[发明专利]一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统及其控制方法，属于农业技术领域，在植保无人机飞行控制程序中加入暂停/启动喷药风速阈值实时测算模块，植保无人机启动喷药作业后，当实时监测风速高于实时暂停喷药风速阈值时，植保无人机自动关闭喷头、飞回喷头关闭点悬停，待风速低于实时启动喷药风速阈值时重启喷药作业。本发明提出了一种加权计算公式，公式中调用2个实时监测参数(空气湿度、与农药漂移边界线之间的距离)和5个有关作物、靶标有害生物、喷药作业等方面的参数，用于计算无人机作业过程中实时变化的暂停/启动喷药风速阈值，并与实测风速进行比较，智能、准确、高效地控制喷药作业，摆脱药液漂移危害，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统及其控制方法。

背景技术

植保无人机喷施农药防治病虫草害具有超高效、突击能力强、适应性广、省工、对人与环境安全、对作物机械损伤小等突出优点，因此无人机植保相关的市场规模逐年快速膨胀，已成为我国农业无人化发展的重要方向，我国无人机植保作业不推自广，在生产中对于植保无人机施药技术改进升级的需求十分旺盛。

当前，限制无人机植保行业发展的一个关键瓶颈问题是药液雾滴漂移危害控制难题。在无风或微风条件下，无人机施药防治病、虫、草害均接近甚至超过传统的人工背负喷雾器施药。然而，在有风天气采用无人机喷施农药隐患重重。为避免无人机飞行气旋对作物的影响并保证作业效率，无人机喷施农药作业时的飞行高度多在2～7m之间，而传统的人工喷雾或地面植保机喷雾的作业高度一般在0.3～0.5m，无人机喷药的药液雾滴在空中滞留的时间长，容易受风的干扰，当风速超过4m/s时，无人机喷出的药液雾滴团主体容易被风吹散，甚至可飘到数十米开外，造成作业田间药液喷施不均匀，一些局部斑块药量不足而无法有效防控靶标有害生物种群(许多病虫害具有传播性和扩散性，局部防控失败可能导致快速复发)，另一些局部斑块药量过大而导致田间农作物药害；此外，药液漂移导致周边敏感作物严重药害或者敏感场所农药污染的问题也十分突出。

植保无人机施药通常要求在无风或微风时使用，一方面，田间情况下即使是天气预报的无风天气，仍然不时会有随机阵风发生；另一方面，田间病虫草害防治的关键时间窗口期通常具有时效性和紧迫性，突击利用有风天气中的“微风或无风”间隙及时施药具有重要的实践意义。目前我国生产中实用的多款主流植保无人机的作业效率可以达到每小时施药150亩以上。植保无人机施药作业时的飞行速度常在5m/s左右，喷幅常在4m以上，因此，无人机施药作业期间遇到随机风时，飞行1秒钟即意味着20㎡以上的处理区域发生不同程度的药液雾滴漂移。

目前，虽然随机风对植保无人机喷药作业的影响较大已经被相关行业的农技人员、企业和种植户重视，但是具体到特定场景下植保无人机喷药作业可接受风速范围的研究资料及技术积累资料还十分匮乏。开发智能化、可靠性好、高效的植保无人机喷药防漂移控制系统已经成为无人机植保产业发展亟待解决的瓶颈问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统及其控制方法方法，有效破解随机风干扰对无人机植保喷药作业干扰难题。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统，包括植保无人机、无人机遥控器和传感器，在所述的植保无人机上设置施药喷头；所述的传感器采集实时监测的风速Rs、空气湿度M后传输给无人机遥控器，无人机实时监测与禁止药液漂移边界线间的距离D并传输给无人机遥控器，设定风速阈值参数值，实时计算暂停喷药风速阈值Vs和启动喷药风速阈值Vr得到计算结果，并将该结果转换为控制信号，进而将控制信号传输给植保无人机，控制施药喷头启动或暂停。

进一步地，所述的风速阈值参数值包括田间靶标有害生物发生严重程度等级P、作物对拟用农药的耐受性等级C、无人机飞行速度S、喷药作业高度H、必须完成喷药作业紧迫性等级U。

进一步地，所述的一种植保无人机喷药防漂移智能控制系统的控制方法，包括如下步骤：