一种果树农药喷洒装置及喷洒方法与流程

本发明涉及农药喷洒技术领域，尤其涉及果树农药喷洒装置及喷洒方法。

背景技术：

农作物病虫害是我国的主要农业灾害之一，它具有种类多、影响大、并时常暴发成灾的特点。为了有效抗击病害，保护农作物的健康生长，需要喷洒农药杀死害虫，防止农作物的减产。

目前，我国农业从业人口越来越少，对农业自动化要求越来越高。现有技术的农药喷洒主要建立在人工喷洒模式的基础上，进度缓慢，喷洒模式不够精细，对操作人员的人身造成危害，已经不能满足大面积农作物种植的需求，不能满足以人为本的人文关怀的需求。

随着无人机技术的发展，采用无人机技术喷洒农药已经走向实际应用阶段，这使农民从繁重危险的喷药作业中解放出来，深受农民的欢迎。

现有技术中，喷洒无人机的农药喷洒装置固定于机体上，喷头的方向为向下，无人机匀速前进，因为果树之间一般会有大量空地，目前的无人机喷洒过程中，会有大量的农药落到空地上，这将导致两方面的问题，一是农药的浪费，二是对土壤的污染，另外农药喷头方向向下，对于树叶浓密的果树，喷出的农药不能到达树冠底部的树叶，留下了喷洒死角。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种果树农药喷洒装置及喷洒方法，其目的在于，提供一种果树农药喷洒装置，通过该喷洒装置，解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶的问题，利用该农药喷洒装置设计的喷洒方法，能够对果树进行农药立体喷洒，解决喷洒死角的问题。

本发明提供一种果树农药喷洒装置，包括无人机、控制电路、喷洒装置；

无人机，包括动力单元、机身、摄像头，所述动力单元通过螺纹固定于所述机身上，其中，所述无人机包括4个动力单元，每个动力单元包括一个旋翼和一个驱动器；

控制电路，包括处理器、存储单元、gps定位单元、药量监测单元、动力控制单元、喷药开关控制单元、压力泵控制单元、姿态传感单元、高度传感单元，所述控制电路位于所述机身内部，所述处理器分别与所述存储单元、所述gps定位单元、所述药量监测单元、所述动力控制单元、所述喷药开关控制单元、所述压力泵控制单元、所述姿态传感单元、所述高度传感单元连接；

喷洒装置，包括至少一个药箱、水平喷杆、竖直软管、第一喷头、第二喷头、压力泵、药量传感器、喷药开关、喷杆支架、连接杆，所述喷杆支架通过所述连接杆固定于所述机身下方，所述药量传感器位于所述药箱内，所述药箱底部设有出药口，所述出药口连接所述喷药开关，所述喷药开关通过软管与所述压力泵连接，所述压力泵与所述竖直软管连接，所述压力泵通过软管与所述第一喷头连接，所述水平喷杆上至少设置两个所述第一喷头，所述第一喷头通过螺纹固定于所述水平喷杆上，所述竖直软管上至少设置一个所述第二喷头，所述竖直软管头部套接于所述第二喷头接口上，并利用喉箍对套接处进行固定；

所述动力控制单元与所述动力单元连接，所述药量传感器与所述药量监测单元连接，所述喷药开关控制单元与所述喷药开关连接，所述压力泵控制单元与所述压力泵连接，所述摄像头与所述处理器连接；

所述水平喷杆固定于所述喷杆支架上，所述竖直软管上端固定于所述喷杆支架的中心位置，所述摄像头固定于所述喷杆支架的正下方，摄像方向向下。

作为本发明进一步的改进，所述无人机为四旋翼燃油无人机。

作为本发明进一步的改进，所述药箱为两个，分别固定于所述机身两侧，所述药箱与所述机身的连接方式为铆接，每个药箱中放置一个药量传感器。

作为本发明进一步的改进，所述药量传感器为静压液位计或液位变送器。

作为本发明进一步的改进，所述喷杆支架与所述连接杆固定方式为熔接，所述机身与所述连接杆固定方式为熔接。

作为本发明进一步的改进，所述水平喷杆长度为4-6米。

作为本发明进一步的改进，所述竖直软管长度为5-6米。

作为本发明进一步的改进，所述第一喷头为3喷嘴喷头，3个喷嘴的喷射方向之间的夹角为60度。

作为本发明进一步的改进，所述第二喷头为2喷嘴喷头，2个喷嘴对称设置，喷嘴向外。

本发明还提供与所述果树农药喷洒装置相应的喷洒方法，包括：

步骤1，准备工作，包括农药注入所述药箱、燃油注入所述无人机、管线检查，所述处理器读取所述gps定位单元的数据，所述处理器将所述gps定位单元的数据，存储于所述存储单元，记录原点位置；

步骤2，喷洒路线规划，具体步骤包括：

步骤201，所述处理器发送起飞指令给所述动力控制单元；

步骤202，所述动力控制单元控制所述动力单元的旋翼旋转，带动所述果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空；

步骤203，所述高度传感单元获取高度数据，并传输给所述处理器，当高度达到20米时，所述处理器发送旋停指令给所述动力控制单元，带动所述果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空；

步骤204，所述摄像头拍摄农药喷洒区域照片，所述摄像头将照片传输给所述处理器；

步骤205，所述处理器识别步骤204中所述照片，识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙，规划喷洒路线，所述处理器延规划喷洒路线规划旋停喷洒点；

步骤3，喷洒作业，具体步骤包括：

步骤301，所述果树农药喷洒装置延规划喷洒路线飞行，所述果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米，所述处理器(201)将所述gps定位单元的数据记录为原点位置数据；

步骤302，所述处理器给所述喷药开关控制单元发送打开指令，所述喷药开关控制单元控制所述喷药开关打开；

步骤303，所述处理器给所述压力泵控制单元发送开启指令，所述压力泵控制单元控制所述压力泵开启，农药从所述药箱中抽出，农药经过所述水平喷杆从所述第一喷头持续喷出，农药经过所述竖直软管从所述第二喷头持续喷出；

步骤304，所述果树农药喷洒装置飞行至旋停喷洒点，所述处理器给所述动力控制单元发送旋停指令，所述动力控制单元控制所述动力单元动作，带动所述果树农药喷洒装置旋停于旋停喷洒点；

步骤305，所述处理器根据所述高度传感单元获取高度数据，记录为第一高度，所述处理器计算旋停高度，所述旋停高度应保证竖直软管的下端距离地面1米；

步骤306，所述处理器给所述动力控制单元发送旋转180指令，所述动力控制单元控制所述动力单元动作，带动所述果树农药喷洒装置水平旋转；

步骤307，旋转喷洒过程中，所述姿态传感单元监测所述果树农药喷洒装置姿态，获取所述果树农药喷洒装置的姿态数据，并将姿态数据传输给所述处理器，所述处理器根据姿态数据确定所述果树农药喷洒装置水平旋转角度；

步骤308，所述果树农药喷洒装置水平旋转180度时，所述处理器给所述动力控制单元发送停止旋转指令，所述动力控制单元控制所述动力单元动作，带动所述果树农药喷洒装置停止旋转；

步骤309，所述处理器根据所述旋停高度与所述第一高度的差值，计算上升距离，所述处理器根据所述上升距离，给所述动力控制单元发送恢复高度指令，所述动力控制单元控制所述动力单元动作；

步骤310，所述果树农药喷洒装置延规划喷洒路线飞行；

步骤311，所述药量监测单元实时监测所述药箱中的药量，获取药量数据，所述药量监测单元将所述药量数据传输给所述处理器；

步骤312，所述处理器根据接收到的所述药量数据，判断所述药箱中的农药是否用尽，用尽则转向步骤313，否则转向步骤310；

步骤313，所述处理器将所述gps定位单元的数据记录为断点位置数据；

步骤314，所述处理器给所述喷药关闭控制单元发送打开所述喷药开关指令，所述喷药开关控制单元控制所述喷药开关关闭，所述处理器给所述压力泵控制单元发送停止所述压力泵指令，所述压力泵控制单元控制所述压力泵停止；

步骤315，所述处理器根据所述原点位置数据，返回原点位置，将农药注入所述药箱；

步骤316，所述处理器根据所述断点位置数据返回断点位置，并转向步骤302；

步骤4，结束喷洒，所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭指令，所述喷药开关控制单元控制所述喷药开关关闭；所述处理器给所述压力泵控制单元发送停止指令，所述压力泵控制单元控制所述压力泵停止；所述处理器根据所述存储单元存储的所述gps定位单元的数据，返回原点。

本发明具有如下有益效果：本发明提供一种果树农药喷洒装置及喷洒方法，无人机在需要喷洒果林的上方作业，可以达到快速大面积喷洒农药的目的，通过增加竖直软管和在其上的喷头，可以定点从树冠下方进行喷洒作业，解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶的问题，利用该农药喷洒装置设计的喷洒方法，能够对果树进行农药立体喷洒，解决喷洒死角的问题。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的果树农药喷洒装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例中的果树农药喷洒装置的流程图。

图3为本发明第二实施例中的果树农药喷洒方法的流程图。

图4为图3中步骤2的具体流程图。

图5为图3中步骤3的具体流程图。

图中，100、无人机；101、动力单元；102、机身；103、摄像头；200、控制电路；201、处理器；202、存储单元；203、gps定位单元；204、药量监测单元；205、动力控制单元；206、喷药开关控制单元；207、压力泵控制单元；208、姿态传感单元；209、高度传感单元；300、喷洒装置；301、药箱；302、水平喷杆；303、竖直软管；304、第一喷头；305、第二喷头；306、压力泵；307、药量传感器；308、喷药开关；309、喷杆支架；310、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图，及具体实话例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1、2所示，本发明第一实施例所述的果树农药喷洒装置，包括无人机100、控制电路200、喷洒装置300；

无人机100，包括动力单元101、机身102、摄像头103，动力单元101通过螺纹固定于机身102上，其中，无人机100包括4个动力单元101，每个动力单元101包括一个旋翼和一个驱动器；

无人机100为四旋翼燃油无人机；

控制电路200，包括处理器201、存储单元202、gps定位单元203、药量监测单元204、动力控制单元205、喷药开关控制单元206、压力泵控制单元207、姿态传感单元208、高度传感单元209，控制电路200位于机身102内部，处理器201分别与存储单元202、gps定位单元203、药量监测单元204、动力控制单元205、喷药开关控制单元206、压力泵控制单元207、姿态传感单元208、高度传感单元209连接；

在压力泵控制单元207之前设置喷药开关控制单元206主要是为了防止压力泵控制单元207空转；

喷洒装置300，包括两个药箱301、水平喷杆302、竖直软管303、第一喷头304、第二喷头305、压力泵306、药量传感器307、喷药开关308、喷杆支架309、连接杆310，喷杆支架309通过连接杆310固定于机身102下方，药量传感器307位于药箱301内，药箱301底部设有出药口，出药口连接喷药开关308，喷药开关308通过软管与压力泵306连接，压力泵306与竖直软管303连接，压力泵306通过软管与第一喷头304连接，水平喷杆302上至少设置两个第一喷头304，第一喷头304通过螺纹固定于水平喷杆302上，竖直软管303上至少设置一个第二喷头305，竖直软管303头部套接于第二喷头305接口上，并利用喉箍对套接处进行固定；

水平喷杆302长度为4-6米，竖直软管303长度为5-6米，第一喷头304为3喷嘴喷头，3个喷嘴的喷射方向之间的夹角为60度，第二喷头305为2喷嘴喷头，2个喷嘴对称设置，喷嘴向外；

竖直软管303为pvc软管；

两个药箱301分别固定于机身102两侧，药箱301与机身102的连接方式为铆接，每个药箱301中放置一个药量传感器307；

药量传感器307为静压液位计或液位变送器；

动力控制单元205与动力单元101连接，药量传感器307与药量监测单元204连接，喷药开关控制单元206与喷药开关308连接，压力泵控制单元207与压力泵306连接，摄像头103与处理器201连接；

水平喷杆302固定于喷杆支架309上，竖直软管303上端固定于喷杆支架309的中心位置，喷杆支架309与连接杆310固定方式为熔接，机身102与连接杆310固定方式为熔接，摄像头103固定于喷杆支架309的正下方，摄像方向向下。

本发明具有如下有益效果：通过果树农药喷洒装置，无人机在需要喷洒果林的上方作业，可以达到快速大面积喷洒农药的目的，通过增加竖直软管和在其上的喷头，可以定点从树冠下方进行喷洒作业，解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶的问题，设计的竖直管采用软管，因为软管形状可变，减小了飞行过程中树枝对无人机的干扰问题。

实施例2，如图3所示，本发明第一实施例所述的果树农药喷洒装置相应的喷洒方法，包括：

步骤1，准备工作，包括农药注入药箱301、燃油注入无人机100、管线检查，处理器201读取gps定位单元203的数据，处理器201将gps定位单元203的数据，存储于存储单元202，记录原点位置；

步骤2，喷洒路线规划，具体步骤如图4所示，包括：

步骤201，处理器201发送起飞指令给动力控制单元205；

步骤202，动力控制单元205控制动力单元101的旋翼旋转，带动果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空；

步骤203，高度传感单元209获取高度数据，并传输给处理器201，当高度达到20米时，处理器201发送旋停指令给动力控制单元205，带动果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空；

步骤204，摄像头103拍摄农药喷洒区域照片，摄像头103将照片传输给处理器201；

步骤205，处理器201识别步骤204中照片，识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙，规划喷洒路线，处理器201延规划喷洒路线规划旋停喷洒点；

果园中果树分布一般按行分布，步骤205中规划喷洒路线总体延果树行间的间隙，呈蛇形路线，此种路线规划有利于提高作业效率、节省燃油。

处理器201内置图像处理模块，能够利用物体颜色、形状特征区分不同物体，本实施例中的处理器201能够根据果树形状和颜色将其与背景区分开，从而识别出果树分布和树行间隙。

步骤3，喷洒作业，具体步骤如图5所示，包括：

步骤301，果树农药喷洒装置延规划喷洒路线飞行，果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米，处理器201将gps定位单元203的数据记录为原点位置数据；

果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米，可以保证农药从第一喷头304喷出来后，具有一个扩散的空间，扩大喷洒的范围，同时又能保证喷出的药液具有一定的速度，更加深入到树冠中，药物发挥更好的效果；

步骤302，飞行过程中，处理器201给喷药开关控制单元206发送打开指令，喷药开关控制单元206控制喷药开关308打开；

步骤303，处理器201给压力泵控制单元207发送开启指令，压力泵控制单元207控制压力泵306开启，农药从药箱301中抽出，农药经过水平喷杆302从第一喷头304持续喷出，农药经过竖直软管303从第二喷头305持续喷出；

步骤304，果树农药喷洒装置飞行至旋停喷洒点，处理器201给动力控制单元205发送旋停指令，动力控制单元205控制动力单元101动作，带动果树农药喷洒装置旋停于旋停喷洒点；

步骤305，处理器201根据高度传感单元209获取高度数据，记录为第一高度，处理器201计算旋停高度，旋停高度应保证竖直软管303的下端距离地面1米；

旋停喷药主要是解决树冠底部的喷洒问题，树冠底部一般距离地面的距离为1米左右，因此旋停高度应保证竖直软管303的下端距离地面1米，固定于竖直软管303最下面的第二喷头305可以对着树冠底部喷洒，同时保持与地面的距离，防止喷洒的农药落到地面，减少对环境的污染。

步骤306，处理器201给动力控制单元205发送旋转180指令，动力控制单元205控制动力单元101动作，带动果树农药喷洒装置水平旋转；

步骤307，旋转喷洒过程中，姿态传感单元208监测果树农药喷洒装置姿态，获取果树农药喷洒装置的姿态数据，并将姿态数据传输给处理器201，处理器201根据姿态数据确定果树农药喷洒装置水平旋转角度；

步骤308，果树农药喷洒装置水平旋转180度时，处理器201给动力控制单元205发送停止旋转指令，动力控制单元205控制动力单元101动作，带动果树农药喷洒装置停止旋转；

步骤309，处理器201根据旋停高度与第一高度的差值，计算上升距离，处理器201根据上升距离，给动力控制单元205发送恢复高度指令，动力控制单元205控制动力单元101动作；

步骤310，果树农药喷洒装置延规划喷洒路线飞行；

步骤311，药量监测单元204实时监测药箱301中的药量，获取药量数据，药量监测单元204将药量数据传输给处理器201；

步骤312，处理器201根据接收到的药量数据，判断药箱301中的农药是否用尽，用尽则转向步骤313，否则转向步骤310；

步骤313，处理器201将gps定位单元203的数据记录为断点位置数据；

步骤314，处理器201给喷药关闭控制单元206发送打开喷药开关308指令，喷药开关控制单元206控制喷药开关308关闭，处理器201给压力泵控制单元207发送停止压力泵306指令，压力泵控制单元207控制压力泵306停止；

步骤315，处理器201根据原点位置数据，返回原点位置，将农药注入药箱301；

步骤316，处理器201根据断点位置数据返回断点位置，并转向步骤302；

步骤4，结束喷洒，处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭指令，喷药开关控制单元206控制喷药开关308关闭；处理器201给压力泵控制单元207发送停止指令，压力泵控制单元207控制压力泵306停止；处理器201根据存储单元202存储的gps定位单元203的数据，返回原点。

本发明具有如下有益效果：通过合理规划喷洒路线和设置旋停喷洒点，能够实现快速对果林进行施药作业，并且兼顾对果树底部树枝树叶的施药，解决施药不到位、不充分的问题，达到立体、全方位、无死角的喷洒效果。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。