一种航空变量施药监控装置的制作方法

本实用新型涉及智能农业技术领域，特别涉及一种航空变量施药监控装置。

背景技术：

航空施药在农业上的应用越来越普遍，但是施药的效果很难掌握。目前主要依赖操作员的感觉进行施药，因此存在一定的主观性和随机性，作业质量很难保证，例如施药是否均匀，是否造成污染与浪费等。据调查由于农户不能直观的了解施药情况，影响他们对航空施药的认可度，进而影响我国航空施药与精准农业的发展。

因此在农业航空施药的市场上，急需一种价格低廉、操作简单又能达到实时监测控制施药情况的装置。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本实用新型提供了一种航空变量施药监控装置，能够实时监测控制施药情况，量化施药效果，还具有操作简单，成本低，适应性广等特点，满足市场需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种航空变量施药监控装置，所述航空变量施药监控装置包括信号采集模块、单片机、显示器、电磁阀、操作板以及药箱；

所述信号采集模块包括多种传感器；所述信号采集模块用于依据多种传感器采集飞机飞行状态信号、施药情况信号；所述药箱安装在飞机的机架上；所述电磁阀安装在所述药箱的喷头上；

所述操作板用于采集操作员输入的执行信息；

所述单片机的输入端分别与所述信号采集模块、所述操作板连接，所述单片机的输出端分别与所述电磁阀、所述喷头、所述显示器以及飞机的舵机连接；

所述显示器用于以数值的形式实时显示飞机飞行信息和施药信息；所述飞机飞行信息包括飞行高度、飞行速度、飞行位置、飞行轨迹；所述施药信息包括施药面积、施药浓度、药液剩余量、药箱中无药液时所对应的飞行位置以及所需要补充的药液。

可选的，所述信号采集模块包括飞行高度传感器、飞行速度传感器、飞行姿态传感器、GPS定位器、流量传感器、液位传感器、电压传感器；

所述飞行高度传感器，设置在飞机的机箱内，用于实时采集飞机的飞行高度；

所述飞行速度传感器，设置在飞机的机体外顶部，用于实时采集飞机的飞行速度；

所述飞行姿态传感器，设置在飞机的机箱内，用于实时采集飞机的飞行姿态；

所述GPS定位器，设置在飞机的机箱内，用于获取当前时刻飞机的位置信息；

所述流量传感器，设置在所述电磁阀上，用于实时采集电磁阀开口角度；

所述液位传感器，设置在所述药箱内，用于实时采集药箱的液面高度；

所述电压传感器，设置在所述喷头上，用于实时采集喷头电机电压。

可选的，所述航空变量施药监控装置还包括A/D转换器；所述信号采集模块通过所述A/D转换器与所述单片机的输入端连接；所述A/D转换器用于将所述信号采集模块采集的模拟信号转换成数字信号。

可选的，所述航空变量施药监控装置还包括无线传输模块；所述操作板通过所述无线传输模块与所述单片机的输入端连接；所述显示器通过所述无线传输模块与所述单片机的输出端连接。

可选的，所述无线传输模块为GSM通信模块。

可选的，所述航空变量施药监控装置还包括电源和稳压器；所述电源通过所述稳压器分别与所述信号采集模块、所述单片机、所述电磁阀、所述无线通信模块的电源端连接。

可选的，所述单片机内存储待施药的农田面积和地形，以及依据待施药的农田面积和地形自行规划的飞行路线、飞行高度、飞行速度、飞行姿态、喷头流量、喷头电机电压。

可选的，所述喷头为旋转液力雾化喷头。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供了一种航空变量施药监控装置，该装置包括信号采集模块、单片机、显示器、电磁阀、操作板以及药箱；信号采集模块包括多种传感器；信号采集模块用于依据多种传感器采集飞机飞行状态信号、施药情况信号；药箱安装在飞机的机架上；电磁阀安装在药箱的喷头上；操作板用于采集操作员输入的执行信息；单片机的输入端分别与信号采集模块、操作板连接，单片机的输出端分别与电磁阀、喷头、显示器以及飞机的舵机连接；显示器用于以数值的形式实时显示飞机飞行信息和施药信息；飞机飞行信息包括飞行高度、飞行速度、飞行位置、飞行轨迹；施药信息包括施药面积、施药浓度、药液剩余量、药箱中无药液时所对应的飞行位置以及所需要补充的药液。本实用新型提供的装置是利用飞机自带的传感器实时监测飞机的飞行状态，再增加两个传感器监测施药流量和药箱余量，再由单片机把信息进行融合处理确定施药浓度和施药面积，实时监测控制施药情况，量化施药效果。另外，该装置操作简单，成本低，适应性广，满足市场需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例航空变量施药监控装置的结构示意图；

图2为本实用新型无线传输模块部分原理图；

图3为本实用新型单片机电路原理图；

图4为本实用新型操作板电路原理图

图5为本实用新型信号采集模块部分原理图；

图6为本实用新型电源模块部分原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种航空变量施药监控装置，能够实时监测控制施药情况，精准施药，量化施药效果，还具有操作简单，成本低，适应性广等特点，满足市场需求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型公开了一种航空变量施药监控装置，能够根据农田面积和地形等具体信息自动规划飞行路线、飞行高度、飞行速度、飞行姿态以及施药流量，并在施药过程中，实时监测航空施药情况，操作员也可根据实际需求情况实时进行调控，达到量化施药效果，精准施药的目的。

本实用新型实施例提供的一种航空变量施药监控装置主要包括信号采集模块、控制显示模块、执行模块、无线通信模块以及药箱。所述药箱安装在飞机的机架上；所述电磁阀安装在所述药箱的喷头上。所述执行模块作用是控制飞机的飞行状态和施药情况。其中，通过舵机控制飞机的飞行状态，通过电磁阀和喷头控制施药情况。优选的所述喷头为旋转液力雾化喷头。

图1为本实用新型实施例航空变量施药监控装置的结构示意图。

如图1所示，所述控制显示模块包括单片机、显示器以及操作板；所述执行模块主要包括电磁阀、所述喷头以及飞机的舵机；所述无线传输模块主要包括GSM通信模块，其作用是实现单片机与显示器和操作板之间的通信功能。其中，本实用新型实施例中的无线传输模块部分原理图如图2所示。

所述信号采集模块主要包括多种传感器和A/D转换器，多种传感器为飞行高度传感器、飞行速度传感器、飞行姿态传感器、GPS定位器(在图1中简称高度传感器、速度传感器、姿态传感器、GPS)、流量传感器、液位传感器、电压传感器；所述信号采集模块用于依据多种传感器采集飞机飞行状态信号、施药情况信号。

所述操作板用于采集操作员输入的执行信息。

所述单片机的输入端分别与所述信号采集模块、所述操作板连接，所述单片机的输出端分别与所述电磁阀、所述喷头、所述显示器以及飞机的舵机连接。其中，所述信号采集模块通过所述A/D转换器与所述单片机的输入端连接；所述操作板通过所述无线传输模块与所述单片机的输入端连接；所述显示器通过所述无线传输模块与所述单片机的输出端连接。所述单片机内存储待施药的农田面积和地形，以及依据待施药的农田面积和地形自行规划的飞行路线、飞行高度、飞行速度、飞行姿态、喷头流量、喷头电机电压。本实用新型实施例中的单片机电路原理图和操作板电路原理图如图3和图4所示。

所述显示器用于以数值的形式实时显示飞机飞行信息和施药信息；所述飞机飞行信息包括飞行高度、飞行速度、飞行位置、飞行轨迹；所述施药信息包括施药面积、施药浓度、药液剩余量、药箱中无药液时所对应的飞行位置以及所需要补充的药液。

图5为本实用新型信号采集模块部分原理图。

如图5所示，本实用新型实施例没有画出具体的传感器，只画出接口，且拓展了16个传感器接口。

所述飞行高度传感器，设置在飞机的机箱内，用于实时检测、采集以及输出飞机的飞行高度。

所述飞行速度传感器，设置在飞机的机体外顶部，用于实时检测、采集以及输出飞机的飞行速度。

所述飞行姿态传感器，设置在飞机的机箱内，用于实时检测、采集以及输出飞机的飞行姿态。

所述GPS定位器，设置在飞机的机箱内，用于检测、采集以及输出当前时刻飞机的位置信息。

所述流量传感器，设置在所述电磁阀上，用于实时检测、采集以及输出电磁阀开口角度。

所述液位传感器，设置在所述药箱内，用于实时检测、采集以及输出药箱的液面高度。

所述电压传感器，设置在所述喷头上，用于实时检测、采集以及输出喷头电机电压。喷头电机电压的高低影响喷幅的大小。

所述A/D转换器用于将所述信号采集模块采集的模拟信号转换成数字信号。

本实用新型实施例提供的一种航空变量施药监控装置还包括电源模块。电源模块是提供该装置所需的能源。所述电源模块包括电源和稳压器。所述电源通过所述稳压器分别与所述信号采集模块、所述单片机、所述电磁阀、所述无线通信模块的电源端连接。

图6为本实用新型信号采集模块部分原理图，如图6所示，电源接有4个输出端，为了保证电压的稳定性，都分别用稳压器78M05和AMS1117进行稳压。稳压器78M05主要为GPS定位器、GSM通信模块和单片机提供稳定的5V电压；稳压器AMS1117主要为信号采集模块、单片机和SD内存卡提供稳定的3.3V电压。

具体实施为：

飞行前准备：在起飞前先对所有传感器调零，保证多元信息采集的准确性。

施药作业：当操作员把待施药的农田面积和地形输入到本实用新型提供的装置中，该装置会根据农田具体信息自动规划好飞行路线、飞行高度、飞行速度、飞行姿态以及喷头的流量电压。飞机起飞后，操作员可通过显示器实时准确的观察飞机的飞行高度、速度、轨迹、姿态和以及施药流量、药液余量和喷头电压大小等信息。

当对农田边缘位置施药时，该装置设定相应的参数以达到最佳施药效果，即低速、低空、少喷量、低电压的施药效果。操作员还可根据实际情况改变其中一个或几个变量，例如改变飞行速度和喷幅。为保证施药效果不变，该装置还能够提供其余变量的最佳数据，并显示给操作员，例如显示飞行高度和施药流量。操作员可选择自动调控飞行状态与施药情况，也可选择手动调控。当针对大面积农作物施药时，该装置设定飞机高空快速飞过，同时会给喷头设定大喷量、高电压，这样不仅提高施药面积还提高均匀性，还能节约大量时间，提高作业效率。同理，操作员可根据实际需求改变飞行高度、速度、流量和电压一个或几个变量，为保证施药效果，该装置同样能够提供其余变量的相应变量情况，实现精准施药，避免造成农药污染与浪费。

该装置在显示施药效果的同时，也会把药液余量显示出来。设定最短路线和最佳载药量，节约飞机能源，进一步节约施药时间。当药箱内的药液喷完后，该装置不仅会记录相应的坐标位置，也会准确地显示需要补充的药量。待药液补充后，可根据记录的坐标位置从该处继续喷药，防止重复施药，实现精准施药。施药完成后该装置会把施药情况以数据信息的方式显示给操作员观察，达到量化施药效果，实现精准施药的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。