农药施药监测与精准流量控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108605923A(43)申请公布日2018.10.02(21)申请号201810461414.2H04N7/18(2006.01)(22)申请日2018.05.15(71)申请人河南科技大学地址471000河南省洛阳市涧西区西苑路48号(72)发明人丁慧玲毕玉杜新武侯群喜沈舒伟金鑫(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人逯雪峰(51)Int.Cl.A01M7/00(2006.01)G05D7/06(2006.01)G05D11/13(2006.01)H04L29/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称农药施药监测与精准流量控制装置及方法(57)摘要本发明涉及农药施药监测与精准流量控制装置及方法，包括混药器、流量计、喷头、控制器和红外遥感探测器，混药器实现农药现配现用，经主管道至喷头进行喷洒，红外遥感探测器探测农田的遥感图像，数据分析处理后生成相应的施药处方图和施药策略；控制器根据施药处方图和施药策略控制农药喷洒，通过控制水泵和注药泵调整施药浓度，根据摄像头、超声波雷达、流量计以及速度传感器传输的信号实时监测施药情况，调整施药浓度和流量实现精准施药和流量控制。本发明能够根据农田病虫害情况进行药物的浓度和药量计算，实时反馈，进行精准施药，提高农药利用率，避免盲目施药造成的农药残留和浪费。CN108605923ACN108605923A权利要求书1/2页1.农药施药监测与精准流量控制装置，包括混药器、流量计、喷头、控制器和红外遥感探测器，混药器前端连接水泵和注药泵，水泵和注药泵分别与控制器连接，混药器后端连接主管道，混药器和主管道之间设有隔膜泵，主管道通过分路连接各个喷头，主管道上设有电动球阀和流量计，连接喷头的各分路上设置有电磁阀，电动球阀、电磁阀和流量计分别连接至控制器；其特征在于：红外遥感探测器探测农田的的遥感图像并传输至智能终端或客户端，智能终端或客户端进行数据分析处理后生成相应的施药处方图和施药策略；控制器上连接有通信模组，控制器通过通信模组连接至智能终端或客户端，从智能终端或客户端获取施药处方图和施药策略；控制装置还包括摄像头和超声波雷达系统，分别与控制器连接，摄像头用于实时获得喷洒画面，超声波雷达系统能够实时监测无人机的飞行高度和喷头与作物的相对位置；控制装置还包括与控制器连接的GPS导航仪、速度传感器和舵机控制装置；控制器根据从智能终端或客户端获得的施药处方图和施药策略控制农药喷洒，通过控制水泵和注药泵调整施药浓度，根据摄像头、超声波雷达、流量计以及速度传感器传输的信号实时监测施药情况，通过实时监测和调整施药浓度和流量实现精准施药和流量控制。2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：水泵连接水箱，注药泵连接药箱；药箱中盛放农药药剂。3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于：药箱为多个，分别盛放不同的农药药剂，对应的注药泵也为多个，分别与控制器连接。4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述流量计为涡轮流量计。5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制器包括单片机。6.根据权利要求1-5任一项所述的控制装置进行农药施药监测与精准流量控制的方法：包括以下步骤：S1、在实施喷洒前，采用无人机搭载红外遥感探测器对待施药农田进行探测，获得农田的红外遥感图像，使用智能终端或客户端对遥感图像进行数据分析，获得农田的病虫草害分布图，由此生成相应的喷洒处方图，并根据不同区域的病虫草害情况，制定相应的喷洒策略，存储在智能终端或客户端；S2、启动控制器，控制器通过通信模组从智能终端或客户端获得当前农田的施药处方图和施药策略；S3、设定无人机初始飞行高度，根据喷洒处方图和所需施药范围通过GPS导航仪设定无人机飞行路线，启动舵机控制装置驱动无人机前进，通过控制旋翼的转速及不同方位旋翼旋转差速来控制整体行进速度及方向；S4、在无人机的前进过程中，GPS导航仪和超声波雷达系统分别获取当前喷洒位置和高度信息，将信号传回到控制器，控制器依据无人机当前所处位置对应的施药策略分析计算所需施药浓度，由此生成药液和水的配比比例，根据配比比例控制水泵和注药泵输出的水和药液体积，药液和水在混药器中混合为所需浓度，经隔膜泵流通至主管道，通过喷头进行喷洒；S5、控制器同时接收流量传感器和速度传感器的信号，获得当前的喷洒速度和流量，并计算得到当前实际施药量，与施药策略设定的施药量对比，根据对比结果动态调整主管道2CN108605923A权利要求书2/2页电动球阀的开度调整流量，实现对农田和植株进行精准施药；S6、摄像头拍摄当前施药画面并通过通信模组传输显示在智能终端或客户端上，控制器还将喷洒数据传输至智能终