CN106719555A - 一种无人机搭载式农药喷洒系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机搭载式农药喷洒系统，包括机载端解码板、地面端控制模块和依次连接的农药桶、水泵、直流电机、机械喷头，机载端解码板还连接有机载电池、姿态采集模块和系统数据存储模块；所述机载电池还分别连接至农药桶、水泵、直流电机；地面端控制模块连接有电源和显示屏。本发明通过对水泵和直流电机的转速进行闭环控制，提高水泵流量控制的精确度；通过在直流电机上设计有速度采集模块，便于机载端解码板对直流电机的转速进行实时调节，从而可以精确的控制农药喷洒的半径、雾化效果及均匀程度；通过将农药喷洒系统搭载到无人机上面，通过地面端控制模块与机载端解码板的通信，有利于实现大规模作物的农药喷洒作业。
Description
技术领域
本发明属于植保自动化技术领域，特别是涉及一种无人机搭载式农药喷洒系统。
背景技术
目前，农药喷射系统大多是通过在植保无人机上搭载传统的喷洒设备来实现的，其主要存在以下缺点：
1、流量调节需要手动调节，手工操作比较麻烦，不能准确获知具体的流量信息；
2、不能准确获得设备的运行数据，运行过程中只能按照固定的速度和流量运行；
因此，需要设计一种新型的农药喷洒系统，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机搭载式农药喷洒系统，通过该系统的应用，解决了现有的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种无人机搭载式农药喷洒系统，包括机载端解码板、地面端控制模块和依次连接的农药桶、水泵、直流电机、机械喷头，所述机载端解码板分别与水泵、直流电机和地面端控制模块建立交互通讯；所述机载端解码板还连接有机载电池、姿态采集模块和系统数据存储模块，其中机载端解码板分别与姿态采集模块、系统数据存储模块交互通讯；所述机载电池还分别连接至农药桶、水泵、直流电机，该机载电池用于分别为农药桶、水泵、直流电机和机载端解码板供电；所述地面端控制模块连接有电源和显示屏，其中电源用于为地面端控制模块供电，所述显示屏用于显示机载端实时信息；所述机载端解码板与地面端控制模块之间通过无线通讯方式进行机载端实时信息交互通讯。
进一步地，所述地面端控制模块为遥控器或手机客户端。
进一步地，所述机载端解码板把无人机飞行的机载端实时信息通过无线通讯方式回传到地面端控制模块，所述地面端控制模块根据收到的机载端实时信息通过机载端解码板对无人机进行控制；所述机载端实时信息包括无人机飞行速度、无人机飞行方向、无人机飞行轨迹、农药喷洒宽度、水泵转速、直流电机转速、机载电池剩余电量。
进一步地，所述姿态采集模块采集到无人机的飞行速度和农药喷洒宽度以后，再通过串口通信的方式将采集到的飞行速度和农药喷洒宽度发送给机载端解码板；所述机载端解码板通过姿态采集模块获取飞行速度和喷洒宽度以后，然后机载端解码板根据其内部设定的流量值对水泵内农药流量进行控制。
进一步地，所述机载端解码板包括采集模块、RS485通信模块、CAN通信模块、CPU控制器和电机驱动模块，其中CPU控制器分别与采集模块、RS485通信模块、CAN通信模块和电机驱动模块连接；所述采集模块用于获取水泵内农药的实时流量和直流电机的转速；所述RS485通信模块、CAN通信模块均用于和第三方设备进行通信连接；所述电机驱动模块分别与水泵、直流电机连接，该电机驱动模块用于分别驱动水泵、直流电机。
进一步地，所述机载电池采用锂电池；所述电源采用蓄电池或采用市电经AC-DC转换后使用或两者结合。
进一步地，所述机载端解码板实时采集水泵的实时流量，并将实时流量与设定的流量值进行比对，比对后机载端解码板给出实时的控制信号对水泵转速进行实时调节。
进一步地，所述直流电机上安装有速度采集模块，用于采集直流电机实时转速并将其发送至机载端解码板，继而机载端解码板将收到的电机实时转速与设定的转速比对，比对后机载端解码板给出实时的控制信号对电机转速进行实时调节；所述直流电机为离心式直流电机，该直流电机通过调节电压控制电机转速。
进一步地，所述农药桶中设有液位检测模块，该液位检测模块与机载端解码板相连，所述液位检测模块用于检测农药液位信号并将其传至机载端解码板，再由机载端解码板将液位信号实时回传给地面端控制模块；当液位低于液位警戒值时，所述地面端控制模块通过显示屏给出液位报警信息。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对水泵和直流电机的转速进行闭环控制，从而有利于提高水泵流量控制的精确度；通过在直流电机上设计有速度采集模块，便于机载端解码板对直流电机的转速进行实时调节，从而可以精确的控制农药喷洒的半径、雾化效果及均匀程度；通过将农药喷洒系统搭载到无人机上面，通过地面端控制模块与机载端解码板的通信，有利于实现大规模作物的农药喷洒作业。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的一种无人机搭载式农药喷洒系统的组成框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种无人机搭载式农药喷洒系统，包括机载端解码板、地面端控制模块和依次连接的农药桶、水泵、直流电机、机械喷头，机载端解码板分别与水泵、直流电机和地面端控制模块建立交互通讯；机载端解码板还连接有机载电池、姿态采集模块和系统数据存储模块，其中机载端解码板分别与姿态采集模块、系统数据存储模块建立交互通讯，机载电池还连接至农药桶、水泵、直流电机，机载电池用于分别为农药桶、水泵、直流电机和机载端解码板供电；地面端控制模块连接有电源和显示屏，电源用于为地面端控制模块供电，地面端控制模块为遥控器或手机客户端，显示屏用于显示机载端实时信息，该机载端实时信息包括无人机飞行速度、无人机飞行方向、无人机飞行轨迹、农药喷洒宽度、水泵转速、直流电机转速、机载电池剩余电量；机载端解码板与地面端控制模块之间通过无线通讯方式进行机载端实时信息交互通讯。
其中，机载端解码板把无人机飞行的机载端实时信息通过无线通讯方式回传到地面端控制模块，地面端控制模块根据收到的机载端实时信息通过机载端解码板对无人机进行控制。
其中，姿态采集模块，主要通过采集无人机的飞行姿态来计算整个系统的飞行速度和农药喷洒宽度，得到具体的速度值和喷洒宽度值，用于后续的定流量的闭环控制。具体流程为姿态采集模块采集到无人机三个方向的速度值以后，通过串口通信的方式发送给机载端解码板。机载端解码板通过姿态采集模块获取的飞行速度和喷洒宽度以后，然后根据其内部设定的流量值对水泵进行闭环控制，从而使得实际喷洒流量与设定的流量值保持一致。
其中，机载端解码板包括采集模块(图中未示出)、RS485通信模块(图中未示出)、CAN通信模块(图中未示出)、CPU控制器(图中未示出)和电机驱动模块(图中未示出)，CPU控制器分别与采集模块、RS485通信模块、CAN通信模块和电机驱动模块连接；采集模块主要是获取水泵内农药的实时流量和直流电机的转速，RS485通信模块、CAN通信模块均用于和第三方设备进行通信连接；电机驱动模块分别与水泵、直流电机连接，用于分别驱动水泵、直流电机。
其中，系统数据存储模块用于存储实时的流量值和设定的流量值，用于查看实际的流量的控制情况；系统数据存储模块为FLASH存储器。
其中，机载电池采用的为2S的锂电池；地面端的电源采用蓄电池或采用市电经AC-DC转换后使用或两者结合。
其中，机载端解码板实时采集水泵的实时流量，通过与设定的流量值进行比对，从而给出实时的控制信号(使用增量式PID控制)进行水泵转速的实时调节，从而实现对水泵流量的精确控制；直流电机为离心式直流电机，直流电机通过调节电压控制电机转速；机械喷头为市面上购买的离心喷头。
其中，直流电机连接有速度采集模块，该速度采集模块为光栅传感器，用于采集直流电机实时转速并将其发送至机载端解码板，继而机载端解码板将收到的电机实时转速与设定的转速比对，比对后，机载端解码板会给出实时的控制信号(使用增量式PID控制)进行电机转速的实时调节，使直流电机的转速与设定转速保持一致，从而实现对直流电机转速的实时控制，进而有利于精确控制农药的喷洒半径、雾化效果及均匀程度。
其中，农药桶中设有液位检测模块(图中未示出)，液位检测模块与机载端解码板相连，液位检测模块用于检测农药液位信号并将其传至机载端解码板，再由机载端解码板将液位信号实时回传给地面端控制模块，当液位低于液位警戒值时，地面端控制模块通过显示屏给出液位报警信息。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：包括机载端解码板、地面端控制模块和依次连接的农药桶、水泵、直流电机、机械喷头，所述机载端解码板分别与水泵、直流电机和地面端控制模块建立交互通讯；所述机载端解码板还连接有机载电池、姿态采集模块和系统数据存储模块，其中机载端解码板分别与姿态采集模块、系统数据存储模块交互通讯；所述机载电池还分别连接至农药桶、水泵、直流电机，该机载电池用于分别为农药桶、水泵、直流电机和机载端解码板供电；所述地面端控制模块连接有电源和显示屏，其中电源用于为地面端控制模块供电，所述显示屏用于显示机载端实时信息；所述机载端解码板与地面端控制模块之间通过无线通讯方式进行机载端实时信息交互通讯。
2.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述地面端控制模块为遥控器或手机客户端。
3.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述机载端解码板把无人机飞行的机载端实时信息通过无线通讯方式回传到地面端控制模块，所述地面端控制模块根据收到的机载端实时信息通过机载端解码板对无人机进行控制；所述机载端实时信息包括无人机飞行速度、无人机飞行方向、无人机飞行轨迹、农药喷洒宽度、水泵转速、直流电机转速、机载电池剩余电量。
4.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述姿态采集模块采集到无人机的飞行速度和农药喷洒宽度以后，再通过串口通信的方式将采集到的飞行速度和农药喷洒宽度发送给机载端解码板；所述机载端解码板通过姿态采集模块获取飞行速度和喷洒宽度以后，然后机载端解码板根据其内部设定的流量值对水泵内农药流量进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述机载端解码板包括采集模块、RS485通信模块、CAN通信模块、CPU控制器和电机驱动模块，其中CPU控制器分别与采集模块、RS485通信模块、CAN通信模块和电机驱动模块连接；所述采集模块用于获取水泵内农药的实时流量和直流电机的转速；所述RS485通信模块、CAN通信模块均用于和第三方设备进行通信连接；所述电机驱动模块分别与水泵、直流电机连接，该电机驱动模块用于分别驱动水泵、直流电机。
6.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述机载电池采用锂电池；所述电源采用蓄电池或采用市电经AC-DC转换后使用或两者结合。
7.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述机载端解码板实时采集水泵的实时流量，并将实时流量与设定的流量值进行比对，比对后机载端解码板给出实时的控制信号对水泵转速进行实时调节。
8.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述直流电机上安装有速度采集模块，用于采集直流电机实时转速并将其发送至机载端解码板，继而机载端解码板将收到的电机实时转速与设定的转速比对，比对后机载端解码板给出实时的控制信号对电机转速进行实时调节；所述直流电机为离心式直流电机，该直流电机通过调节电压控制电机转速。
9.根据权利要求1所述的一种无人机搭载式农药喷洒系统，其特征在于：所述农药桶中设有液位检测模块，该液位检测模块与机载端解码板相连，所述液位检测模块用于检测农药液位信号并将其传至机载端解码板，再由机载端解码板将液位信号实时回传给地面端控制模块；当液位低于液位警戒值时，所述地面端控制模块通过显示屏给出液位报警信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |