一种用于有人机的施药量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于有人机的施药量控制系统及方法，系统包括：依次由药箱、第一施药管道、三通球阀和回流管道连接组成的回路；第一施药管道上设置有电动水泵；系统还包括：与三通球阀的第三端连接的第二施药管道，以及在第二施药管道的输出端依次设置的流量传感器以及施压喷头；施药量控制器用于根据用户设定的目标施药量与通过流量传感器和速度检测模块采集的数据计算获取的实际施药量之差控制所述三通球阀的开度，使实际施药量和目标施药量保持一致。本发明专利技术提供的系统可以实现有人机在施药过程中的精准施药，可针对田间不同地块进行差异施药，解决了有人机无差别施药造成的农药浪费，提高了农药的有效利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业
，具体涉及一种用于有人机的施药量控制系统及方法。
技术介绍
近年来，在国家政策和农业现代化发展需求的大力推动下，我国农业航空施药技术得到了快速发展。目前，采用无人机进行施药作业的农业装备发展非常迅速，国内许多科研人员已经对无人机的智能施药系统展开了研究，但目前国内尚没有学者针对有人机(有人驾驶直升机和固定翼施药飞机)的施药量控制装置展开研究；基于有人机的施药作业，均采用的是无差别施药，其施药量在每个区域都是相同的，这就在一定程度上造成了农药浪费，或造成需药量多的区域药量不足，达不到施药效果。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于有人机的施药量控制系统及方法，实现了有人机在施药过程中的精准施药，可针对田间不同地块进行差异施药，解决了有人机无差别施药造成的农药浪费，提高了农药的有效利用率。第一方面，本专利技术提供了一种用于有人机的施药量控制系统，包括：依次由药箱、第一施药管道、三通球阀和回流管道连接组成的回路；其中，第一施药管道的第一端与药箱的第一端连接，第二端与三通球阀的第一端连接，回流管道的第一端与三通球阀的第二端连接，第二端与药箱的第二端连接；第一施药管道上设置有电动水泵；所述系统还包括：与三通球阀的第三端连接的第二施药管道，以及在第二施药管道的输出端依次设置的流量传感器以及施压喷头；所述系统还包括：施药量控制器和速度检测模块；所述施药量控制器分别与流量传感器、速度检测模块和三通球阀的控制端连接，所述施药量控制器用于根据用户设定的目标施药量与通过流量传感器和速度检测模块采集的数据计算获取的实际施药量之差控制所述三通球阀的开度，调节第二施药管道内的流量，使实际施药量和目标施药量保持一致。优选地，所述施药量控制器进一步包括：核心处理器模块、显示器、按键输入模块、球阀驱动器、流量传感器接口、速度检测模块接口和数据存储模块；所述显示器、按键输入模块、球阀驱动器、流量传感器接口、速度检测模块接口和数据存储模块均与所述核心处理器模块连接；所述显示器用于显示用户设定的目标施药量、流量传感器采集的流量信息和/或速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度信息；所述按键输入模块用于接收用户设定的目标施药量以及施药作业的作业幅宽；所述球阀驱动器还用于与所述三通球阀连接，以控制所述三通球阀的开度；所述流量传感器接口和速度检测模块接口分别与流量传感器和速度检测模块连接，用户实时获取第二施药管道中的流量信息以及施药飞机的飞行速度信息；所述数据存储模块用于存储施药作业过程中的施药飞机的飞行速度、实际施药量以及第二施药管道内实时流量。优选地，所述施药量控制器具体用于：根据用户设定的目标施药量Qs与通过流量传感器采集的第二施药管道内的瞬时流量q和速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度v计算获取的实际施药量Qv之差控制所述三通球阀的开度，调节第二施药管道内的流量，使实际施药量和目标施药量保持一致；其中，当实际施药量Qv大于目标施药量Qs时，调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量减小；当实际施药量Qv小于设定施药量Qs时，调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量增加，以使实际施药量和目标施药量保持一致；具体地，实际施药量Qv通过如下公式计算得到： Q v = 10 q v d ]]>其中，d为用户设定的施药作业的作业幅宽；q为流量传感器采集的第二施药管道内的瞬时流量；v为速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度。优选地，所述流量传感器采用脉冲输出的涡轮流量计实现；相应地，流量传感器采集的第二施药管道内的瞬时流量q为： q = 3600 f k ]]>其中，f为流量传感器输出脉冲的频率；k为流量传感器的仪表系数。优选地，所述第一施药管道、回流管道和第二施药管道均采用口径为20mm的304不锈钢管实现。优选地，所述三通球阀采用博力谋R3025三通调节型球阀实现。优选地，所述速度检测模块采用支持北斗和GPS双模定位的高精度GNSS模块ublox NEO-M8L实现。优选地，所述数据存储模块采用SD卡实现。优选地，所述核心处理器模块采用STM32F103单片机实现。第二方面，本专利技术还提供了一种利用上面所述的用于有人机的施药量控制系统进行有人机施药量控制的控制方法，包括：S1、获取第二施药管道内的瞬时流量q；S2、获取施药飞机的实时飞行速度v；S3、根据第二施药管道内的瞬时流量q、施药飞机的实时飞行速度v以及用户设定的施药作业的作业幅宽d计算实际施药量Qv： Q v = 10 q v d ]]>其中，d为用户设定的施药作业的作业幅宽；q为流量传感器采集的第二施药管道内的瞬时流量；v为速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度；S4、若实际施药量Qv大于用户设定的目标施药量Qs，则调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量减小；若实际施药量Qv小于用户设定的目标施药量Qs，则调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量增加，以使实际施药量和目标施药量保持一致。由上述技术方案可知，本专利技术提供的用于有人机的施药量控制系统通过施药量控制器实现有人机在施药过程中的精准施药，可针对田间不同地块进行差异施药，解决了有人机无差别施药造成的农药浪费，提高了农药的有效利用率，利于推广与应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提供的用于有人机的施药量控制系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的施药量控制器16的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的用于有人机的施药量控制系统的闭环控制原理图；图4是本专利技术实施例提供的用于有人机施药量控制的控制方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术实施例一提供的用于有人机的施药量控制系统的结构示意图，参见图1，本实施例提供的用于有人机的施药量控制系统，包括：依次由药箱11、第一施药管道10、三通球阀13和回流管道15连接组成的回路；其中，第一施药管道10的第一端与药箱11的第一端连接，第二端与三通球阀13的第一端连接，回流管道15的第一端与三通球阀13的第二端连接，第二端与药箱11的第二端连接；第一施药管道10上设置有电动水泵12；所述系统还包括：与三通球阀1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有人机的施药量控制系统，其特征在于，包括：依次由药箱、第一施药管道、三通球阀和回流管道连接组成的回路；其中，第一施药管道的第一端与药箱的第一端连接，第二端与三通球阀的第一端连接，回流管道的第一端与三通球阀的第二端连接，第二端与药箱的第二端连接；第一施药管道上设置有电动水泵；所述系统还包括：与三通球阀的第三端连接的第二施药管道，以及在第二施药管道的输出端依次设置的流量传感器以及施压喷头；所述系统还包括：施药量控制器和速度检测模块；所述施药量控制器分别与流量传感器、速度检测模块和三通球阀的控制端连接，所述施药量控制器用于根据用户设定的目标施药量与通过流量传感器和速度检测模块采集的数据计算获取的实际施药量之差控制所述三通球阀的开度，调节第二施药管道内的流量，使实际施药量和目标施药量保持一致。

【技术特征摘要】
1.一种用于有人机的施药量控制系统，其特征在于，包括：依次由药箱、第一施药管道、三通球阀和回流管道连接组成的回路；其中，第一施药管道的第一端与药箱的第一端连接，第二端与三通球阀的第一端连接，回流管道的第一端与三通球阀的第二端连接，第二端与药箱的第二端连接；第一施药管道上设置有电动水泵；所述系统还包括：与三通球阀的第三端连接的第二施药管道，以及在第二施药管道的输出端依次设置的流量传感器以及施压喷头；所述系统还包括：施药量控制器和速度检测模块；所述施药量控制器分别与流量传感器、速度检测模块和三通球阀的控制端连接，所述施药量控制器用于根据用户设定的目标施药量与通过流量传感器和速度检测模块采集的数据计算获取的实际施药量之差控制所述三通球阀的开度，调节第二施药管道内的流量，使实际施药量和目标施药量保持一致。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述施药量控制器进一步包括：核心处理器模块、显示器、按键输入模块、球阀驱动器、流量传感器接口、速度检测模块接口和数据存储模块；所述显示器、按键输入模块、球阀驱动器、流量传感器接口、速度检测模块接口和数据存储模块均与所述核心处理器模块连接；所述显示器用于显示用户设定的目标施药量、流量传感器采集的流量信息和/或速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度信息；所述按键输入模块用于接收用户设定的目标施药量以及施药作业的作业幅宽；所述球阀驱动器还用于与所述三通球阀连接，以控制所述三通球阀的开度；所述流量传感器接口和速度检测模块接口分别与流量传感器和速度检测模块连接，用户实时获取第二施药管道中的流量信息以及施药飞机的飞行速度信息；所述数据存储模块用于存储施药作业过程中的施药飞机的飞行速度、实际施药量以及第二施药管道内实时流量。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述施药量控制器具体用于：根据用户设定的目标施药量Qs与通过流量传感器采集的第二施药管道内的瞬时流量q和速度检测模块采集的施药飞机的飞行速度v计算获取的实际施药量Qv之差控制所述三通球阀的开度，调节第二施药管道内的流量，使实际施药量和目标施药量保持一致；其中，当实际施药量Qv大于目标施药量Qs时，调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量减小；当实际施药量Qv小于设定施药量Qs时，调节三通球阀的开度使第二施药管道内的流量增加，以使实际施药量和目标施药量保持一致；具体地，实际施药量Qv通过如下公式计算得到： ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞瑞，李杨，陈立平，伊铜川，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11