一种利用农用无人机进行农药喷施的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对大田作物进行农药喷施的方法，特别是涉及一种利用小型农用无人机进行农药喷施的方法。
【背景技术】
[0002]以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
[0003]农药喷施作业在农业领域中占有着非常重要的地位，最传统的方式是以人工进行农药喷施，其不仅耗时耗力，而且人力成本较高，作业效率低。之后改进的利用地面机械进行农药喷施则对农田机耕道有着特殊的要求。近年来出现的利用小型农用无人机进行航空喷施的作业方式大大提高了作业效率。而且更重要的是，利用小型农用无人机进行农药喷施的农业技术比较适合我国的国情，其具有较大的应用价值。
[0004]然而，由于现有的利用小型农用无人机进行农药喷施作业时，该农用无人机携带的是稀释好的药液，或者是分开放置的药粉与作为稀释剂的水，所以使得农用无人机的农药载重量受限，因而作业时的连续飞行时间也较短。也就是说，小型农用无人机在进行农药喷施作业时需要反复起降，以再次装载农药，因而其在农药喷施作业中的效率仍具有局限性。
[0005]因此，现有技术中需要一种能够解决用于农药喷施的小型农用无人机载重量小，连续作业时间短，作业效率仍需提高等问题的技术方案。
[0006]本申请就是针对上述问题提出的。本申请的发明人经过长期研宄后找到了一种通过改变小型农用无人机携带的农药在喷施作业中的物态，来增加小型农用无人机的连续作业的面积，从而不仅简化了作业程序，而且提高了作业效率，克服了这类小型农用无人机在现有技术中的上述缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提出一种利用现有的小型农用无人机携带不同物态的农药，来提高对大田作物进行农药喷施的作业效率的方法。该方法不仅增加了农用无人机的农药携带量，而且使农用无人机在一次起飞之后能连续地进行较大面积的农药喷施，大大提高了农用无人机的作业效率。
[0008]根据本发明的一个方面，本发明公开了一种利用农用无人机进行农药喷施的方法，a).将粉末状固态农药装载在所述小型农用无人机的药箱中；b).监测大气环境条件，以判定是否适宜利用小型农用无人机进行农药喷施作业；c).在判定所述大气环境条件容许的情况下，操纵所述农用无人机起飞到达所述大田作物的上空高度；d).再次监测所述大气环境条件，以判定是否适宜所述小型农用无人机进行农药喷施作业；e).在判定所述大气环境条件容许的情况下，操纵所述小型农用无人机沿预定路线飞行并且进行农药喷施；以及f).操纵所述小型农用无人机返回地面。
[0009]优选地，所述大气环境条件包括:湿度、温度及风速，并且所述湿度不低于95%。
[0010]所述步骤f)包括:作业完成后操纵所述小型农用无人机返回地面，或者当监测到所述大气环境条件已经不适宜作业时，操纵所述小型农用无人机返回地面。
[0011]优选地，所述步骤a)中的大气环境条件的监测是由地面监测系统执行的，而所述步骤d)中的大气环境条件的监测是由所述地面监测系统与所述小型农用无人机上的机载环境监测系统共同执行的。
[0012]优选地，所述大田作物的上空高度选择为小于等于5米。
[0013]优选地，所述大田作物的面积选择为小于1000亩。
[0014]优选地，所述温度范围选择为20°C -30°C。
[0015]优选地，所述风速选择为小于Im/秒。
[0016]优选地，所述大田作物为水稻、小麦、油菜、玉米中的至少一种。
[0017]优选地，所述地面环境监测系统包括布置在所述大田作物上的不止一个监测站点。
【附图说明】
[0018]通过以下参照附图来提供的【具体实施方式】，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0019]图1是示出根据本发明的农药喷施方法的一实施方式的流程示意图；
[0020]图2是根据本发明的利用农用无人机进行农药喷施的方法的一个实施例的小型农用无人机在田间对水稻进行农药喷施作业的简略示意图；
[0021]图3是示出了适用于本发明的农药喷施的方法的现有的小型农用无人机及其控制及监测系统的示意图；
[0022]图4-6是示出适用于本发明的农药喷施的方法的现有的小型农用无人机的示意图，图中示出了小型农用无人机上设置的药箱、药杆和以及喷头等部件。
[0023]附图标记说明
[0024]I机体2控制及监测系统
[0025]3动力系统4地面监测系统
[0026]11喷施机构111药箱
[0027]112致动装置113药杆
[0028]114喷头115底座
[0029]116支撑架21机载传感器
[0030]22无线数据接收模块23喷施作业判定模块
[0031]41无线数据发射模块42、43、44、45地面环境监测站点
【具体实施方式】
[0032]下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范的目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0033]随着我国向农业现代化的迈进，农业技术的发展正在日新月异，越来越多的农业作业领域正在以机器作业代替人工作业。诸如为大田作物之类的农作物在生长过程中无论是由于生长原因还是由于需要消灭病虫害等原因基本上都需要进行农药喷施。对于农药喷施的作业目前也正在由人工化转向机械化，而如前所述的目前对于规模化种植常用的作业方案是:以农业专用的小型无人机(又称小型农用无人机)来对大面积的大田作物种植区域进行农药喷施，由此相比于人工喷施农药不仅提高了作业效率，而且也完全避免了以前出现的人工作业人员由于喷施农药而出现的中毒的情形。适宜以小型农用无人机来进行农药喷施作业的农作物包括水稻、油菜、小麦、玉米等之类的大田作物。
[0034]小型农用无人机进行农药喷施的基本操作过程为:通过地面操纵系统使该小型农用无人机起飞，该小型农用无人机携带或自身设有农药喷施装置。随后操纵该农用无人机，使其飞行到待喷施的大田作物的植株冠层上方，通常农用无人机需要保持低空低速的稳定飞行。接着启动环境监测系统，采集地面监测点的环境参数数据及空中环境参数的数据。基于这些环境参数的数据来进行判定大气环境条件是否适宜进行喷施作业。在判定适宜的情况下启动喷施机构，之后农用无人机开始低空喷施作业。待喷施作业结束后，农用无人机返回地面。或者是当实时监测的数据显示大气环境条件已经不适宜作业时，指令农用无人机返回地面。
[0035]然而，如前所述，目前常用的利用小型农用无人机来进行农药喷施的作业也存在一些问题。具体而言，由于进行作业的小型农用无人机需要装载稀释好的液体农药，或者分别装载药粉与水，以在喷施之前在该农用无人机上进行混合后喷施，因而导致了农用无人机的载重量有限，从而进行连续喷施作业的面积也受限，这就需要农用无人机反复起降，不断重新加载农药，所以作业效率仍然有限等问题。
[0036]此外，对于目前采用的农药的航空喷施一般都是携带液态农药，S卩，用水按一定比例稀释后的农药，由于液态农药重量大，通常会采用有人驾驶的固定翼飞机来进行作业，但这种作业方式适合千亩以上的大面积的农场喷施作业。如果作业面积为中小型，如几百亩，则会存在成本过高等问题。而小型农用无人机也因液体的载重量较小导致作业效率具有局限性。
[0037]鉴于此，本申请提出了一种改进的利用小型农用无人机进行农药喷施作业的方法。具体的是，该农用无人机仅装载农药有效成分密度较高的粉末状固态农药，而稀释这些粉末状固态农药所需要的水分主要是来自大气中的水分或者预先对大田作物进行喷灌的水分。从而无须承载稀释农药的水，由此能实现一次性携带的农药量增大，增加了连续喷施作业的面积，减轻了无人机的负载量，提高了作业效率。
[0038]具体地，参见附图4-6，附图4-6示出了现有的小型农用无人机的简略示意图。它们均适用于本发明的农药喷施方法。图中所示出的这些小型农用无人机为单旋翼机，也就是直升机。但本发明的农药喷施方式所适用的小型农用无人机还包括，农业用遥控或自动导航(即，无人驾驶)的自旋翼机和多旋翼机以及固定翼飞机。换言之，本发明的农药喷施方法适用于大部分现有的旋翼无人机，固定翼无人机等。旋翼无人机目前常见的型号有解放军总参60所的Z-5、Z-3 ;沈阳自动化所的Servohel1-120 ;潍坊天翔的V-750 ;无锡汉和的⑶-10 ;中航工业自控所的AR-100/AF811 ;北方天途的RH_2、EH-3 ;博航联合的BH330-200 ;珠海羽人的YR-H-15等。固定翼无人机常用的型号有:智能鸟KC2800型油动固定翼无人机；北京天宇创通科技有限公司T15无人机；浙江咸亨国际通用设备有限公司祥云