包虫病流行区野外传染源干预投药系统与方法与流程

本发明涉及一种投药系统，具体涉及一种包虫病流行区野外传染源干预投药系统；此外，本发明还涉及一种包虫病流行区野外传染源干预投药方法。

背景技术：

棘球蚴病，俗称包虫病，是世界卫生组织认定的17种被忽视的热带传染病之一，其中感染人类而致病的主要有因细粒棘球绦虫幼虫引起的囊型棘球蚴病(CE)和由多房棘球绦虫幼虫引起的泡型棘球蚴病(AE)2种。包虫病在世界各地均有分布，重要的流行地区主要位于东亚、中亚、西亚、南美、大洋洲以及非洲北部、东部和南部的一些国家和地区。包虫病危害与疾病负担十分严重。根据文献报道，全球可能有超过100万人患有此病，未经治疗的泡型包虫病患者10年病死率高达94％，被称为“虫癌”，囊型棘球蚴病每年至少损失100万伤残调整生命年(DALYs)，泡型棘球蚴病每年损失约65万伤残调整生命年(DALYs)。

我国是世界上包虫病流行严重的国家之一，主要流行于内蒙古、四川、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆9个省(自治区)牧区和半农半牧区。犬科类动物是包虫病传播的主要传染源，2012年中国动物疫病预防控制中心部分区域调查发现，家犬的阳性率5.90％，部分地区如青海省玉树州流浪犬的棘球蚴感染率为70％，这还未包括大量未能监测的其他犬科类(狐和狼)动物。因棘球绦虫在犬小肠发育至成熟的时间在28-45d后排卵,对犬每月进行吡喹酮药物驱虫将终止病原循环。因此，我国政府自2005年采取“犬犬投药、月月驱虫”方式来控制犬科类动物感染，此项措施在控制以家犬传播为主要宿主的包虫病过程中取得了较好的效果，但是我国幅员辽阔，包虫病流行因素复杂，传播动物宿主种类多、数量大、分布广，流行区域宗教或民族众多等社会因素影响严重，犬类动物，尤其是野外传染源管理与干预困难，通过人工进行投喂干预的方式当前无法在野外传染源的控制与干预中实现及落实，传统的干预方式遭遇瓶颈，直接制约包虫病传染源控制与监测工作的开展。

无人飞行技术是近年来发展较为迅速的一项高科技技术，因此而研发的无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。当前，无人机广泛应用在社会中的各行各业，如侦查搜索、农业作物喷洒、铁路巡查、摄影航拍等，但在疾病控制领域，从已有的文献查阅情况来看，将无人飞行技术(无人机)置于传染性疾病控制中干预和控制特定传播环节的研究或应用鲜有报道为此，在包虫病防治技术持续探索与和研究中，申请人创新地研发一种包虫病流行区野外传染源干预的投药系统与方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种包虫病流行区野外传染源干预投药系统，解决了目前野外传染源管理与干预困难，通过现有的人工进行投喂干预的方式当前无法在野外传染源的控制与干预中实现及落实的技术难题。为此，本发明还提供一种包虫病流行区野外传染源干预投药方法。

基于当前包虫病野外环境传染源未有现存可供比较的干预措施现状，本发明首创在包虫病野外环境传染源控制中，利用无人技术及其飞行器具有的全球定位、定时、定量、定点操作和覆盖式与纵深式投放的一系列特点，通过固体药装、填和投独立投药装置的组合，实现了远程遥控无人机应用于包虫病野外环境传染源现场药饵投放的应用。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

在本发明的一方面，提供一种包虫病流行区野外传染源干预投药系统，包括：供电控制模块、GPS全球定位模块、投药模块、无人机飞控系统模块以及无线遥控模块；

所述供电控制模块，为无人机飞控系统模块、无线遥控模块、GPS全球定位模块及投药模块提供动力系统；

所述GPS全球定位模块，用于搜索卫星系统并传输飞行环境所需地理位置信息，与无人机飞控系统模块进行数据不间断地实时交换；

所述投药模块，用于投放固体药饵；

所述无线遥控模块，与投药模块及无人机飞控系统模块进行实时数据交换，保障无人机按需飞行及投药；

所述无人机飞控系统模块，为无人机各种飞行模式控制的主枢纽，与GPS全球定位系统实时进行数据交换。

作为优选的技术方案，所述供电控制模块由2组48伏电池组，以串联形式提供电力支持，一次连续供电保证续航时间长达20分钟。

作为优选的技术方案，所述GPS全球定位模块由一组GPS接收芯片组成。

作为优选的技术方案，所述投药模块根据固体药饵的形状、大小及重量控制药饵投放；所述投药模块下设安全自检模块用于投药前的自我检测、保护与安全检查。

作为优选的技术方案，所述无线遥控模块下设的安全自检模块用于对无线遥控器的自我检测、保护与安全检查。

作为优选的技术方案，所述无人机飞控系统模块具有自动平衡无人机荷载重量，飞行高度、倾斜角度和旋翼转速各项飞行高级功能；所述无人机飞控系统模块内设安全自检模块，用于无人机飞行前的自我检测、保护与安全检查，具有防倾倒、防冲撞保护设置。

在本发明的另一方面，还提供一种包虫病流行区野外传染源干预投药方法，包括如下步骤：

(1)无人机飞控系统模块、投药模块及无线遥控模块三个独立模块完成自检；

(2)无人机飞控系统模块进行风力及风向测算，投药模块进行固体药饵称重及装填，无线遥控模块进行飞行时间估算；

(3)根据步骤(2)的结果进行各参数调校完毕后结合无人机飞控系统模块、投药模块及无线遥控模块三个独立模块集成综合执行操作步骤；

(4)根据投放需求，在进行可飞行面积测算的基础上实现定时、定量、定点定位投放、覆盖与纵深式投放的各类目标。

作为优选的技术方案，步骤(3)中，所述根据步骤(2)的结果进行各参数调校具体为：风力及风向测算参数抗风级别控制在4-5级；固体药饵称重及装填参数固体药饵重量控制在5公斤；飞行时间估算参数飞行时间控制在20分钟/次。

作为优选的技术方案，步骤(4)中，所述可飞行面积测算为8万平方米/次。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、实现了远程遥控无人机应用于包虫病野外环境传染源现场药饵投放的应用，解决了目前野外传染源管理与干预困难，通过现有的人工进行投喂干预的方式当前无法在野外传染源的控制与干预中实现及落实的技术难题。

2、大大降低了人力与时间成本以及投药运行综合成本，经济效益突出。

3、极大加快包虫病野外传染源控制进程，降低包虫病流行区人群患病风险，最终阻断包虫病流行与传播，具有广泛而深远的社会效益。

附图说明

图1是本发明一种包虫病流行区野外传染源干预投药系统的框架图；

图2是本发明一种包虫病流行区野外传染源干预投药方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种包虫病流行区野外传染源干预投药系统，包括供电控制模块、GPS全球定位模块、投药模块、无人机飞控系统模块以及无线遥控模块，各模块具体说明如下：

1、供电控制模块，为无人机飞控系统模块、无线遥控模块、GPS全球定位模块及投药模块提供动力系统，由2组48伏电池组，以串联形式提供电力支持，一次连续供电可保证续航时间长达20分钟。

2、GPS全球定位模块，由一组GPS接收芯片组成，在电力系统的支持下，全天候可搜索卫星系统并传输飞行环境所需地理位置信息，与无人机飞控系统模块进行数据不间断地实时交换。

3、投药模块，为固体投药新开发的系统模块，此模块独立运行，避免与无人机飞控系统模块的互相干扰，投药模块根据固体药饵的形状、大小及重量控制药饵投放，其中下设的安全自检模块可为无人机投药前的自我检测、保护与安全检查。

4、无线遥控模块，与投药模块及无人机飞控系统模块进行实时数据交换，保障无人机按需飞行，可操纵飞机悬停、投药及一键返航，其中下设的安全自检模块用于对无线遥控器的自我检测、保护与安全检查。

5、无人机飞控系统模块，为无人机各种飞行模式控制的主枢纽，与GPS全球定位系统实时进行数据交换，可自动平衡无人机荷载重量，飞行高度、倾斜角度和旋翼转速等各项飞行高级功能。无人机飞控系统模块内设安全自检模块，用于无人机飞行前的自我检测、保护与安全检查，具有防倾倒、防冲撞保护设置。

如图2所示，本发明一种包虫病流行区野外传染源干预投药方法，具体包括如下步骤：

1、无人机飞控系统模块、投药模块及无线遥控模块三个独立模块完成自检；

2、无人机飞控系统模块进行风力及风向测算，投药模块进行固体药饵称重及装填，无线遥控模块进行飞行时间估算；

3、辅助投药环境中可执行作业风力及风向测算(抗风级别4-5级)、固体药饵称重及装填(5公斤固体)及飞行时间估算(无线遥控器电力维持时间20分钟/次)的各参数调校完毕后集成综合执行操作步骤；

4、根据投放需求，在进行可飞行面积测算(8万平方米/次)的基础上实现定时、定量、定点定位投放、覆盖与纵深式投放的各类目标。

下面结合应用实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

2016年4月和6月，在四川省甘孜藏族自治州石渠县，目前世界包虫病流行程度最高、平均海拔在4200米的高原上选择了两处共计48万平方米的野外传染源活动频繁环境共进行投药作业，现场在240个固定点，分两组同步进行作业，一组区域内为飞行投药作业，另一组区域内为人工投药作业。飞行作业区域使用蓄电池为动力的多旋翼农用无人飞行器(型号4DE1000)，该飞行器飞行半径可达200米，爬升率介于3-5米/秒，飞行速度可控制于20-36公里/小时，抗风能力在4-5级并搭载固体药饵5公斤。在飞行作业现场进行了本发明系统中有关全球定位、固体投药、螺旋出料、有效荷载及续航时间系统功能测试，同时在已定位的120个投药点进行了定时、定量与定点药饵投放的投药方法现场试验及局部覆盖式和纵深式无人区环境的飞行与投药综合试验，并实时测算了飞行投药时间与运行成本；同时，在人工作业现场120个投药点也同步进行了人工投药时间与运行成本等参数测算，以作为横向对比时参照。

具体结果如下：

(一)经济效益

1.人力与时间成本

经测算，人工投药现场，120个点投药完毕需使用人员6人，平均耗时90分钟；飞行投药现场，120个点投药完毕需使用人员2人，平均耗时60分钟，在人力使用上，飞行投药较人工投药节约66.67％；在平均耗时上，飞行投药较人工投药节约99.99％。

2.投药运行综合成本

飞行技术与飞行器的开发与应用目的为解决大面积投药且人力无法涉及的区域而研发，经测算，综合运行成本可控制在200元/1000m²(不含耗时成本)，因此在常规的大面积投药作上，运用此项飞行技术进行作业的优势十分明显。

(二)社会效益

我国世界上是包虫病疾病负担最重的国家，包虫病流行范围主要位于我国北方牧区和半农半牧区，资料查阅显示，仅内蒙古大草原牧区面积达88万平方公里；包虫病流行区犬科野外传染源众多，控制难度大，仅靠人力投药来干预与控制只能是心有余而力不及，而无人飞行技术与飞机器在此方面将有广阔的应用空间，不仅可以节省大量人力与物力，且综合成本与效率均有优势，将极大加快包虫病野外传染源控制进程，降低包虫病流行区人群患病风险，最终阻断包虫病流行与传播，具有广泛而深远的社会效益。

本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。