智能化农林业作业系统及方法技术方案

本发明专利技术旨在提供一种结构简单、自主作业、对作物异常情况进行预防性干预、成本低的智能化农林业作业系统及其作业方法。作业系统包括后台中央系统（1）和作业平台，后台中央系统与作业平台通讯连接，作业平台包括平台控制系统、通讯系统、电能系统、作业装置、作物勘查系统及无人机系统，作物勘查系统包括有作物勘查装置；作业系统的作业方法如下：无人机系统按照设定的时间点携带作物勘查装置起飞到作物区域对作物进行勘察，如作物勘查装置勘察到作物异常，无人机系统将作物信息通知平台控制系统，平台控制系统向无人机系统下发指令，无人机系统携带相应的作业装置到作物发生异常的区域进行作业。本发明专利技术应用于农业航空设备领域。

Intelligent Agroforestry Operation System and Method

The invention aims to provide an intelligent agroforestry operation system with simple structure, independent operation, preventive intervention on crop abnormalities and low cost and its operation method. The operation system includes backstage central system (1) and operation platform, which communicates with the operation platform. The operation platform includes platform control system, communication system, electric power system, operation device, crop exploration system and UAV system. The crop exploration system includes crop exploration device. The operation method of the operation system is as follows: UAV system operates according to the set time. Interval points carry crop exploration devices to take off to survey crops in crop areas. For example, crop anomalies are detected by crop exploration devices. UAV system notifies the platform control system of crop information. Platform control system sends instructions to UAV system. UAV system carries corresponding operation devices to work in areas where crop anomalies occur. The invention is applied to the field of agricultural aviation equipment.

【技术实现步骤摘要】
智能化农林业作业系统及方法
本专利技术涉及农业航空设备领域，特别涉及一种全自动的智能化农林业作业系统，以及该系统的作业方法。
技术介绍
随着科技的发展，农业机械化、无人化的发展越来越成熟。随着无人机的加入，现代农业愈加发达。目前，农林业无人机作业主要是携带作业装置如喷药装置、施肥装置、播种装置等到达指定的作业区域进行作业。目前，一般的作业都是针对整片指定的区域，如喷药作业会进行全区域作业，又如施肥作业也会对指定的全区域进行作业。但这种方式存在多个不可取之处。如作物区域并不是全区域需要进行喷药或施肥，有可能是某一小片区域发生虫害或者肥料不足；对全区域进行作业的话，其一是大大地增加了作业时间，其二是对不必要作业的区域继续进行作业的话，大大地增加了药液或肥料的浪费，极大地提高了成本投入。此外，目前对作物的施肥或喷药作业都是在土地出现营养缺失或作物已经发生虫害之后才进行的，这种被动的作业方式往往效果一般甚至收效甚微，甚至虫害出现继续发展进而导致失收。如能设计一种能够全天候作业且在作物发生异常之前就进行预防性作业，则能很好地解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自主作业、对作物异常情况进行预防性干预、成本低的智能化农林业作业系统。本专利技术还提供了上述作业系统的作业方法，该方法通过后台中央系统控制，结合作业平台上的平台控制系统和无人机系统，实现无人化及自主化，实现全天候作业和预防性作业。本专利技术所述智能化农林业作业系统所采用的技术方案是：所述智能化农林业作业系统包括后台中央系统和作业平台，所述后台中央系统与所述作业平台通讯连接，所述作业平台包括平台控制系统、通讯系统、电能系统、作业装置、作物勘查系统及无人机系统，所述作物勘查系统包括有作物勘查装置，所述平台控制系统分别与所述后台中央系统及所述无人机系统通讯连接，所述无人机系统按照设定的时间点携带所述作物勘查装置起飞到作物区域对作物进行勘察，如所述作物勘查装置勘察到作物异常，所述无人机系统将作物信息通知所述平台控制系统，所述平台控制系统向所述无人机系统下发指令，所述无人机系统携带相应的作业装置到作物发生异常的区域进行作业，在下一个设定的时间点，所述无人机系统再次携带所述作物勘查装置对作物区域进行勘察。上述方案可见，本专利技术设置后台中央系统和作业平台，通过作业平台上的平台控制系统与无人机系统通讯，实现智能化控制，整个系统在工作时无需人工干预；通过作物勘查系统的设置，利用无人机携带作物勘查装置可进行勘查，对作物实行全天候监测；如作物勘查装置发现某一区域的作物生长有异常，通过对该区域进行数据采集（拍照和热成像），再与系统数据库中的大数据样本（作物异常种类的照片及热成像图）比对，得出当下发生异常的作物属于何种问题，据此利用在作业平台上设置的作业装置通过无人机携带到相应的作物区域进行作业，无需进行全区域作业，减少了作业时间，从而大大地节省了成本；同时，利用无人机作为巡逻勘查机，按照设定的时间点全天候进行巡逻勘查，当发现作物存在生长异常时，马上通知后台中央系统和平台控制系统，即时做出反应，将虫害等不利于作物生长的问题扼杀在萌芽阶段，达到预防的效果，保证作物茁壮生长。进一步地，在所述作业平台上设置有带有机械手的移动装置，所述无人机系统包括设置在所述作业平台上的起降平台及至少一架停靠在所述起降平台上的无人机，所述移动装置在所述作业装置、所述作物勘查系统与所述起降平台之间移动，在所述无人机的下侧设置有挂接点，所述作物勘查装置或所述作业装置通过所述机械手挂设在所述挂接点上，所述作物勘查装置为光谱分析仪。上述方案可见，在作业平台上设置移动装置，移动装置可在作业平台上的任意位置移动，利用移动装置上的机械手可实现快速地将准备好的作业装置挂设于无人机的挂接点上，其一是提高了效率，其二是通过移动装置的设置，无需人工介入，实现完全自主作业，免去人工成本的同时，还保证了全天候作业；此外，光谱分析仪的引入则实现了对作物情况的快速精准的勘查，提高了系统的工作效率。再进一步地，所述智能化农林业作业系统还包括土壤分析模块，所述土壤分析模块包括若干个土壤传感器，所述土壤传感器设置在作物区域内，所述土壤传感器通过所述通讯系统与所述平台控制系统通讯。上述方案可见，通过土壤传感器可采集土壤的数据，根据检测土壤的酸碱度、湿度及营养元素含量，确定作物是否需要施加肥料或喷淋溶液，实现自主作业。又进一步地，所述作业装置包括但不限于农药配备装置、肥料配备装置和播种装置；具体地，所述农药配备装置包括配药箱、溶液加液阀门、若干加药针、搅拌棒及设置在所述配药箱外壁上的排药管，所述溶液加液阀门向所述配药箱内添加设定量的溶液，若干所述加药针根据设定要求分别向所述配药箱加入定量的药剂或粉剂，在所述配药箱内经所述搅拌棒搅拌均匀后完成农药配备，机载式药箱从所述排药管接收到农药后，通过所述移动装置携带到所述无人机上，在所述无人机上设置有若干喷头，若干所述喷头连接有水泵，当机载式药箱挂设与所述无人机上时，所述水泵插入所述机载式药箱内并完成喷药；所述肥料配备装置包括机载施肥袋、设置在所述机载施肥袋下部的施肥盘、肥料混合桶和设置在所述肥料混合桶下侧的出料斗，所述肥料混合桶内设置有搅拌架，在所述肥料混合桶内经搅拌均匀的肥料从所述出料斗处流入所述机载施肥袋中，再通过所述移动装置将所述机载施肥袋移动并挂设在所述无人机下侧的挂接点上；所述播种装置包括有种子斗和播撒盘，所述播撒盘可转动地配合在所述种子斗下侧且由电机带动转动，所述移动装置将所述播种装置挂设在所述无人机下侧的挂接点上，通过电机转动进行播种。上述方案可见，无论是用于配药的农药配备装置，还是用于肥料配备的肥料配备装置，抑或播种装置，均能自动地完成装配料及作业，只要挂设在无人机上即可，实现了自主作业，提高了智能化程度；还可以在无人机上设置规格统一的装载箱，药液、喷淋液或者肥料均可装载在规格统一的装载箱内，只要在规格统一的装载箱下装上相应的作业装置即可，其结构简单，操作方便，维护便捷。再进一步地，所述作业平台为移动式集装箱，在所述作业平台的底板上或所述移动式集装箱的顶部设置有移动导轨，所述移动装置在所述移动导轨上移动,所述移动装置为工业机器人，所述工业机器人在所述移动导轨上移动。上述方案可见，移动导轨的设置使得移动装置在作业平台上的移动更加精准快速，或挂设在集装箱的顶部，提高了控制精度和作业效率。上述智能化农林业作业系统的作业方法包括以下步骤：a.将后台中央系统、作业平台上的平台控制系统及无人机系统之间建立通讯链路；b.在后台中央系统或平台控制系统上设定无人机的巡逻起飞时间点并将时间点数据以命令的方式发送给无人机系统；c.无人机系统按照设定的巡逻时间点装置所述作物勘查装置并按时自动起飞，到指定的区域对作物进行全场勘察；d.当作物勘查装置勘察到作物发生异常时，通过无人机上设置的摄像头对异常作物进行数据采集，并通过作物勘查装置获取发生异常的作物区域的作物状态信息，无人机将获取的信息发送至后台中央系统或平台控制系统；e.后台中央系统将收到的作物状态信息与系统数据库中的大数据样本（已知异常种类的作物状态样本）进行比较，通过比较，从系统数据库中找到与接收到的作物状态信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化农林业作业系统，其特征在于：所述智能化农林业作业系统包括后台中央系统（1）和作业平台（2），所述后台中央系统（1）与所述作业平台（2）通讯连接，所述作业平台（2）包括平台控制系统（3）、通讯系统（4）、电能系统（5）、作业装置、作物勘查系统（6）及无人机系统（7），所述作物勘查系统（6）包括有作物勘查装置（61），所述平台控制系统（3）分别与所述后台中央系统（1）及所述无人机系统（7）通讯连接，所述无人机系统（7）按照设定的时间点携带所述作物勘查装置（61）起飞到作物区域对作物进行勘察，如所述作物勘查装置（61）勘察到作物异常，所述无人机系统（7）将作物信息通知所述平台控制系统（3），所述平台控制系统（3）向所述无人机系统（7）下发指令，所述无人机系统（7）携带相应的作业装置到作物发生异常的区域进行作业，在下一个设定的时间点，所述无人机系统（7）再次携带所述作物勘查装置（61）对作物区域进行勘察。

【技术特征摘要】
1.一种智能化农林业作业系统，其特征在于：所述智能化农林业作业系统包括后台中央系统（1）和作业平台（2），所述后台中央系统（1）与所述作业平台（2）通讯连接，所述作业平台（2）包括平台控制系统（3）、通讯系统（4）、电能系统（5）、作业装置、作物勘查系统（6）及无人机系统（7），所述作物勘查系统（6）包括有作物勘查装置（61），所述平台控制系统（3）分别与所述后台中央系统（1）及所述无人机系统（7）通讯连接，所述无人机系统（7）按照设定的时间点携带所述作物勘查装置（61）起飞到作物区域对作物进行勘察，如所述作物勘查装置（61）勘察到作物异常，所述无人机系统（7）将作物信息通知所述平台控制系统（3），所述平台控制系统（3）向所述无人机系统（7）下发指令，所述无人机系统（7）携带相应的作业装置到作物发生异常的区域进行作业，在下一个设定的时间点，所述无人机系统（7）再次携带所述作物勘查装置（61）对作物区域进行勘察。2.根据权利要求1所述的智能化农林业作业系统，其特征在于：在所述作业平台（2）上设置有带有机械手（21）的移动装置（22），所述无人机系统（7）包括设置在所述作业平台（2）上的起降平台（71）及至少一架停靠在所述起降平台（71）上的无人机（72），所述移动装置（22）在所述作业装置、所述作物勘查系统（6）与所述起降平台（71）之间移动，在所述无人机（72）的下侧设置有挂接点，所述作物勘查装置（61）或所述作业装置通过所述机械手（21）挂设在所述挂接点上，所述作物勘查装置（61）为光谱分析仪。3.根据权利要求2所述的智能化农林业作业系统，其特征在于：所述智能化农林业作业系统还包括土壤分析模块，所述土壤分析模块包括若干个土壤传感器，所述土壤传感器设置在作物区域的四周，所述土壤传感器通过所述通讯系统（4）与所述平台控制系统（3）通讯。4.根据权利要求2所述的智能化农林业作业系统，其特征在于：所述作业装置包括但不限于农药配备装置（8）、肥料配备装置（9）和播种装置（10）。5.根据权利要求4所述的智能化农林业作业系统，其特征在于：所述农药配备装置（8）包括配药箱（81）、溶液加液阀门（82）、若干加药针（83）、搅拌棒（84）及设置在所述配药箱（81）外壁上的排药管（85），所述溶液加液阀门（82）向所述配药箱（81）内添加设定量的溶液，若干所述加药针（83）根据设定要求分别向所述配药箱（81）加入定量的药剂或粉剂，在所述配药箱（81）内经所述搅拌棒（84）搅拌均匀后完成农药配备，机载式药箱从所述排药管（85）接收到农药后，通过所述移动装置（22）携带到所述无人机（72）上，在所述无人机（72）上设置有若干喷头，若干所述喷头连接有水泵，当机载式药箱挂设与所述无人机（72）上时，所述水泵插入所述机载式药箱内并完成喷药。6.根据权利要求4所述的智能化农林业作业系统，其特征在于：所述肥料配备装置（9）包括机载施肥袋（91）、设置在所述机载施肥袋（91）下部的施肥...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，
申请(专利权)人：珠海羽人农业航空有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44