要求越來越高。現有技術的農藥噴灑主要建立在人工噴灑模式的基礎上，進度緩慢，噴灑模式不夠精細，對操作人員的人身造成危害，已經不能滿足大面積農作物種植的需求，不能滿足以人為本的人文關懷的需求。

隨著無人機技術的發展，采用無人機技術噴灑農藥已經走向實際應用階段，這使農民從繁重危險的噴藥作業中解放出來，深受農民的歡迎。

現有技術中，噴灑無人機的農藥噴灑裝置固定于機體上，噴頭的方向為向下，無人機勻速前進，因為果樹之間一般會有大量空地，目前的無人機噴灑過程中，會有大量的農藥落到空地上，這將導致兩方面的問題，一是農藥的浪費，二是對土壤的污染，另外農藥噴頭方向向下，對于樹葉濃密的果樹，噴出的農藥不能到達樹冠底部的樹葉，留下了噴灑死角。

技術實現要素：

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種果樹農藥噴灑裝置及噴灑方法，其目的在于，提供一種果樹農藥噴灑裝置，通過該噴灑裝置，解決了從上向下噴藥的噴藥無人機無法噴灑出的農藥無法達到樹冠底部樹葉的問題，利用該農藥噴灑裝置設計的噴灑方法，能夠對果樹進行農藥立體噴灑，解決噴灑死角的問題。

本發明提供一種果樹農藥噴灑裝置，包括無人機、控制電路、噴灑裝置；

無人機，包括動力單元、機身、攝像頭，所述動力單元通過螺紋固定于所述機身上，其中，所述無人機包括4個動力單元，每個動力單元包括一個旋翼和一個驅動器；

控制電路，包括處理器、存儲單元、gps定位單元、藥量監測單元、動力控制單元、噴藥開關控制單元、壓力泵控制單元、姿態傳感單元、高度傳感單元，所述控制電路位于所述機身內部，所述處理器分別與所述存儲單元、所述gps定位單元、所述藥量監測單元、所述動力控制單元、所述噴藥開關控制單元、所述壓力泵控制單元、所述姿態傳感單元、所述高度傳感單元連接；

噴灑裝置，包括至少一個藥箱、水平噴桿、豎直軟管、第一噴頭、第二噴頭、壓力泵、藥量傳感器、噴藥開關、噴桿支架、連接桿，所述噴桿支架通過所述連接桿固定于所述機身下方，所述藥量傳感器位于所述藥箱內，所述藥箱底部設有出藥口，所述出藥口連接所述噴藥開關，所述噴藥開關通過軟管與所述壓力泵連接，所述壓力泵與所述豎直軟管連接，所述壓力泵通過軟管與所述第一噴頭連接，所述水平噴桿上至少設置兩個所述第一噴頭，所述第一噴頭通過螺紋固定于所述水平噴桿上，所述豎直軟管上至少設置一個所述第二噴頭，所述豎直軟管頭部套接于所述第二噴頭接口上，并利用喉箍對套接處進行固定；

所述動力控制單元與所述動力單元連接，所述藥量傳感器與所述藥量監測單元連接，所述噴藥開關控制單元與所述噴藥開關連接，所述壓力泵控制單元與所述壓力泵連接，所述攝像頭與所述處理器連接；

所述水平噴桿固定于所述噴桿支架上，所述豎直軟管上端固定于所述噴桿支架的中心位置，所述攝像頭固定于所述噴桿支架的正下方，攝像方向向下。

作為本發明進一步的改進，所述無人機為四旋翼燃油無人機。

作為本發明進一步的改進，所述藥箱為兩個，分別固定于所述機身兩側，所述藥箱與所述機身的連接方式為鉚接，每個藥箱中放置一個藥量傳感器。

作為本發明進一步的改進，所述藥量傳感器為靜壓液位計或液位變送器。

作為本發明進一步的改進，所述噴桿支架與所述連接桿固定方式為熔接，所述機身與所述連接桿固定方式為熔接。

作為本發明進一步的改進，所述水平噴桿長度為4-6米。

作為本發明進一步的改進，所述豎直軟管長度為5-6米。

作為本發明進一步的改進，所述第一噴頭為3噴嘴噴頭，3個噴嘴的噴射方向之間的夾角為60度。

作為本發明進一步的改進，所述第二噴頭為2噴嘴噴頭，2個噴嘴對稱設置，噴嘴向外。

本發明還提供與所述果樹農藥噴灑裝置相應的噴灑方法，包括：

步驟1，準備工作，包括農藥注入所述藥箱、燃油注入所述無人機、管線檢查，所述處理器讀取所述gps定位單元的數據，所述處理器將所述gps定位單元的數據，存儲于所述存儲單元，記錄原點位置；

步驟2，噴灑路線規劃，具體步驟包括：

步驟201，所述處理器發送起飛指令給所述動力控制單元；

步驟202，所述動力控制單元控制所述動力單元的旋翼旋轉，帶動所述果樹農藥噴灑裝置飛行到需要農藥噴灑區域上空；

步驟203，所述高度傳感單元獲取高度數據，并傳輸給所述處理器，當高度達到20米時，所述處理器發送旋停指令給所述動力控制單元，帶動所述果樹農藥噴灑裝置旋停于需要農藥噴灑區域上空；

步驟204，所述攝像頭拍攝農藥噴灑區域照片，所述攝像頭將照片傳輸給所述處理器；

步驟205，所述處理器識別步驟204中所述照片，識別出需要噴灑的果樹分布和樹行間隙，規劃噴灑路線，所述處理器延規劃噴灑路線規劃旋停噴灑點；

步驟3，噴灑作業，具體步驟包括：

步驟301，所述果樹農藥噴灑裝置延規劃噴灑路線飛行，所述果樹農藥噴灑裝置飛行過程中保持與樹頂端垂直距離約2-3米，所述處理器(201)將所述gps定位單元的數據記錄為原點位置數據；

步驟302，所述處理器給所述噴藥開關控制單元發送打開指令，所述噴藥開關控制單元控制所述噴藥開關打開；

步驟303，所述處理器給所述壓力泵控制單元發送開啟指令，所述壓力泵控制單元控制所述壓力泵開啟，農藥從所述藥箱中抽出，農藥經過所述水平噴桿從所述第一噴頭持續噴出，農藥經過所述豎直軟管從所述第二噴頭持續噴出；

步驟304，所述果樹農藥噴灑裝置飛行至旋停噴灑點，所述處理器給所述動力控制單元發送旋停指令，所述動力控制單元控制所述動力單元動作，帶動所述果樹農藥噴灑裝置旋停于旋停噴灑點；

步驟305，所述處理器根據所述高度傳感單元獲取高度數據，記錄為第一高度，所述處理器計算旋停高度，所述旋停高度應保證豎直軟管的下端距離地面1米；

步驟306，所述處理器給所述動力控制單元發送旋轉180指令，所述動力控制單元控制所述動力單元動作，帶動所述果樹農藥噴灑裝置水平旋轉；

步驟307，旋轉噴灑過程中，所述姿態傳感單元監測所述果樹農藥噴灑裝置姿態，獲取所述果樹農藥噴灑裝置的姿態數據，并將姿態數據傳輸給所述處理器，所述處理器根據姿態數據確定所述果樹農藥噴灑裝置水平旋轉角度；

步驟308，所述果樹農藥噴灑裝置水平旋轉180度時，所述處理器給所述動力控制單元發送停止旋轉指令，所述動力控制單元控制所述動力單元動作，帶動所述果樹農藥噴灑裝置停止旋轉；

步驟309，所述處理器根據所述旋停高度與所述第一高度的差值，計算上升距離，所述處理器根據所述上升距離，給所述動力控制單元發送恢復高度指令，所述動力控制單元控制所述動力單元動作；

步驟310，所述果樹農藥噴灑裝置延規劃噴灑路線飛行；

步驟311，所述藥量監測單元實時監測所述藥箱中的藥量，獲取藥量數據，所述藥量監測單元將所述藥量數據傳輸給所述處理器；

步驟312，所述處理器根據接收到的所述藥量數據，判斷所述藥箱中的農藥是否用盡，用盡則轉向步驟313，否則轉向步驟310；

步驟313，所述處理器將所述gps定位單元的數據記錄為斷點位置數據；

步驟314，所述處理器給所述噴藥關閉控制單元發送打開所述噴藥開關指令，所述噴藥開關控制單元控制所述噴藥開關關閉，所述處理器給所述壓力泵控制單元發送停止所述壓力泵指令，所述壓力泵控制單元控制所述壓力泵停止；

步驟315，所述處理器根據所述原點位置數據，返回原點位置，將農藥注入所述藥箱；

步驟316，所述處理器根據所述斷點位置數據返回斷點位置，并轉向步驟302；

步驟4，結束噴灑，所述處理器給所述噴藥開關控制單元發送關閉指令，所述噴藥開關控制單元控制所述噴藥開關關閉；所述處理器給所述壓力泵控制單元發送停止指令，所述壓力泵控制單元控制所述壓力泵停止；所述處理器根據所述存儲單元存儲的所述gps定位單元的數據，返回原點。

本發明具有如下有益效果：本發明提供一種果樹農藥噴灑裝置及噴灑方法，無人機在需要噴灑果林的上方作業，可以達到快速大面積噴灑農藥的目的，通過增加豎直軟管和在其上的噴頭，可以定點從樹冠下方進行噴灑作業，解決了從上向下噴藥的噴藥無人機無法噴灑出的農藥無法達到樹冠底部樹葉的問題，利用該農藥噴灑裝置設計的噴灑方法，能夠對果樹進行農藥立體噴灑，解決噴灑死角的問題。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例中的果樹農藥噴灑裝置的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例中的果樹農藥噴灑裝置的流程圖。

圖3為本發明第二實施例中的果樹農藥噴灑方法的流程圖。

圖4為圖3中步驟2的具體流程圖。

圖5為圖3中步驟3的具體流程圖。

圖中，100、無人機；101、動力單元；102、機身；103、攝像頭；200、控制電路；201、處理器；202、存儲單元；203、gps定位單元；204、藥量監測單元；205、動力控制單元；206、噴藥開關控制單元；207、壓力泵控制單元；208、姿態傳感單元；209、高度傳感單元；300、噴灑裝置；301、藥箱；302、水平噴桿；303、豎直軟管；304、第一噴頭；305、第二噴頭；306、壓力泵；307、藥量傳感器；308、噴藥開關；309、噴桿支架；310、連接桿。

具體實施方式

下面結合附圖，及具體實話例對本發明做進一步的詳細描述。

實施例1，如圖1、2所示，本發明第一實施例所述的果樹農藥噴灑裝置，包括無人機100、控制電路200、噴灑裝置300；

無人機100，包括動力單元101、機身102、攝像頭103，動力單元101通過螺紋固定于機身102上，其中，無人機100包括4個動力單元101，每個動力單元101包括一個旋翼和一個驅動器；

無人機100為四旋翼燃油無人機；

控制電路200，包括處理器201、存儲單元202、gps定位單元203、藥量監測單元204、動力控制單元205、噴藥開關控制單元206、壓力泵控制單元207、姿態傳感單元208、高度傳感單元209，控制電路200位于機身102內部，處理器201分別與存儲單元202、gps定位單元203、藥量監測單元204、動力控制單元205、噴藥開關控制單元206、壓力泵控制單元207、姿態傳感單元208、高度傳感單元209連接；

在壓力泵控制單元207之前設置噴藥開關控制單元206主要是為了防止壓力泵控制單元207空轉；

噴灑裝置300，包括兩個藥箱301、水平噴桿302、豎直軟管303、第一噴頭304、第二噴頭305、壓力泵306、藥量傳感器307、噴藥開關308、噴桿支架309、連接桿310，噴桿支架309通過連接桿310固定于機身102下方，藥量傳感器307位于藥箱301內，藥箱301底部設有出藥口，出藥口連接噴藥開關308，噴藥開關308通過軟管與壓力泵306連接，壓力泵306與豎直軟管303連接，壓力泵306通過軟管與第一噴頭304連接，水平噴桿302上至少設置兩個第一噴頭304，第一噴頭304通過螺紋固定于水平噴桿302上，豎直軟管303上至少設置一個第二噴頭305，豎直軟管303頭部套接于第二噴頭305接口上，并利用喉箍對套接處進行固定；

水平噴桿302長度為4-6米，豎直軟管303長度為5-6米，第一噴頭304為3噴嘴噴頭，3個噴嘴的噴射方向之間的夾角為60度，第二噴頭305為2噴嘴噴頭，2個噴嘴對稱設置，噴嘴向外；

豎直軟管303為pvc軟管；

兩個藥箱301分別固定于機身102兩側，藥箱301與機身102的連接方式為鉚接，每個藥箱301中放置一個藥量傳感器307；

藥量傳感器307為靜壓液位計或液位變送器；

動力控制單元205與動力單元101連接，藥量傳感器307與藥量監測單元204連接，噴藥開關控制單元206與噴藥開關308連接，壓力泵控制單元207與壓力泵306連接，攝像頭103與處理器201連接；

水平噴桿302固定于噴桿支架309上，豎直軟管303上端固定于噴桿支架309的中心位置，噴桿支架309與連接桿310固定方式為熔接，機身102與連接桿310固定方式為熔接，攝像頭103固定于噴桿支架309的正下方，攝像方向向下。

本發明具有如下有益效果：通過果樹農藥噴灑裝置，無人機在需要噴灑果林的上方作業，可以達到快速大面積噴灑農藥的目的，通過增加豎直軟管和在其上的噴頭，可以定點從樹冠下方進行噴灑作業，解決了從上向下噴藥的噴藥無人機無法噴灑出的農藥無法達到樹冠底部樹葉的問題，設計的豎直管采用軟管，因為軟管形狀可變，減小了飛行過程中樹枝對無人機的干擾問題。

實施例2，如圖3所示，本發明第一實施例所述的果樹農藥噴灑裝置相應的噴灑方法，包括：

步驟1，準備工作，包括農藥注入藥箱301、燃油注入無人機100、管線檢查，處理器201讀取gps定位單元203的數據，處理器201將gps定位單元203的數據，存儲于存儲單元202，記錄原點位置；

步驟2，噴灑路線規劃，具體步驟如圖4所示，包括：

步驟201，處理器201發送起飛指令給動力控制單元205；

步驟202，動力控制單元205控制動力單元101的旋翼旋轉，帶動果樹農藥噴灑裝置飛行到需要農藥噴灑區域上空；

步驟203，高度傳感單元209獲取高度數據，并傳輸給處理器201，當高度達到20米時，處理器201發送旋停指令給動力控制單元205，帶動果樹農藥噴灑裝置旋停于需要農藥噴灑區域上空；

步驟204，攝像頭103拍攝農藥噴灑區域照片，攝像頭103將照片傳輸給處理器201；

步驟205，處理器201識別步驟204中照片，識別出需要噴灑的果樹分布和樹行間隙，規劃噴灑路線，處理器201延規劃噴灑路線規劃旋停噴灑點；

果園中果樹分布一般按行分布，步驟205中規劃噴灑路線總體延果樹行間的間隙，呈蛇形路線，此種路線規劃有利于提高作業效率、節省燃油。

處理器201內置圖像處理模塊，能夠利用物體顏色、形狀特征區分不同物體，本實施例中的處理器201能夠根據果樹形狀和顏色將其與背景區分開，從而識別出果樹分布和樹行間隙。

步驟3，噴灑作業，具體步驟如圖5所示，包括：

步驟301，果樹農藥噴灑裝置延規劃噴灑路線飛行，果樹農藥噴灑裝置飛行過程中保持與樹頂端垂直距離約2-3米，處理器201將gps定位單元203的數據記錄為原點位置數據；

果樹農藥噴灑裝置飛行過程中保持與樹頂端垂直距離約2-3米，可以保證農藥從第一噴頭304噴出來后，具有一個擴散的空間，擴大噴灑的范圍，同時又能保證噴出的藥液具有一定的速度，更加深入到樹冠中，藥物發揮更好的效果；

步驟302，飛行過程中，處理器201給噴藥開關控制單元206發送打開指令，噴藥開關控制單元206控制噴藥開關308打開；

步驟303，處理器201給壓力泵控制單元207發送開啟指令，壓力泵控制單元207控制壓力泵306開啟，農藥從藥箱301中抽出，農藥經過水平噴桿302從第一噴頭304持續噴出，農藥經過豎直軟管303從第二噴頭305持續噴出；

步驟304，果樹農藥噴灑裝置飛行至旋停噴灑點，處理器201給動力控制單元205發送旋停指令，動力控制單元205控制動力單元101動作，帶動果樹農藥噴灑裝置旋停于旋停噴灑點；

步驟305，處理器201根據高度傳感單元209獲取高度數據，記錄為第一高度，處理器201計算旋停高度，旋停高度應保證豎直軟管303的下端距離地面1米；

旋停噴藥主要是解決樹冠底部的噴灑問題，樹冠底部一般距離地面的距離為1米左右，因此旋停高度應保證豎直軟管303的下端距離地面1米，固定于豎直軟管303最下面的第二噴頭305可以對著樹冠底部噴灑，同時保持與地面的距離，防止噴灑的農藥落到地面，減少對環境的污染。

步驟306，處理器201給動力控制單元205發送旋轉180指令，動力控制單元205控制動力單元101動作，帶動果樹農藥噴灑裝置水平旋轉；

步驟307，旋轉噴灑過程中，姿態傳感單元208監測果樹農藥噴灑裝置姿態，獲取果樹農藥噴灑裝置的姿態數據，并將姿態數據傳輸給處理器201，處理器201根據姿態數據確定果樹農藥噴灑裝置水平旋轉角度；

步驟308，果樹農藥噴灑裝置水平旋轉180度時，處理器201給動力控制單元205發送停止旋轉指令，動力控制單元205控制動力單元101動作，帶動果樹農藥噴灑裝置停止旋轉；

步驟309，處理器201根據旋停高度與第一高度的差值，計算上升距離，處理器201根據上升距離，給動力控制單元205發送恢復高度指令，動力控制單元205控制動力單元101動作；

步驟310，果樹農藥噴灑裝置延規劃噴灑路線飛行；

步驟311，藥量監測單元204實時監測藥箱301中的藥量，獲取藥量數據，藥量監測單元204將藥量數據傳輸給處理器201；

步驟312，處理器201根據接收到的藥量數據，判斷藥箱301中的農藥是否用盡，用盡則轉向步驟313，否則轉向步驟310；

步驟313，處理器201將gps定位單元203的數據記錄為斷點位置數據；

步驟314，處理器201給噴藥關閉控制單元206發送打開噴藥開關308指令，噴藥開關控制單元206控制噴藥開關308關閉，處理器201給壓力泵控制單元207發送停止壓力泵306指令，壓力泵控制單元207控制壓力泵306停止；

步驟315，處理器201根據原點位置數據，返回原點位置，將農藥注入藥箱301；

步驟316，處理器201根據斷點位置數據返回斷點位置，并轉向步驟302；

步驟4，結束噴灑，處理器201給噴藥開關控制單元206發送關閉指令，噴藥開關控制單元206控制噴藥開關308關閉；處理器201給壓力泵控制單元207發送停止指令，壓力泵控制單元207控制壓力泵306停止；處理器201根據存儲單元202存儲的gps定位單元203的數據，返回原點。

本發明具有如下有益效果：通過合理規劃噴灑路線和設置旋停噴灑點，能夠實現快速對果林進行施藥作業，并且兼顧對果樹底部樹枝樹葉的施藥，解決施藥不到位、不充分的問題，達到立體、全方位、無死角的噴灑效果。

本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內容進行各種各樣的修改。因此本發明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權利要求書的范圍來確定的。