阅读说明：本技术 一种用于防治农业病虫害的监测装置及其防治方法 (Monitoring device for preventing and treating agricultural diseases and insect pests and preventing and treating method thereof ) 是由 孙俊 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于防治农业病虫害的监测装置及其防治方法,属于农业设备技术领域。其中,用于防治农业病虫害的监测装置包括：无人机主体、监测系统以及喷淋系统,所述无人机主体包括机身、旋翼、支架以及蓄电池,所述监测系统包括摄像机以及控制器,所述控制器包括图像处理模块、存储模块以及主控制模块,所述喷淋系统包括喷淋机构,所述喷淋机构包括农药箱、喷头、导药管以及电磁阀。与现有技术相比,本发明提出的用于防治农业病虫害的监测装置能够实时监测出农业病虫害并即时彻底防治,避免病虫害扩散,同时还能对病虫害进行针对性防治,避免大面积喷洒农药造成的农药浪费的问题。(The invention discloses a monitoring device for preventing and treating agricultural diseases and insect pests and a prevention and treatment method thereof, and belongs to the technical field of agricultural equipment. Wherein, a monitoring devices for preventing and treating agricultural pest includes: unmanned aerial vehicle main part, monitoring system and spraying system, the unmanned aerial vehicle main part includes fuselage, rotor, support and battery, monitoring system includes camera and controller, the controller includes image processing module, storage module and main control module, spraying system is including spraying the mechanism, it includes pesticide case, shower nozzle, leads pencil and solenoid valve to spray the mechanism. Compared with the prior art, the monitoring device for preventing and treating the agricultural diseases and insect pests, provided by the invention, can be used for monitoring the agricultural diseases and insect pests in real time and preventing and treating the agricultural diseases and insect pests thoroughly in real time, so that the diseases and insect pests are prevented and treated in a targeted manner, and the problem of pesticide waste caused by large-area pesticide spraying is avoided.)

一种用于防治农业病虫害的监测装置及其防治方法

技术领域

本发明属于农业设备技术领域，尤其是一种用于防治农业病虫害的监测装置及其防治方法。

背景技术

中国是一个农业大国，随着城镇化规模的不断扩大，农业人口也相应减少，部分地区出现了农业规模化生产方式，例如大型农场，通过农业机械化程度的提高以及农业信息化推广不断提升农业产业升级。

农业规模化遇到的一个突出性的问题就是农业病虫害监测以及防治困难，由于农田范围较大，很难做到有效的监测和防治，为了降低农业病虫害的危害，提高农作物产量，现阶段通用的做法有两种，一种是定期对农田进行多次不同类型的农药喷洒，对病虫害进行无差别防治，另一种是先采用无人机对农田进行巡视，发现农田中存现的病虫害并确认位置，再通过人为操控无人机携带农药对该位置病虫害进行防治。

虽然采用这两种方式对农田进行防治可以一定程度上解决了大型农场病虫害防治困难的问题，降低了人的劳动强度，但是采用多次对农田进行无差别的农药喷洒的方法不仅会造成农药的浪费还会造成农药的大量残留，不利于农业环保；而采用无人机主体先对农田进行巡视监测再根据监测结果对农田进行防治会导致病虫害防治不及时，进而使得病虫害扩散，防治不彻底。

发明内容

本发明提供了用于防治农业病虫害的监测装置及其存放方法，以优化现有农药病虫害监测装置的性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于防治农业病虫害的监测装置，包括：无人机主体、监测系统以及喷淋系统

所述无人机主体包括机身、多个与机身连接的旋翼、和机身固定连接的支架以及蓄电池，所述机身内部开设有收容腔，所述蓄电池设于收容腔内，所述旋翼和蓄电池电性连接；

所述监测系统包括摄像机以及与摄像机通讯连接的控制器，所述摄像机设于机身的前端，所述摄像机拍摄无人机主体飞行路径上的农作物图像，并将图像传输至控制器，所述控制器设于收容腔内，所述控制器包括图像处理模块、存储模块以及主控制模块，所述图像处理模块接收摄像机拍摄的图像信息，所述图像处理模块调用存储模块中存储的农作物常见病虫害图像进行对比确认无人机主体飞行路径上的农作物病虫害状态和病虫害种类，所述存储模块中存储常见农作物病虫害图像，所述主控制模块根据农作物病虫害状态以及病虫害种类控制喷淋系统对病虫害进行防治，所述摄像机以及控制器均与蓄电池电性连接；

所述喷淋系统包括多个喷淋机构，所述喷淋机构包括农药箱、喷头、导药管以及电磁阀，所述喷淋系统设于机身底面的后端，所述农药箱内存有农药，所述导药管的一端和农药箱底部固定连接，导药管的另一端和喷头的顶部固定连接，所述电磁阀设于导药管上，所述电磁阀和控制器连接，所述主控制模块可以控制电磁阀的通断，所述电磁阀和蓄电池电性连接。

在进一步的实施例中，所述农药箱包括圆筒部和圆锥部，所述圆筒部的底端和圆锥部的顶端固定连接，所述圆锥部的底端和导药管连接，通过此设置能够使得农药向圆锥部积聚，并最终从圆锥部的底部全部流出，避免农药残留，提高农药的利用率。

在进一步的实施例中，所述农药箱顶部内壁还设有增压泵，所述增压泵和蓄电池电性连接，所述增压泵和控制器连接，所述控制器的主控制模块可以控制增加泵的开关，通过设置增压泵能够使得农药箱内保持一定的压力，此压力作用于农药，进而使农药喷洒时保证一定的喷洒流速，通过控制器对增压泵进行控制，能够提高农药喷洒的自动化程度。

在进一步的实施例中，所述农药箱侧面内壁靠近顶部的一端还设有压力传感器，所述压力传感器和控制器连接，所述控制器还包括压力处理模块，所述压力处理模块接收压力传感器传输的压力数据，压力处理模块将该压力数据与设定的压力值对比，并将对比结果发送至主控制模块，主控制模块根据对比结果控制增压泵开关，通过此设置能够使得压力传感器实时检测出农药箱中的压力，同时主控制模块对增压泵进行控制，确保农药箱中的压力恒定。

在进一步的实施例中，所述喷头包括喷杆和喷嘴，所述喷杆的顶部与导药管连接，所述喷杆的底部与喷嘴连接，所述喷嘴的直径大于喷杆的直径。

在进一步的实施例中，所述喷嘴的下端面为圆弧面结构，所述喷嘴的下端面的沿法线方向开有若干喷孔，通过此设置能够使农药喷洒使向四周散开，扩大农药的喷洒范围，进而提高病虫害的防治效果。

在进一步的实施例中，所述机身底部还设有平衡块，所述平衡块设于机身底部靠近摄像机的一端，由于农药箱设于机身的后端，农药箱内存有农药会使农药箱对机身后端的作用力增大使无人机主体产生前轻后重导致飞行不平稳的情况，通过设置平衡块能够平衡对农药箱对无人机主体后端的作用力，提升无人机主体飞行时的平稳性。

在进一步的实施例中，所述摄像机两侧分别设有照明灯，所述照明灯和蓄电池电性连接，通过设置照明灯能够提供摄像机拍摄时的光线需求，便于用于防止农业病虫害的监测装置在夜晚时进行病虫害防治。

为实现上述目的，本发明还采用以下技术方案：

一种用于防治农业病虫害的监测装置的防治方法，包括以下步骤：

首先：无人机主体按设定路径飞行，在无人机主体飞行过程中，摄像机拍摄无人机主体飞行路径上的农作物形成图像，并将图像传输至控制器，控制器中的图像处理模块接收图像，并调用存储模块中的预先存储的农作物常见病虫害图像与摄像机拍摄的图像进行对比，确认无人机主体飞行路径上的农作物病虫害状态以及病虫害种类，主控制模块根据农作物病虫害状态以及病虫害种类控制喷淋系统进行防治，实现监测和防治同时进行；

其次：当监测系统发现单一病虫害时，主控制控制防治该病虫害对应的农药存放的农药箱内的增压泵进行增压，同时主控制器控制该农药箱对应喷淋机构的电磁阀开启，农药经过导药管并从该喷淋系统的喷头喷出对无人机主体下发的农作物进行病虫害防治；

然后：当监测系统发现多种病虫害时，主控制器控制防治这些病虫害对应的农药存放的农药箱内的增压泵同时增压，并且主控制控制这些农药箱对应的喷淋系统的电磁阀开启，农药从这些喷淋系统的喷头喷出对无人机主体下方的农作物进行病虫害防治；

最后：当监测系统发现农作物健康时，主控制器控制增压泵和电磁阀关闭，喷淋系统停止喷洒农药。

有益效果：本发明提供的用于防治农业病虫害的监测装置包括无人机主体、监测系统以及喷淋系统，所述监测系统包括摄像机以及控制器，所述控制器包括图像处理模块、存储模块以及主控制模块，所述喷淋系统包括喷淋机构，所述喷淋机构包括农药箱、喷头、导药管以及电磁阀，通过设计摄像机对无人机主体飞行路径上的农作物进行实时拍摄形成拍摄图像，图像处理模块根据拍摄图像对比存储模块中预存的病虫害图像对比确认农作物的病虫害状态以及病虫害种类，主控制模块根据病虫害状态和病虫害种类控制喷淋系统对病虫害实行针对性的防治，从而实现监测和防治同时进行。与现有技术相比，本发明能够实时监测出农业病虫害并即时彻底防治，避免病虫害扩散，同时还能对病虫害进行针对性防治，避免大面积喷洒农药造成的农药浪费的问题。

附图说明

图1是本发明的用于防治农业病虫害的监测装置的结构示意图。

图2是本发明的用于防治农业病虫害的监测装置剖视图。

图3是本发明的控制器的连接示意图。

图4是本发明的喷淋系统的结构示意图。

图5是本发明的喷淋系统的剖视图。

图6是本发明的喷头的剖视图。

图1至图6各处标记分别为：无人机主体10、机身101、收容腔1011、旋翼102、支架103、支撑连杆1031、支撑横杆1032、弹性圈1033、蓄电池104、平衡块105、平衡斜杆1051、监测系统20、摄像机201、摄像斜杆2011、控制器202、图像处理模块2021、存储模块2022、主控制模块2023、压力处理模块2024、照明灯203、喷淋系统30、喷淋机构301、农药箱3011、圆筒部30111、圆锥部30112、喷头3012、喷杆30121、喷嘴30122、喷孔30123、导药管3013、电磁阀3014、增压泵3015、压力传感器3016、防护罩302、固定隔板3021。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

经研究人员研究发现，农业规模化后农业病虫害监测以及防治较为困难，由于农田范围较大，很难做到有效的监测和防治，为了降低农业病虫害的危害，提高农作物产量，降低人的劳动强度，现阶段通用的做法有两种，一种是定期对农田进行多次不同类型的农药喷洒，对病虫害进行无差别防治，此种方法会造成农药的浪费，同时造成农药的大量残留；另一种是先采用无人机对农田进行巡视，发现农田中存现的病虫害并确认位置，再通过人为操控无人机携带农药对该位置病虫害进行防治，此种方法会影响病虫害防治不及时的情况，使得病虫害扩散，防治不彻底。

如图1所示，本发明提供一种用于防治农业病虫害的监测装置，包括：无人机主体10、监测系统20以及喷淋系统30

结合图2，本实施例中的无人机主体10包括机身101、旋翼102、支架103以及蓄电池104，其中旋翼102和机身101之间通过连杆连接，旋翼102的数量为4个，旋翼102的转轴和连接杆的长度方向垂直，旋翼102和蓄电池104电性连接，旋翼102通电启动后旋转产生浮力带动监测装置飞行；支架103包括2个支撑连杆1031和2个支撑横杆1032，支撑连杆1031的顶部和机身101的侧边固定连接，支撑连杆1031的底部想机身101两侧张开并和支撑横杆1032的中部焊接固定，支撑横杆1032的长度方向和机身101的前后方向一致，2个支撑横杆1032之间的距离大于机身101的宽度，当监测装置不工作时，监测装置同坐支架103支撑于地面上，支撑横杆1032的两端套设有弹性圈1033，当监测装置从飞行过程中下落至地面上时，弹性圈1033能够起到一定的缓冲作用，避免监测装置和地面硬性冲击造成监测装置内部元件的损坏；机身101的内部还设有一个收容腔1011，收容腔1011的内部设有蓄电池104，该蓄电池104采用锂离子电池组，用于给无人机主体10、监测系统20以及喷淋系统30提供电力供应，当然目前市面上也有一些无人机采用燃料电池，通过燃烧气液能源转化为动能，再将动能转换为电能来提供电力供应，此类装置结构较为复杂，同时在能量转换过程中会有较多能量损耗，能源利用率不高，本实施例中的旋翼102和蓄电池104电性连接，通过蓄电池104的供电使得旋翼102能够旋转带动监测装置飞行。

结合图3，本实施例中的监测系统20包括摄像机201以及与摄像机201通讯连接的控制器202，其中摄像机201设于机身101的前端，摄像机201的后端连接有摄像斜杆2011，摄像斜杆2011的另一端和机身101的前端固定连接，摄像机201的水平高度低于机身101的下地面，摄像机201的拍摄角度水平向下偏转10~30°，在无人机主体10飞行过程中，摄像机201拍摄无人机主体10飞行路径上无人机主体10前下方的农作物图像，并将图像传输至控制器202；本实施例中的控制器202设于收容腔1011内，其中，控制器202包括图像处理模块2021、存储模块2022以及主控制模块2023，图像处理模块2021接收摄像机201拍摄的图像信息，同时，图像处理模块2021调用存储模块2022中存储的农作物常见病虫害图像进行对比确认无人机主体10飞行路径上的农作物病虫害状态和病虫害种类，存储模块2022中存储有一些常见的农作物病虫害图像，图像处理模块2021将确认结果实时传输至主控制模块2023，主控制模块2023根据农作物病虫害状态以及病虫害种类控制喷淋系统30对病虫害进行防治，所述摄像机201以及控制器202均与蓄电池104电性连接，蓄电池104为摄像机201以及控制器202提供电力支持；

结合图4，本实施例中的喷淋系统30包括多个喷淋机构301，其中，喷淋机构301包括农药箱3011、喷头3012、导药管3013以及电磁阀3014，所述喷淋系统30设于机身101底面的后端，在病虫害防治前需事先向农药箱3011内注入适量的农药，所述导药管3013的一端和农药箱3011底部固定连接，导药管3013的另一端和喷头3012的顶部固定连接，导药管3013和农药箱3011之间焊接固定，导药管3013和喷头3012之间螺纹连接，当喷头3012发送堵塞时，可以将喷头3012拆卸下来进行清洁清洗，提高喷头3012的使用率，在农药喷洒过程中，农药从农药箱3011流经导药管3013并最终从喷头3012喷出对无人机主体10下方的农作物进行农药喷洒；本实施例中的电磁阀3014设于导药管3013上，同时，电磁阀3014和控制器202连接，主控制模块2023可以控制电磁阀3014的通断，电磁阀3014和蓄电池104电性连接，当摄像机201拍摄的图像显示监测装置下方的农作物的病虫害为单一病虫害时，主控制模块2023控制防治该病虫害对应农药存放的喷淋机构301的电磁阀3014打开，使农药从该喷淋机构301的喷头3012喷出以对病虫害进行防治；当摄像机201拍摄的图像显示监测装置下方的农作物的病虫害为多种病虫害时，主控制模块2023控制防治这些病虫害对应农药存放的喷淋机构301的电磁阀3014打开，使农药从这些喷淋机构301的喷头3012喷出以对病虫害进行防治；当摄像机201拍摄的图像显示无人机主体10下方的农作物无病虫害时，主控制模块2023控制所有电磁阀3014关闭，避免造成农药浪费，在病虫害防治过程中实现即时发现即时防治，避免了病虫害扩散的情况，提高病虫害防治效果，对病虫害进行彻底防治。为了说明喷淋系统30具有多个喷淋机构301，本实施例中的喷淋机构301的数量采用4个，各喷淋机构301的排列方式采用沿无人机主体10的前后方向并行排列的方式，在实际运用中可以根据各地区某一阶段常见病虫害的种类选择采用合适数量的喷淋机构301，同时，各喷淋机构301的排列方式根据喷淋机构301的尺寸以及无人机主体10的机身101的尺寸来确定。本实施例中的喷淋系统30还包括防护罩302，其中农药箱3011的顶端延伸至防护罩302的内部，农药箱3011的底端延伸出防护罩302下底面，农药箱3011设设有固定隔板3021，固定隔板3021上开设有安装孔，农药箱3011的外壁面和安装转孔之间填充有耐腐蚀胶体，农药箱3011通过该胶体实现与防护罩302的固定连接。防护罩302的顶部设有4个连接部，连接部上开设有螺纹孔，通过在螺纹孔内设置螺钉将防护罩302和无人机主体10的机身101的底部固定连接。

在进一步的实施例中，农药箱3011包括圆筒部30111和圆锥部30112，所述圆筒部30111的底端和圆锥部30112的顶端固定连接，所述圆锥部30112的底端和导药管3013连接，通过将农药箱3011的下半部分设置成圆锥状，使得农药在使用过程中会向圆锥部30112积聚，并最终全部从圆锥部30112的底部流出，而市面上常见的一些农药箱3011采用矩形或者其他结构，常常会因为农药箱3011底部不平整或者无人机主体10飞行不平稳造成农药残留在农药箱3011内，造成农药的浪费，本设置能够避免农药残留，提高农药的利用率。

在进一步的实施例中，农药箱3011顶部内壁还设有增压泵3015，增压泵3015的增压管延伸至农药箱3011内部，增压泵3015和农药箱3011之间通过螺纹固定连接。增压泵3015和蓄电池104电性连接，同时，增压泵3015还和控制器202连接，控制器202的主控制模块2023可以控制增加泵的开关，当增压泵3015开启时，农药箱3011内的空气压力会增大并作用于农药上，使得农药从喷头3012喷出的速率提高。通过设置增压泵3015能够使得农药箱3011内保持一定的压力，农药喷洒时保证一定的喷洒速度；同时，通过控制器202对增压泵3015进行控制，能够提高农药喷洒的自动化程度。

在进一步的实施例中，农药箱3011侧面内壁靠近顶部的一端还设有压力传感器3016，压力传感器3016和控制器202连接，并且，控制器202还包括压力处理模块2024，压力传感器3016实时检测农药箱3011内部的压力并将压力数据发送至压力处理模块2024，压力处理模块2024接收该压力数据并将该压力数据与农药箱3011内设定的压力值对比，压力处理模块2024将对比结果发送至主控制模块2023，主控制模块2023根据对比结果控制增压泵3015开关，当压力传感器3016检测的压力小于设定的压力值时，主控制模块2023启动增压泵3015对农药箱3011内进行增压，以确保农药的喷洒速度；当压力传感器3016检测的压力大于或等于设定的压力值时，主控制模块2023控制增压泵3015停止增压，以防压力过大导致农药喷洒过快或者农药箱3011因压力过大膨胀变形损坏。通过此设置能够使得压力传感器3016实时检测出农药箱3011中的压力，同时主控制模块2023对增压泵3015进行控制，确保农药箱3011中的压力恒定，从而使农药从喷头3012喷洒出去时速度恒定，既能防止农药喷洒过快产生浪费，又能确保农药辐射的范围，避免农药喷洒过少，防止病虫害防治不彻底的情况。

在进一步的实施例中，所述喷头3012包括喷杆30121和喷嘴30122，所述喷杆30121的顶部与导药管3013连接，喷杆30121的内壁面靠近导药管3013的一端设有内螺纹，导药管3013的外壁面靠近喷杆30121的一端设有外螺纹，喷杆30121和导药管3013之间螺纹连接，方便拆卸；喷杆30121的底部与喷嘴30122连接，具体的可以将喷杆30121和喷嘴30122焊接固定或者一体成型，提高密封性，所述喷嘴30122的直径大于喷杆30121的直径，农药从喷杆30121充入喷嘴30122并从喷嘴30122喷出，通过喷嘴30122使农药辐射喷洒，提高农药喷洒时的辐射范围。

在进一步的实施例中，喷嘴30122的下端面为圆弧面结构，该喷嘴30122的下端面向远离喷嘴30122的方向凸起，喷嘴30122的下端面的沿法线方向开有若干喷孔30123，农药从喷嘴30122的喷孔30123喷出时能够向四周辐射，使得农药的喷洒的范围扩大，进而提高病虫害的防治效果，避免因喷洒范围过小导致放置不彻底的情况。

在进一步的实施例中，机身101底部还设有平衡块105，机身101底部靠近摄像机201的一端连接有平衡斜杆1051，平衡斜杆1051的底端和平衡块105之间螺纹连接，由于农药箱3011设于机身101的后端，农药箱3011内存有农药会使农药箱3011对机身101后端的作用力增大，进而使无人机主体10前轻后重导致飞行不平稳的情况，通过设置平衡块105能够平衡对农药箱3011对无人机主体10后端的作用力，提升无人机主体10飞行时的平稳性。

在进一步的实施例中，所述摄像机201两侧分别设有照明灯203，照明灯203和蓄电池104电性连接，其中照明灯203为LED灯，既能保证足够的照明条件也能节约电能，通过设置照明灯203能够提供摄像机201拍摄时的光线需求，便于用于防止农业病虫害的监测装置在夜晚时进行病虫害防治。

本发明提供的用于防治农业病虫害的监测装置其防治防治方法包括以下步骤：

首先：无人机主体10按设定路径飞行，在无人机主体10飞行过程中，摄像机201拍摄无人机主体10飞行路径上的农作物形成图像，并将图像传输至控制器202，控制器202中的图像处理模块2021接收图像，并调用存储模块2022中的预先存储的农作物常见病虫害图像与摄像机201拍摄的图像进行对比，确认无人机主体10飞行路径上的农作物病虫害状态以及病虫害种类，主控制模块2023根据农作物病虫害状态以及病虫害种类控制喷淋系统30进行防治，实现监测和防治同时进行；

其次：当监测系统20发现单一病虫害时，主控制控制防治该病虫害对应的农药存放的农药箱3011内的增压泵3015进行增压，同时主控制器202控制该农药箱3011对应喷淋机构301的电磁阀3014开启，农药经过导药管3013并从该喷淋系统30的喷头3012喷出对无人机主体10下发的农作物进行病虫害防治；

然后：当监测系统20发现多种病虫害时，主控制器202控制防治这些病虫害对应的农药存放的农药箱3011内的增压泵3015同时增压，并且主控制控制这些农药箱3011对应的喷淋系统30的电磁阀3014开启，农药从这些喷淋系统30的喷头3012喷出对无人机主体10下方的农作物进行病虫害防治；

最后：当监测系统20发现农作物健康时，主控制器202控制增压泵3015和电磁阀3014关闭，喷淋系统30停止喷洒农药。

与现有技术相比，本发明提供的用于防治农业病虫害的监测装置能够实时监测出农业病虫害并即时防治，避免病虫害扩散，从而实现彻底防治；同时，还能对病虫害进行针对性防治，避免大面积无差别地喷洒农药造成的农药浪费以及农药残留的问题。