本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有農(nóng)藥噴灑航空器需要機(jī)上人員對(duì)噴灑機(jī)構(gòu)進(jìn)行操控，不具備噴灑狀態(tài)記錄等功能，因此無(wú)法針對(duì)每次噴灑進(jìn)行評(píng)估改進(jìn)。為了對(duì)農(nóng)用航空器噴灑機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為農(nóng)藥噴灑精準(zhǔn)管理提供有效的手段，有必要提供一種航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，能方便地對(duì)航空器上的液泵和電子噴頭實(shí)施控制，提供實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視和智能控制功能，為農(nóng)藥噴灑精準(zhǔn)管理提供有效的手段。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)載設(shè)備，所述機(jī)載設(shè)備固定安裝在農(nóng)用航空器上，其中，所述農(nóng)用航空器上設(shè)有噴灑機(jī)構(gòu)，所述噴灑機(jī)構(gòu)包括依次相連的藥液箱、液泵、噴灑管和電子噴頭，所述機(jī)載設(shè)備上設(shè)有噴灑執(zhí)行模塊驅(qū)動(dòng)液泵和電子噴頭，所述機(jī)載設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)接口模塊或無(wú)線通信模塊與人機(jī)交互設(shè)備相連。

上述的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述機(jī)載設(shè)備還包括：機(jī)載控制模塊：用于數(shù)據(jù)處理和分發(fā)；存儲(chǔ)模塊：用于存儲(chǔ)各類運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)；位置監(jiān)視模塊：采用GNSS模塊測(cè)量經(jīng)緯度、飛行速度和飛行高度；慣性傳感模塊：用于測(cè)量飛行姿態(tài)；施藥監(jiān)視模塊：包括安裝在藥液箱中的液位傳感器和安裝在噴灑管上的流量傳感器，用于接收航空器上的藥液箱液位數(shù)據(jù)和噴灑流量流速數(shù)據(jù)；所述機(jī)載控制模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)接口模塊相連，所述機(jī)載控制模塊的輸入端和位置監(jiān)視模塊、慣性傳感模塊、液位傳感器和流量傳感器相連，所述機(jī)載控制模塊的輸出端和噴灑執(zhí)行模塊相連，所述機(jī)載控制模塊的網(wǎng)絡(luò)端和無(wú)線通信模塊相連。

上述的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述位置監(jiān)視模塊采用GNSS模塊和氣壓高度計(jì)組合或者采用RTK差分GNSS模塊；所述液位傳感器為投入液位變送器，所述投入液位變送器安裝在藥液箱內(nèi)部底部；所述流量傳感器為超聲波流量傳感器，所述超聲波流量傳感器安裝在噴灑管外壁。

上述的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述人機(jī)交互設(shè)備由交互控制模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、無(wú)線通信模塊、輸入模塊和顯示模塊組成，所述交互控制模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線和存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)接口模塊相連，所述交互控制模塊的輸入端和輸入模塊相連，所述交互控制模塊的輸出端和顯示模塊相連，所述交互控制模塊的網(wǎng)絡(luò)端和無(wú)線通信模塊相連。

本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本實(shí)用新型提供的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，將機(jī)載設(shè)備安裝于農(nóng)用航空器上，機(jī)載設(shè)備中的噴灑執(zhí)行模塊與噴灑機(jī)構(gòu)的液泵和電子噴頭的控制線路交聯(lián)，從而能方便地對(duì)液泵、電子噴頭實(shí)施控制，提供實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視和智能控制功能，為農(nóng)藥噴灑精準(zhǔn)管理提供了有效的手段。此外，本實(shí)用新型機(jī)載設(shè)備中的施藥監(jiān)視模塊與噴灑機(jī)構(gòu)的藥液箱和噴灑管交聯(lián)，施藥監(jiān)視模塊包括液位傳感器和流量傳感器，分別安裝在噴灑機(jī)構(gòu)的藥液箱和噴灑管上，能實(shí)時(shí)監(jiān)視藥液箱液體液位和噴灑流量、流速。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型采用RTK GNSS作為位置監(jiān)視模塊的系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)人工遙控流程示意圖；

圖5為本實(shí)用新型航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

圖1為本實(shí)用新型航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，由1臺(tái)主控設(shè)備、任意臺(tái)監(jiān)視設(shè)備、1臺(tái)機(jī)載設(shè)備組成。主控設(shè)備對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；監(jiān)視設(shè)備對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。其中，機(jī)載設(shè)備與農(nóng)藥噴灑航空器的噴灑機(jī)構(gòu)交聯(lián)。所述噴灑機(jī)構(gòu)包括依次相連的藥液箱、液泵、噴灑管和電子噴頭，農(nóng)藥液體從藥液箱流出，依此流經(jīng)液泵->噴灑管->電子噴頭，從而噴灑出去。人機(jī)交互設(shè)備與機(jī)載設(shè)備可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口(比如USB接口)或無(wú)線通信模塊(比如無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，2G/3G/4G公網(wǎng)移動(dòng)通信等)進(jìn)行連接。

請(qǐng)參見(jiàn)圖2和圖3，本實(shí)用新型的機(jī)載設(shè)備由機(jī)載控制模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、無(wú)線通信模塊、位置監(jiān)視模塊、慣性傳感模塊、噴灑執(zhí)行模塊、施藥監(jiān)視模塊組成。機(jī)載設(shè)備固定安裝在農(nóng)藥噴灑航空器上。機(jī)載控制模塊用于數(shù)據(jù)處理和分發(fā)，無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)用于數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)各類運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接口模塊是和外部設(shè)備連接的接口，位置監(jiān)視模塊用于測(cè)量經(jīng)緯度、飛行速度和飛行高度。位置監(jiān)視模塊可以是GNSS(Global Navigation Satellite System)模塊，精度較低；或GNSS模塊和氣壓高度計(jì)組合，氣壓高度計(jì)可以提高高度測(cè)量精度；或RTK(Real Time Kinematic)差分GNSS模塊，提高綜合測(cè)量精度。慣性傳感器用于測(cè)量飛行姿態(tài)；噴灑執(zhí)行模塊用于控制航空器上的液泵和電子碰頭；施藥監(jiān)視模塊用于接收航空器上的藥液箱液位數(shù)據(jù)和噴灑流量流速數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型機(jī)載設(shè)備的噴灑執(zhí)行模塊與農(nóng)用航空器的液泵、電子噴頭交聯(lián)，并能對(duì)液泵(控制流量大小)、電子噴頭(控制霧滴大小)實(shí)施控制；施藥監(jiān)視模塊包括安裝在藥液箱的液位傳感器(比如投入液位變送器，安裝在藥液箱內(nèi)部底部)和安裝在噴灑管上的流量傳感器(比如超聲波流量傳感器，安裝在噴灑管外壁即可，無(wú)需改動(dòng)噴灑管結(jié)構(gòu))，能實(shí)時(shí)監(jiān)視藥液箱液位和液體流量、流速。

請(qǐng)繼續(xù)參見(jiàn)圖2和圖3，本實(shí)用新型的人機(jī)交互設(shè)備由交互控制模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、無(wú)線通信模塊、輸入模塊和顯示模塊組成。交互控制模塊數(shù)據(jù)處理和分發(fā)，無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)用于數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，數(shù)據(jù)接口模塊是和外部設(shè)備連接的接口，存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)各類運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)、顯示模塊用于顯示各類運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)，輸入模塊用于輸入操作。

人機(jī)交互設(shè)備是地面控制設(shè)備，由人來(lái)操控。人機(jī)交互設(shè)備和機(jī)載設(shè)備配對(duì)完成后，可以設(shè)置為主控設(shè)備或監(jiān)視設(shè)備。人機(jī)交互設(shè)備還具備圖表繪制和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的計(jì)算功能，比如實(shí)際噴灑線路繪制，噴灑流量曲線、噴灑密度、噴灑總量等。

本實(shí)用新型提供的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)具有人工遙控和自動(dòng)控制兩種工作模式。請(qǐng)參見(jiàn)圖4，人工遙控方式的工作過(guò)程如下：

S1、人機(jī)交互設(shè)備發(fā)送配對(duì)請(qǐng)求指令給機(jī)載設(shè)備。

S2、機(jī)載設(shè)備接收到人機(jī)交互設(shè)備的配對(duì)請(qǐng)求，根據(jù)配對(duì)請(qǐng)求的內(nèi)容，確定該人機(jī)交互設(shè)備為主控設(shè)備或監(jiān)視設(shè)備，配對(duì)成功后保持通信連接。

S3、主控設(shè)備配對(duì)成功后，主控設(shè)備可以隨時(shí)設(shè)置遙控運(yùn)行參數(shù)，包括噴灑流量和霧滴大小，并發(fā)送給機(jī)載設(shè)備。如不設(shè)置，則按照缺省參數(shù)。

S4、主控設(shè)備發(fā)送開(kāi)關(guān)指令給機(jī)載設(shè)備，機(jī)載設(shè)備按照設(shè)置好的運(yùn)行參數(shù)控制噴灑執(zhí)行模塊，進(jìn)而控制噴灑機(jī)構(gòu)開(kāi)啟噴灑或關(guān)閉噴灑。若自動(dòng)控制運(yùn)行參數(shù)已設(shè)置好，人工遙控可隨時(shí)切換至自動(dòng)控制狀態(tài)。

S5、機(jī)載設(shè)備的施藥監(jiān)視模塊在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)視藥液箱液位以及噴灑流量流速，當(dāng)藥液箱液位低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)送告警廣播給人機(jī)交互設(shè)備。

請(qǐng)參見(jiàn)圖5，自動(dòng)控制模式的工作過(guò)程如下：

S1、人機(jī)交互設(shè)備發(fā)送配對(duì)請(qǐng)求指令給機(jī)載設(shè)備。

S2、機(jī)載設(shè)備接收到人機(jī)交互設(shè)備的配對(duì)請(qǐng)求，根據(jù)配對(duì)請(qǐng)求的內(nèi)容，確定該人機(jī)交互設(shè)備為主控設(shè)備或監(jiān)視設(shè)備，配對(duì)成功后保持通信連接。

S3：主控設(shè)備配對(duì)成功后，主控設(shè)備可以預(yù)先設(shè)置多組自動(dòng)控制運(yùn)行參數(shù)，每組自動(dòng)控制運(yùn)行參數(shù)包括控制參數(shù)和條件參數(shù)。控制參數(shù)包括噴灑流量和霧滴大??；條件參數(shù)包括飛行時(shí)間、經(jīng)度、緯度、高度、飛行速度、飛行姿態(tài)，這些參數(shù)可以是某個(gè)確定值、某個(gè)范圍的值或者設(shè)置為無(wú)效。

S4：當(dāng)機(jī)載設(shè)備在有效的條件參數(shù)的范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，按照相應(yīng)的控制參數(shù)控制噴灑執(zhí)行模塊，進(jìn)而控制噴灑機(jī)構(gòu)開(kāi)啟噴灑或關(guān)閉噴灑。自動(dòng)控制狀態(tài)可隨時(shí)切換至人工遙控狀態(tài)。

S5、機(jī)載設(shè)備的施藥監(jiān)視模塊在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)視藥液箱液位以及噴灑流量流速，當(dāng)藥液箱液位低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)送告警廣播給人機(jī)交互設(shè)備。

本實(shí)用新型的人機(jī)交互設(shè)備和機(jī)載設(shè)備的配對(duì)處理如下：

1、多個(gè)人機(jī)交互設(shè)備可以同時(shí)與機(jī)載設(shè)備配對(duì)，其中主控設(shè)備只能一個(gè)。機(jī)載設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視人機(jī)交互設(shè)備的通信狀態(tài)，并實(shí)時(shí)將通信狀態(tài)信息廣播給所有人機(jī)交互設(shè)備。

2、人機(jī)交互設(shè)備的優(yōu)先級(jí)設(shè)置。

2.1人機(jī)交互系統(tǒng)配對(duì)成功后，可作為主控設(shè)備或監(jiān)視設(shè)備。

2.2優(yōu)先級(jí)有效性。人機(jī)交互設(shè)備的優(yōu)先級(jí)僅當(dāng)其作為監(jiān)視設(shè)備時(shí)有效。

2.3在配對(duì)以前，人機(jī)交互設(shè)備可設(shè)置自身的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)與機(jī)載設(shè)備配對(duì)過(guò)程中，機(jī)載設(shè)備檢測(cè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別是否與已配對(duì)的監(jiān)控設(shè)備級(jí)別沖突。若不沖突，機(jī)載設(shè)備按人機(jī)交互設(shè)備發(fā)送的優(yōu)先級(jí)級(jí)別設(shè)置；若沖突，機(jī)載設(shè)備發(fā)送提示告知監(jiān)視設(shè)備優(yōu)先級(jí)沖突，并提示修改優(yōu)先級(jí)、或斷開(kāi)配對(duì)連接、或按照已配對(duì)的最低優(yōu)先級(jí)進(jìn)行自動(dòng)配對(duì)連接。

2.4配對(duì)成功后，監(jiān)視設(shè)備不能設(shè)置優(yōu)先級(jí)，須由主控設(shè)備設(shè)置。主控設(shè)備可以更改自身優(yōu)先級(jí)，或發(fā)送優(yōu)先級(jí)設(shè)置指令給機(jī)載設(shè)備，由機(jī)載設(shè)備接收指令并設(shè)置相應(yīng)監(jiān)視設(shè)備的優(yōu)先級(jí)等級(jí)。

3、主控設(shè)備配對(duì)沖突。當(dāng)機(jī)載設(shè)備已經(jīng)配對(duì)好主控設(shè)備，又接收到另一臺(tái)人機(jī)交互設(shè)備發(fā)送配對(duì)請(qǐng)求要求其作為主控設(shè)備時(shí)，機(jī)載設(shè)備發(fā)送沖突提示信息給人機(jī)交互設(shè)備，并提示其只能作為監(jiān)視設(shè)備。

4、主控設(shè)備權(quán)限主動(dòng)轉(zhuǎn)移。

4.1轉(zhuǎn)移給指定監(jiān)視設(shè)備。主控設(shè)備發(fā)送權(quán)限轉(zhuǎn)移指令給機(jī)載設(shè)備，機(jī)載設(shè)備根據(jù)指令，檢測(cè)指定的監(jiān)視設(shè)備是否與機(jī)載設(shè)備保持通信狀態(tài)。若通信正常，則發(fā)送反饋提示給主控設(shè)備請(qǐng)求再次確認(rèn)是否轉(zhuǎn)移權(quán)限，主控設(shè)備確認(rèn)后，機(jī)載設(shè)備發(fā)送提示給指定監(jiān)視設(shè)備告知其獲得權(quán)限，同時(shí)立即生效為主控設(shè)備。新主控設(shè)備生效后，機(jī)載設(shè)備發(fā)送提示給原主控設(shè)備告知其已變更為監(jiān)視設(shè)備；若指定監(jiān)視設(shè)備與機(jī)載設(shè)備失聯(lián)，機(jī)載設(shè)備發(fā)送[無(wú)法轉(zhuǎn)移]的反饋提示給主控設(shè)備。

4.2轉(zhuǎn)移給高優(yōu)先級(jí)的監(jiān)視設(shè)備。主控設(shè)備沒(méi)有指定權(quán)限轉(zhuǎn)移設(shè)備時(shí)，機(jī)載設(shè)備根據(jù)監(jiān)視設(shè)備的優(yōu)先級(jí)，依次檢測(cè)通信狀態(tài)。若檢測(cè)到通信正常的監(jiān)視設(shè)備，則發(fā)送反饋提示(提示內(nèi)容包括監(jiān)視設(shè)備編號(hào)和優(yōu)先級(jí)，以及優(yōu)先級(jí)更高但通信異常的監(jiān)視設(shè)備編號(hào)和優(yōu)先級(jí))給主控設(shè)備請(qǐng)求再次確認(rèn)是否轉(zhuǎn)移權(quán)限，主控設(shè)備確認(rèn)后，機(jī)載設(shè)備發(fā)送提示給監(jiān)視設(shè)備告知其獲得權(quán)限，同時(shí)立即生效為主控設(shè)備。新主控設(shè)備生效后，機(jī)載設(shè)備發(fā)送提示給原主控設(shè)備告知其已變更為監(jiān)視設(shè)備；若沒(méi)有檢測(cè)到通信正常的監(jiān)視設(shè)備，機(jī)載設(shè)備發(fā)送[沒(méi)有可以轉(zhuǎn)移的監(jiān)視設(shè)備]的反饋提示給主控設(shè)備。

5、主控設(shè)備權(quán)限被動(dòng)轉(zhuǎn)移。當(dāng)主控設(shè)備與機(jī)載設(shè)備通信異常且連續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，機(jī)載設(shè)備將權(quán)限自動(dòng)轉(zhuǎn)移給優(yōu)先級(jí)最高且通信正常的監(jiān)視設(shè)備，同時(shí)發(fā)送提示，通知其已變更為主控設(shè)備、以及原主控設(shè)備失聯(lián)。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的航空農(nóng)藥噴灑監(jiān)控系統(tǒng)，提供了實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視和智能控制功能，為農(nóng)藥噴灑精準(zhǔn)管理提供了有效的手段。具體優(yōu)點(diǎn)如下：1、對(duì)農(nóng)用航空器噴灑機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，包括噴灑流量和霧滴大??；2、對(duì)農(nóng)用航空器的噴灑狀態(tài)(包括噴灑流量、藥液箱液位、時(shí)間、經(jīng)緯度、高度、飛行姿態(tài)、飛行速度、運(yùn)行參數(shù))進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，噴灑結(jié)束后進(jìn)行噴灑量計(jì)算；3、依據(jù)農(nóng)用航空器的時(shí)間、經(jīng)緯度、高度、姿態(tài)、速度等條件參數(shù)，實(shí)施噴灑流量、霧滴大小控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴灑。也可以通過(guò)人機(jī)交互設(shè)備進(jìn)行遙控；4、機(jī)載設(shè)備與噴灑機(jī)構(gòu)的液泵和電子噴頭、藥液箱和噴灑管交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)流量控制、霧滴大小控制、藥液箱液位監(jiān)視和噴灑流量流速監(jiān)視；5、可以通過(guò)多個(gè)人機(jī)交互設(shè)備對(duì)同一個(gè)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，其中有一個(gè)人機(jī)交互設(shè)備作為主控設(shè)備可以對(duì)噴灑實(shí)施控制；6、人機(jī)交互設(shè)備可以對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行參數(shù)和功能設(shè)置；人機(jī)交互設(shè)備與機(jī)載設(shè)備可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口或無(wú)線通信模塊進(jìn)行連接。

雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。