植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统与流程

本发明涉及植保领域，更具体地，涉及一种植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统。

背景技术：

现代技术可事先通过测量无人机、卫星和物联网获取田间作物的精准监测数据，用于指导农业物料的精准投入，并且植保无人机可通过地面遥控或导航飞控实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子和粉剂。但是现有技术中在植保无人机植保作业时，由于缺乏对田间作物状况的精细了解，并且无人机在喷洒过程中以定量喷洒药液，使得田间作物患病程度不同却喷洒相同的药量，为了防止病虫害的发生，往往会过量施用药物，不仅会使患病程度较轻的作物过量施药，还会造成农药残留和环境污染的问题。

因此，提出一种对田间作物严格按照对应的理论施药量实现变量化施药的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统时亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种植保无人机变量喷洒药液的方法，其特征在于，包括：

获取田间农情，包括：田间农作物长势、营养状况和病虫害状况；

将所述田间农情结合作物的病理知识得到指导施药比例，所述指导施药比例结合田间位置形成处方图，将所述处方图以矢量文件的形式发布到云端服务器；

提供植保无人机喷洒药液，通过遥控器进行操作，所述植保无人机具有定位功能、调控功能和喷洒功能；设置植保无人机参数，所述参数包括：飞行高度、航线间距、航线方向和飞行速度；

将所述植保无人机基于超文本传输协议和移动网络与所述云端服务器建立连接，获取作业位置对应的所述处方图；

所述植保无人机将所述植保无人机的位置与所述处方图匹配，实时获取所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例；

所述植保无人机结合所述植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到所述植保无人机的理论目标喷速；所述理论目标喷速结合所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例得到目标喷速；

所述植保无人机控制喷头喷洒药液。

优选地，所述植保无人机结合所述植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到所述植保无人机的理论目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为目标喷速，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

优选地，所述理论目标喷速结合所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例得到目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为最终目标喷速，q为目标喷速，f为指导施药比例，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

优选地，还包括采用脉冲宽度调节方式调节所述喷头中的电磁阀的开关时间和开度。

一种植保无人机变量喷洒药液的系统，其特征在于，包括：

农情获取模块与处方图生成模块耦合，用于获取田间农情，包括：田间农作物长势、营养状况和病虫害状况并传输至所述处方图生成模块；

所述处方图生成模块分别与所述农情获取模块和连接模块耦合，用于将所述田间农情结合作物的病理知识得到指导施药比例，所述指导施药比例结合田间位置形成处方图，将所述处方图以矢量文件的形式发布到云端服务器并传输至所述连接模块；

参数设置模块与所述连接模块耦合，用于设置植保无人机参数，所述参数包括：飞行高度、航线间距、航线方向和飞行速度，并传输至所述连接模块；

所述连接模块分别与所述处方图生成模块、所述参数设置模块和定位模块耦合，用于所述植保无人机基于超文本传输协议和移动网络与所述云端服务器建立连接，获取作业位置对应的所述处方图并传输至所述定位模块；

所述定位模块分别与所述连接模块和调控模块耦合，用于将所述植保无人机的位置与所述处方图匹配，实时获取所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例并传输至所述调控模块；

所述调控模块分别与所述定位模块喷洒模块耦合，用于结合所述植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到所述植保无人机的理论目标喷速；所述理论目标喷速结合所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例得到目标喷速并传输至所述喷洒模块；

所述喷洒模块与所述调控模块耦合，用于所述植保无人机控制喷头喷洒药液。

优选地，所述植保无人机结合所述植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到所述植保无人机的理论目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为目标喷速，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

优选地，所述理论目标喷速结合所述植保无人机的位置对应的所述指导施药比例得到目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为最终目标喷速，q为目标喷速，f为指导施药比例，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

优选地，还包括采用脉冲宽度调节方式调节所述喷头中的电磁阀的开关时间和开度。

与现有技术相比，本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统，至少实现了如下的有益效果：

1、本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统可以有针对性的对农作物进行施药，使得施药更合理更精准，减少农药不必要的浪费，同时减少对环境造成的污染。

2、本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统通过遥控器控制植保无人机严格按照处方图实现变量化施药，提高工作效率，节约植保成本。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明提出的一种植保无人机变量喷洒药液的方法的流程图；

图2是本发明提出的一种植保无人机变量喷洒药液的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值，本发明提出的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统还可用于变量化喷洒化肥、种子等。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

如图1是本发明提出的一种植保无人机变量喷洒药液的方法的流程图，该方法包括：

步骤s1：获取田间农情，包括：田间农作物长势、营养状况和病虫害状况；可通过监测无人机、卫星和物联网获取田间农情数据，能大范围精准进行田间农情数据分析。

步骤s2：将田间农情结合作物的病理知识得到指导施药比例，指导施药比例结合田间位置形成处方图，将处方图以矢量文件的形式发布到云端服务器；

其中，矢量文件是一种用于计算机图形学的电子文件，以数学点、坐标和形状来描述图形。

其中，处方图是植保无人机的喷洒药液的凭证，在处方图中，每一处位置上的作物都有对应的指导用药比例，植保无人机可根据处方图获取植保无人机所在位置的指导用药比例，可以有针对性的对农作物进行施药。

步骤s3：提供植保无人机喷洒药液，通过遥控器进行操作，植保无人机具有自身定位功能、调控功能和喷洒功能；设置植保无人机参数，参数包括：飞行高度、航线间距、航线方向和飞行速度；

步骤s4：将植保无人机基于超文本传输协议和移动网络与云端服务器建立连接，获取作业位置对应的处方图；云端服务器中处方图可进行更新，使得植保无人机请求发送处方图时，服务器会根据作业位置坐标发送最新的处方图返回给植保无人机，确保药液的合理施用。

步骤s5：植保无人机将植保无人机的位置与处方图匹配，实时获取植保无人机的位置对应的指导施药比例；

步骤s6：植保无人机结合植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速；理论目标喷速结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速；使得施药更合理更精准，减少农药不必要的浪费，同时减少对环境造成的污染。

其中，植保无人机结合植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为理论目标喷速，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

其中，理论目标喷速结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为目标喷速，q为理论目标喷速，f为指导施药比例，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

步骤s7：植保无人机控制喷头喷洒药液。植保无人机严格按照处方图实现变量化喷洒药液，提高工作效率，节约植保成本。

其中，还包括采用脉冲宽度调节方式调节喷头中的电磁阀的开关时间和开度。

在遥控器上设置植保无人机的参数，将植保无人机与云端服务器建立连接，植保无人机向云端服务器发送处方图请求，云端服务器根据作业位置坐标筛选出包含该位置且时间最新的处方图返回给植保无人机。在植保无人机作业过程中，植保无人机的自身定位功能可实时将自身位置与接收到的处方图的点位进行匹配，获得自身位置的指导施药比例；调控功能先根据植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速，理论目标喷速再结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速，即植保无人机只需要按照目标喷速的流速进行作业即可符合处方图规定的施药量。

实施例2

如图2是本发明提出的一种植保无人机变量喷洒药液的系统的结构示意图，该系统包括：

农情获取模块201与处方图生成模块202耦合，用于获取田间农情，包括：田间农作物长势、营养状况和病虫害状况并传输至处方图生成模块202；可通过监测无人机、卫星和物联网获取田间农情数据，能大范围精准进行田间农情数据分析。

处方图生成模块202分别与农情获取模块201和连接模块203耦合，用于将田间农情结合作物的病理知识得到指导施药比例，指导施药比例结合田间位置形成处方图，将处方图以矢量文件的形式发布到云端服务器并传输至连接模块203；

其中，田间农情结合作物的病理知识先根据作物的病理知识判断田间种植的作物的病害，再通过作物受病害的程度判断对该作物施加哪种药液及药液的施用量；

以玉米为例：玉米患大斑病可选用多菌灵，甲基硫菌灵，百菌清，代森锰锌等进行防治；患锈病可选用多菌灵、硫悬浮剂、戊唑醇、烯唑醇、己唑醇、苯醚甲环唑.丙环唑、氟硅唑、三唑酮、腈菌唑、嘧菌酯、醚菌唑等进行防治；患茎基腐病可选用77％氢氧化铜可湿性粉剂600倍液、农用链霉素4000～5000倍液喷雾等。

其中，矢量文件是一种用于计算机图形学的电子文件，以数学点、坐标和形状来描述图形。

其中，处方图是植保无人机的喷洒药液的凭证，在处方图中，每一处位置上的作物都有对应的指导用药比例，植保无人机可根据处方图获取植保无人机所在位置的指导用药比例，可以有针对性的对农作物进行施药。

参数设置模块204与连接模块203耦合，用于设置植保无人机参数，参数包括：飞行高度、航线间距、航线方向和飞行速度，并传输至连接模块203；

其中，飞行高度可设置为2至3米，航线间距可设为5至7米，航线方向可设置为0°至360°，飞行速度可设置为1至7米/秒。

连接模块203分别与处方图生成模块202、参数设置模块204和定位模块205耦合，用于植保无人机基于超文本传输协议和移动网络与云端服务器建立连接，获取作业位置对应的处方图并传输至定位模块205；云端服务器中处方图可进行更新，使得植保无人机请求发送处方图时，服务器会根据作业位置坐标发送最新的处方图返回给植保无人机，保证实时性。

定位模块205分别与连接模块203和调控模块206耦合，用于将植保无人机的位置与处方图匹配，实时获取植保无人机的位置对应的指导施药比例并传输至调控模块206；

调控模块206分别与定位模块205和喷洒模块207耦合，用于结合植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速；理论目标喷速结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速并传输至喷洒模块207；使得施药更合理更精准，减少农药不必要的浪费，同时减少对环境造成的污染。

其中，植保无人机结合植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为理论目标喷速，v为飞行速度，δt为一个极短的时间段，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

其中，理论目标喷速结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速按照以下方法计算：

其中，q为目标喷速，q为理论目标喷速，f为指导施药比例，v为飞行速度，l为保值无人机喷幅，m为药液的理论亩用量。

喷洒模块207与调控模块206耦合，用于植保无人机控制喷头喷洒药液。植保无人机严格按照处方图实现变量化喷洒药液，提高工作效率，节约植保成本。

其中，植保无人机还包括采用脉冲宽度调节方式调节所述喷头中的电磁阀的开关时间和开度，进而实现药液精准变量喷施。

在遥控器上设置植保无人机的参数，参数的设置是通过遥控器的触屏进行操作，拖拽设置条或者直接输入数值。将植保无人机与云端服务器建立连接，植保无人机向云端服务器发送处方图请求，云端服务器根据作业位置坐标筛选出包含该位置且时间最新的处方图返回给植保无人机。在植保无人机作业过程中，植保无人机的自身定位功能可实时将自身位置与接收到的处方图的点位进行匹配，获得自身位置的指导施药比例；矢量文件的处方图由多个方形网格组成，每个网格的大小都相同，与植保无人机的喷幅相匹配，是变量处理过程中的最小单元，每个网格都有四个点来圈定其地理范围，当实时获取到植保无人机的当前空间位置的经纬数据后，计算该经纬数据位于哪个网格范围内即可完成作业位置与处方图的匹配。调控功能先根据植保无人机的飞行速度和药液的理论亩用量得到植保无人机的理论目标喷速，理论目标喷速再结合植保无人机的位置对应的指导施药比例得到目标喷速，若指导施药比例大于药液的理论亩用量，则目标喷速小于理论目标喷速；若指导施药比例小于药液的理论亩用量，则目标喷速大于理论目标喷速，即植保无人机只需要按照目标喷速的流速进行作业即可符合处方图规定的施药量。

通过上述实施例可知，本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统，至少实现了如下的有益效果：

1、本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统可以有针对性的对农作物进行施药，使得施药更合理更精准，减少农药不必要的浪费，同时减少对环境造成的污染。

2、本发明提供的植保无人机精准变量喷洒药液的方法及系统通过遥控器控制植保无人机严格按照处方图实现变量化施药，提高工作效率，节约植保成本。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。