一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，能够有效解决风沙土固化处理中，传统人工喷洒方式费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易、喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，最大限度降低人力成本，具有地形智能识别、喷洒定位精确、喷洒浓度与速度智能调节，耗材模块支持快速更换等特点，具备多种环境条件下的风沙土高效固化作业能力。

A Sand Solidification Device Based on UAV and Its Control Method

The invention relates to a sand solidification device and control method based on UAV, which can effectively solve the problems of time-consuming, laborious, limited spraying range, difficult spraying on complex terrain, large influence of human factors on spraying volume and times, constant concentration of spraying liquid and not adapting to local conditions in the solidification treatment of aeolian sand, and can minimize human cost. It has the characteristics of intelligent terrain identification, precise spraying location, intelligent adjustment of spraying concentration and speed, and fast replacement of consumables module. It has the ability of efficient consolidation of aeolian sandy soil under various environmental conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法
本专利技术涉及一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，属于沙土固化

技术介绍
风沙土广泛分布于荒漠地区，其颗粒细小，粒间无粘聚力，是沙尘暴一类空气污染的尘源，目前固化风沙土的一种较好的方法是通过喷洒对环境友好的固化液，通过固化液中生物活性的组分，形成具有优异黏结和固结性能的碳酸钙，使风沙土胶结致密，达到固化处理效果。目前在实践中广泛采用的人工喷洒方式，存在费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易，喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，导致风沙土固化效果不佳的情况的发生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有智能化、以达到风沙土固化处理效果最优化目的的基于无人机的沙土固化装置。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统，实现对风沙土的固化，智能喷洒系统包括箱体、隔板、浓缩液包、浓缩液液位传感器、浓缩液针口、浓缩液流速控制电磁阀、微控制单元模块、水箱液位传感器、水箱流速控制电磁阀、喷洒液混合装置、喷洒电磁阀、喷洒头和参数测定模块组；隔板竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体和载物腔体；水箱腔体的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口，同时水箱腔体的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔；水箱液位传感器固定设置于水箱腔体侧面的预设高度，用于检测水箱腔体中的液位，水箱腔体底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀的其中一端固定设置于水箱腔体的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包的底部活动对接浓缩液针口，浓缩液液位传感器设置于浓缩液针口中，用于检测浓缩液包中的液位，浓缩液针口上背向浓缩液包的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀的其中一端固定设置于水箱腔体的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀的另一端、水箱流速控制电磁阀的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置的两个输入端，喷洒液混合装置固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置的输出端对接水箱流速控制电磁阀的其中一端，水箱流速控制电磁阀的另一端对接喷洒头，喷洒头指向下方；浓缩液液位传感器、浓缩液流速控制电磁阀、水箱液位传感器、水箱流速控制电磁阀、喷洒电磁阀分别对接微控制单元模块，由微控制单元模块进行控制；参数测定模块组包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块、无人机速度输出模块、高度测量模块、风速测量模块和地形识别模块，厘米级rtk定位模块、无人机速度输出模块、高度测量模块、风速测量模块、地形识别模块分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组中的各个模块分别与微控制单元模块相连接。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述参数测定模块组中还包括基于九轴加速度传感器的辅助定位模块；辅助定位模块设置于箱体的外底面，辅助定位模块与微控制单元模块相连接。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括浓缩液包快挂件，浓缩液包快挂件为长方体形状，浓缩液包快挂件上沿其轴线、设置贯穿其两端的滑槽，且滑槽与浓缩液包快挂件上的其中一侧面相对接，浓缩液包快挂件的该侧面上形成贯穿滑槽内部空间与浓缩液包快挂件外部空间的槽口，槽口贯穿浓缩液包快挂件的两端，且槽口两边的间距小于滑槽内部两相对侧边之间的间距；浓缩液包快挂件上背向槽口的外侧面与所述载物腔体的内顶面相连接，浓缩液包快挂件上的槽口向下；所述浓缩液包包括液包本体和连接条，液包本体中装载浓缩液，液包本体的底部活动对接所述浓缩液针口，连接条的其中一边与液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；连接条截面的形状、外径与浓缩液包快挂件中滑槽截面的形状、内径相适应，连接条由浓缩液包快挂件的端面、活动插入浓缩液包快挂件的滑槽中，且连接条所对接的浓缩液包顶部开口边穿过浓缩液包快挂件上的槽口。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述浓缩液包快挂件包括顶板和两个彼此相同的长方体，长方体的长度与顶板的长度相等，两个长方体以其长边相互平行地并排设置，且两个长方体之间保持预设间距的缝隙，以及两个长方体的顶面彼此共面，两个长方体的底面彼此共面，两长方体所构整体两侧之间的长度与顶板的宽相等，顶板以其长边与长方体长边相平行的位于两个长方体顶面的正上方，顶板所在面与长方体顶面所在面相平行，顶板上面向长方体的一面的两侧边分别通过各个连接柱对接位置相对应长方体的边缘，顶板与两长方体顶面之间保持预设间距的缝隙，浓缩液包快挂件的截面上形成T形滑槽；所述连接条的截面T形，连接条两端之间对应T形纵向边的边与所述液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；T形截面的连接条由浓缩液包快挂件的端面、活动插入浓缩液包快挂件的T形滑槽中。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述喷洒液混合装置包括T形结构管道和螺旋状搅拌柱；其中，T形结构管道上彼此相对的两个端口，即为喷洒液混合装置的两个输入端，分别通过水管与所述浓缩液流速控制电磁阀、所述水箱流速控制电磁阀分别对接，螺旋状搅拌柱活动设置于T形结构管道的纵向端口中，螺旋状搅拌柱自由转动，T形结构管道的纵向端口，即为喷洒液混合装置的输出端，对接水箱流速控制电磁阀。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述高度测量模块为基于激光测距传感器、辅以气压传感器高度测量模块，高度测量模块的工作端竖直向下。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述地形识别模块为基于激光测距阵列的地形识别模块，地形识别模块包括四个激光测距传感器，四个激光测距传感器以线阵列方式排列、设置于所述箱体的外底面，线阵列排列方向与无人机前进方向相垂直，四个激光测距传感器平均分设于所述高度测量模块的两侧，外侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈30度，内侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈15度，四个激光测距传感器工作端测距方向所在直线相共面，且该共面竖直、以及该共面与无人机前进方向相垂直。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述风速测量模块为管道式风速传感器，管道式风速传感器设置于所述箱体的外底面，且管道式风速传感器设置方向平行于无人机飞行方向。与上述相对应，本专利技术还要解决的技术问题是提供一种针对基于无人机的沙土固化装置的控制方法，具有智能化，能够达到风沙土固化处理效果最优化的目的。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种针对基于无人机的沙土固化装置的控制方法，伴随无人机的飞行，实时执行包括如下步骤：步骤A.所述厘米级rtk定位模块针对原始北斗卫星观测数据进行周跳探测和修复预处理，获得北斗卫星观测数据，然后基于扩展卡尔曼滤波原理，使用北斗rtk基准站所提供的定位修正差分数据，对北斗卫星观测数据进行修正，得到高精度厘米级实时定位数据；同时，厘米级rtk定位模块结合所述无人机速度输出模块，检测获得高精度飞行速度；以及由所述高度测量模块获得无人机的高精度高度数据，由风速测量模块获得风速数据，由地形识别模块获得无人机下方所对应的地形类型数据；然后进入步骤B；步骤B.所述微控制单元模块根据高精度定位数据、高精度飞行速度、高精度高度数据、风速数据、地形类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统(2)，实现对风沙土的固化，其特征在于：智能喷洒系统(2)包括箱体、隔板(65)、浓缩液包(621)、浓缩液液位传感器(622)、浓缩液针口(623)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、微控制单元模块(611)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒液混合装置(641)、喷洒电磁阀(614)、喷洒头(642)和参数测定模块组(5)；隔板(65)竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体(631)和载物腔体；水箱腔体(631)的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口(634)，同时水箱腔体(631)的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔(633)；水箱液位传感器(632)固定设置于水箱腔体(631)侧面的预设高度，用于检测水箱腔体(631)中的液位，水箱腔体(631)底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包(621)挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包(621)的底部活动对接浓缩液针口(623)，浓缩液液位传感器(622)设置于浓缩液针口(623)中，用于检测浓缩液包(621)中的液位，浓缩液针口(623)上背向浓缩液包(621)的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀(612)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀(612)的另一端、水箱流速控制电磁阀(613)的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置(641)的两个输入端，喷洒液混合装置(641)固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置(641)的输出端对接水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端，水箱流速控制电磁阀(613)的另一端对接喷洒头(642)，喷洒头(642)指向下方；浓缩液液位传感器(622)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒电磁阀(614)分别对接微控制单元模块(611)，由微控制单元模块(611)进行控制；参数测定模块组(5)包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)和地形识别模块(56)，厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)、地形识别模块(56)分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组(5)中的各个模块分别与微控制单元模块(611)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统(2)，实现对风沙土的固化，其特征在于：智能喷洒系统(2)包括箱体、隔板(65)、浓缩液包(621)、浓缩液液位传感器(622)、浓缩液针口(623)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、微控制单元模块(611)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒液混合装置(641)、喷洒电磁阀(614)、喷洒头(642)和参数测定模块组(5)；隔板(65)竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体(631)和载物腔体；水箱腔体(631)的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口(634)，同时水箱腔体(631)的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔(633)；水箱液位传感器(632)固定设置于水箱腔体(631)侧面的预设高度，用于检测水箱腔体(631)中的液位，水箱腔体(631)底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包(621)挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包(621)的底部活动对接浓缩液针口(623)，浓缩液液位传感器(622)设置于浓缩液针口(623)中，用于检测浓缩液包(621)中的液位，浓缩液针口(623)上背向浓缩液包(621)的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀(612)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀(612)的另一端、水箱流速控制电磁阀(613)的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置(641)的两个输入端，喷洒液混合装置(641)固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置(641)的输出端对接水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端，水箱流速控制电磁阀(613)的另一端对接喷洒头(642)，喷洒头(642)指向下方；浓缩液液位传感器(622)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒电磁阀(614)分别对接微控制单元模块(611)，由微控制单元模块(611)进行控制；参数测定模块组(5)包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)和地形识别模块(56)，厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)、地形识别模块(56)分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组(5)中的各个模块分别与微控制单元模块(611)相连接。2.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述参数测定模块组(5)中还包括基于九轴加速度传感器的辅助定位模块(52)；辅助定位模块(52)设置于箱体的外底面，辅助定位模块(52)与微控制单元模块(611)相连接。3.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：还包括浓缩液包快挂件(624)，浓缩液包快挂件(624)为长方体形状，浓缩液包快挂件(624)上沿其轴线、设置贯穿其两端的滑槽，且滑槽与浓缩液包快挂件(624)上的其中一侧面相对接，浓缩液包快挂件(624)的该侧面上形成贯穿滑槽内部空间与浓缩液包快挂件(624)外部空间的槽口，槽口贯穿浓缩液包快挂件(624)的两端，且槽口两边的间距小于滑槽内部两相对侧边之间的间距；浓缩液包快挂件(624)上背向槽口的外侧面与所述载物腔体的内顶面相连接，浓缩液包快挂件(624)上的槽口向下；所述浓缩液包(621)包括液包本体和连接条，液包本体中装载浓缩液，液包本体的底部活动对接所述浓缩液针口(623)，连接条的其中一边与液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；连接条截面的形状、外径与浓缩液包快挂件(624)中滑槽截面的形状、内径相适应，连接条由浓缩液包快挂件(624)的端面、活动插入浓缩液包快挂件(624)的滑槽中，且连接条所对接的浓缩液包(621)顶部开口边穿过浓缩液包快挂件(624)上的槽口。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕，高玉峰，何稼，刘阳，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32