本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置及飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前我國農(nóng)業(yè)飛機施藥作業(yè)大多是通過直升機或固定翼飛機進行作業(yè)，在大面積的作業(yè)過程中，飛行員面臨參照物少等問題，致使在作業(yè)過程中產(chǎn)生重復(fù)作業(yè)或者漏掉某些地塊，導(dǎo)致作業(yè)效果受到影響，在飛機施藥作業(yè)結(jié)束后也無法獲知實際的作業(yè)效果以及作業(yè)量。只能以地勤人員所記錄的飛機飛行架次與添加的藥量作為本次作業(yè)效果的參考，增加了作業(yè)效果的不確定性。

農(nóng)業(yè)飛機施藥作業(yè)過程中面臨著作業(yè)狀況難以監(jiān)管、實際作業(yè)量難以統(tǒng)計等問題。通過地勤人員的飛機飛行統(tǒng)計數(shù)據(jù)也僅僅能確定飛機是否進行過作業(yè)，但是飛機的具體作業(yè)位置、有無重復(fù)作業(yè)、有無漏掉作業(yè)區(qū)域等信息仍然無法獲知，特別是經(jīng)過魚塘、桑樹林等敏感區(qū)域時，噴灑農(nóng)藥將給養(yǎng)殖戶帶來重大經(jīng)濟損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置及飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，本發(fā)明能夠有效監(jiān)測飛機作業(yè)過程中的噴灑狀態(tài)。

具體地，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測飛機上的噴灑設(shè)備的噴灑狀態(tài)，所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置包括：噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)gnss、高度測量單元、機載監(jiān)管控制單元和機載顯示單元；

其中，所述飛機施藥噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置安裝在所述噴灑設(shè)備上，所述噴灑設(shè)備包括一預(yù)設(shè)長度的噴桿、為所述噴桿供水的水泵以及均勻分布于所述噴桿上的多個噴頭；其中，所述噴桿與地面平行設(shè)置，所述噴桿的延伸方向與飛機的飛行方向垂直；

所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元，包括壓力傳感器和流量傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述噴桿靠近噴頭的位置，所述流量傳感器設(shè)置在所述噴桿的入水口位置；所述gnss安裝在所述噴桿上，用于周期性獲取飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)；所述高度測量單元安裝在所述噴桿上，用于測量所述噴桿與地面植物冠層的距離，且高度測量單元需豎直向下安裝；

所述機載監(jiān)管控制單元，包括外置設(shè)備接口、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊；

所述外置設(shè)備接口，用于接收所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元采集的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、所述gnss采集的飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及所述高度測量單元采集的噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于讀取所述外置設(shè)備接口接收的數(shù)據(jù)，并將位于同一時間節(jié)點的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)組合為一組飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時將組合得到的每組飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)按時間節(jié)點劃分依次存入到數(shù)據(jù)存儲模塊中；

所述數(shù)據(jù)存儲模塊，用于將對所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元、所述高度測量單元和所述gnss采集的實時數(shù)據(jù)進行存儲；

所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊，用于將所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元、所述高度測量單元和所述gnss采集的實時數(shù)據(jù)發(fā)送至預(yù)設(shè)服務(wù)器；

所述機載顯示單元，與所述機載監(jiān)管控制單元相連，用于顯示所述高度測量單元采集的噴桿與地面植物冠層的相對距離數(shù)據(jù)。

進一步地，所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置還包括：速度檢測單元；

所述速度檢測單元，用于檢測飛機的飛行速度，并將檢測到的飛行速度數(shù)據(jù)發(fā)送至預(yù)設(shè)服務(wù)器。

進一步地，所述數(shù)據(jù)存儲模塊采用sd卡存儲器實現(xiàn)，所述sd卡存儲器的容量大于或等于64g。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，包括：服務(wù)器以及至少一個如上面所述的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置；

所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置安裝在執(zhí)行施藥任務(wù)的飛機上；

所述服務(wù)器接收所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)送的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)以及噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、高度測量數(shù)據(jù)和gnss采集的實時數(shù)據(jù)；

所述服務(wù)器包括第一計算模塊和/或第二計算模塊；

其中，所述第一計算模塊用于計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積，以供相關(guān)工作人員參考；

所述第一計算模塊，具體用于根據(jù)以下公式一計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積：

其中，spk表示第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)，未噴灑時spk為0，正常噴灑時spk為1；sk表示第k個采集間隔內(nèi)的噴灑面積；vk表示第k個采集時刻飛機的速度；δt表示采集時間間隔；fk表示第k個采集時刻的噴幅；n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻；

其中，所述第二計算模塊用于計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積，以供相關(guān)工作人員參考；

所述第二計算模塊，具體用于根據(jù)以下公式二計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積：

其中，spk表示第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)，未噴灑時spk為0，正常噴灑時spk為1；fk表示第k個采集時刻的噴幅；n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻；latk表示第k時刻飛機所處的經(jīng)度信息，latk-1表示第k-1時刻飛機所處的經(jīng)度信息；lonk表示第k時刻飛機所處的緯度信息，lonk-1表示第k-1時刻飛機所處的緯度信息。

進一步地，所述服務(wù)器還包括：第三計算模塊以及選擇模塊；

所述第三計算模塊，用于根據(jù)所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)送的飛機速度數(shù)據(jù)計算飛機的速度波動變化量是否超過預(yù)設(shè)臨界值，并在確定飛機的速度波動變化量超過預(yù)設(shè)臨界值時，向所述選擇模塊發(fā)送觸發(fā)信號，以使所述選擇模塊選擇第二計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

所述選擇模塊，用于在接收到所述速度檢測單元發(fā)送的觸發(fā)信號后，選擇第二計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

其中，所述選擇模塊還用于在未接收到所述速度檢測單元發(fā)送的觸發(fā)信號時，選擇第一計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

其中，飛機的速度波動變化量d(v)通過以下公式三獲?。?/p>

其中，vk表示第k個采樣時刻飛機的速度，vm表示第m個采樣時刻飛機的速度，n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻。

進一步地，第一計算模塊或第二計算模塊在確定第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)spk時用于根據(jù)以下公式四以及對應(yīng)的判斷策略進行確定：

若m1為真，則表示飛機處于正常的噴灑狀態(tài)，spk為1；

若m2為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，飛機未處于正常作業(yè)的飛行狀態(tài)，spk為0；

若m3為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，噴頭出現(xiàn)漏水或壓力傳感器出現(xiàn)問題，spk為0；

若m4為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，噴頭出現(xiàn)堵塞或流量傳感器出現(xiàn)異常，spk為0；

其中，pk表示第k個采集時刻壓力傳感器采集的噴灑壓力，po表示壓力傳感器的開啟閾值；rk表示第k個采集時刻流量傳感器采集的噴灑流量，r0表示流量傳感器的開啟閾值；vk表示第k個采集時刻gnss采集的飛行速度，vo表示飛行速度閾值。

進一步地，第一計算模塊或第二計算模塊在判斷出第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)spk異常時，根據(jù)m2、m3、m4的真假結(jié)果向機載顯示單元發(fā)送噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因，以供機載顯示單元將噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因進行顯示；

其中，噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因包括飛機未處于正常作業(yè)的飛行狀態(tài)、噴頭出現(xiàn)漏水或壓力傳感器出現(xiàn)問題、噴頭出現(xiàn)堵塞或流量傳感器出現(xiàn)異常。

進一步地，所述噴幅fk與噴桿長度l、噴頭類型s、噴桿與地面植物冠層的距離hk、噴灑壓力pk和噴灑流量rk有關(guān)，即fk＝f(l,s,hk,pk,rk)；

其中，在獲取噴幅fk時，先獲取噴頭類型s，然后在與該噴頭類型s對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中查找與獲取的噴灑壓力pk、噴灑流量rk、噴桿與地面植物冠層的距離hk對應(yīng)的噴灑幅度fk1，然后根據(jù)查找得到的噴灑幅度fk1和噴桿長度l獲取噴幅fk；

其中，預(yù)先建立與多種預(yù)設(shè)類型噴頭一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫中存儲有對應(yīng)類型的噴頭在不同的噴灑壓力pk、不同的噴灑流量rk、不同的噴桿與地面植物冠層的距離hk下對應(yīng)的噴灑幅度fk1。

進一步地，所述服務(wù)器還包括：實時監(jiān)控模塊、作業(yè)回放模塊、任務(wù)統(tǒng)計模塊和任務(wù)管理模塊；

所述實時監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控正在作業(yè)的目標作業(yè)飛機的各項作業(yè)數(shù)據(jù)；所述各項作業(yè)數(shù)據(jù)包括安裝在目標作業(yè)飛機上的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置獲取的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)；

所述作業(yè)回放模塊，用于查看某一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)指定飛機的施藥作業(yè)狀態(tài)，進行施藥作業(yè)狀態(tài)回放；

所述任務(wù)統(tǒng)計模塊，用于當每一架次的飛機作業(yè)結(jié)束之后，自動計算每一架次飛機的作業(yè)面積，以及當整個作業(yè)周期結(jié)束后，自動計算出整個作業(yè)周期的作業(yè)面積，并根據(jù)需要生成電子版飛機施藥作業(yè)情況報告；

所述任務(wù)管理模塊，用于添加作業(yè)任務(wù)及任務(wù)使用的飛機編號與設(shè)備編號。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置，能夠獲取飛機施藥作業(yè)過程中的多項直觀有效的噴灑數(shù)據(jù)，包含噴灑量、噴灑壓力、植保飛機距離冠層高度與飛行位置等信息，解決了以往植保作業(yè)過程中作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)難以獲取的困難。此外，根據(jù)本發(fā)明提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置獲取的相關(guān)參數(shù)信息可以進一步判斷飛機的作業(yè)狀態(tài)情況，形成有效的評價結(jié)論，協(xié)助飛機作業(yè)人員更好地完成噴灑作業(yè)。本發(fā)明提供的飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，可以有效計算飛機的作業(yè)面積，進而為飛機作業(yè)質(zhì)量評價提供參考。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置的安裝示意圖；

圖3是本發(fā)明一實施例提供的機載監(jiān)管控制單元400的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實施例提供的飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明另一實施例提供的服務(wù)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1示出了本發(fā)明一實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1所示，本發(fā)明一實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測飛機上的噴灑設(shè)備的噴灑狀態(tài)，該飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置包括：噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元100、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)gnss200、高度測量單元300、機載監(jiān)管控制單元400和機載顯示單元500；

其中，所述飛機施藥噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置安裝在飛機上的噴灑設(shè)備上，參見圖2，所述噴灑設(shè)備包括一預(yù)設(shè)長度的噴桿、為所述噴桿供水的水泵以及均勻分布于所述噴桿上的多個噴頭；其中，所述噴桿與地面平行設(shè)置，所述噴桿的延伸方向與飛機的飛行方向垂直；

可以理解的是，由于噴桿上噴頭分布的數(shù)量越多，飛機單位時間內(nèi)作業(yè)的面積也越廣，因此在實際使用時，可根據(jù)需要設(shè)置噴頭的數(shù)量。

所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元100，包括壓力傳感器和流量傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述噴桿靠近噴頭的位置，所述流量傳感器設(shè)置在所述噴桿的入水口位置；所述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)gnss200安裝在所述噴桿上，用于周期性獲取飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)；所述高度測量單元300安裝在所述噴桿上，用于測量所述噴桿與地面植物冠層的距離，且高度測量單元300需豎直向下安裝；

參見圖2，(1-1)表示水泵；(1-2)表示噴桿；(1-3)表示噴頭；(1-4)表示噴灑效果示意圖；(3-1)表示壓力傳感器；(3-2)表示流量傳感器；(4)表示gnss；(5)表示高度測量單元200；從圖2中可以看出，壓力傳感器(3-1)安裝在噴桿上，與任意噴頭(1-3)位置相近。噴灑壓力的大小直接影響噴頭的噴灑流量，該傳感器測量到的壓力信息可認為是當前噴頭的噴灑壓力，噴灑壓力的變化可直接用于判斷水泵是否處于開啟狀態(tài)，當水泵(1-1)開啟時，壓力傳感器(3-1)的壓力數(shù)據(jù)將迅速升高，當水泵(1-1)關(guān)閉時，壓力傳感器(3-1)的壓力數(shù)據(jù)將迅速降低，根據(jù)壓力傳感器的狀態(tài)變化，可作為判斷飛機是否處于作業(yè)狀態(tài)的條件之一。此外還可用于輔助判斷當前水泵的輸出端水壓與噴頭的流量信息。除此之外，噴灑管路中的壓力信息是判斷作業(yè)狀態(tài)的重要信息之一，

流量傳感器(3-2)安裝在噴桿(1-2)的入水口處，用于實時計量當前的噴灑流量信息。通過該傳感器的流量信息可直觀的反映出當前噴灑狀態(tài)，可用于判斷噴灑裝置是否開啟、何時開啟、何時關(guān)閉，可作為判斷飛機是否處于作業(yè)狀態(tài)的條件之一。除此之外，流量傳感器(3-2)在飛機施藥過程中的實時流量信息用于計算實時的噴灑濃度信息，作業(yè)累計流量信息可用于計算每個架次總的噴灑量信息及整個作業(yè)區(qū)域的施藥量與噴灑濃度信息。

可以理解的是，本發(fā)明實施例利用所述高度測量單元300進行飛機施藥作業(yè)有效作業(yè)高度的判斷。所述高度測量單元300獲取飛機在作業(yè)時距離植物冠層的高度，便于進一步計算作業(yè)的幅寬與作業(yè)的有效性判斷，同時能夠?qū)崟r顯示給飛行員，供飛行員調(diào)整作業(yè)高度。

在一種可選實施方式中，高度測量單元300采用激光測距的方法獲取飛機在作業(yè)時距離植物冠層的高度。對于采用激光測距的高度測量單元，在安裝時必須使激光光束在飛機飛行時處于垂直向下的方向，保證獲取到噴桿距離植物冠層的相對高度h。由于飛機的飛行高度直接影響噴灑裝置的作業(yè)幅寬與噴灑的有效性，噴頭噴灑出的藥液以扇形角度噴出，如圖2中噴灑效果示意圖(1-4)所示，當噴頭距離作物冠層越近(如h1)時，其扇面角所覆蓋到的范圍約小，距離越遠(如h2)時，覆蓋的范圍越大。由于噴灑出的藥液霧滴非常微小，當噴灑裝置距離作物冠層較遠時，增加藥液在空中的時間，其蒸發(fā)量將大幅度增加，且覆蓋面積同時增大，落到作物上的藥量將大幅度變小，藥效降低，對噴灑作業(yè)的有效性產(chǎn)生直接影響，因此測量到的高度數(shù)據(jù)可用于估算噴灑裝置的噴幅，同時可作為判斷作業(yè)有效性的標志之一。此外，農(nóng)業(yè)與林業(yè)對于作業(yè)時的飛機飛行高度均有不同要求，同一領(lǐng)域內(nèi)不同的作物及同一作物不同生長階段，對于飛機的作業(yè)高度要求也不盡相同，高度測量裝置所測得高度數(shù)據(jù)可直接供飛行員查看，使飛行員能夠及時調(diào)整作業(yè)高度。

在本實施例中，gnss代表全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其能夠以固定的時間間隔輸出第k個時間段飛機植保作業(yè)的位置(經(jīng)度latk，緯度lonk)、速度vk、航向、海拔高度等數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)繪制在地圖上，生成飛機的飛行軌跡路線，同時將獲取到的噴灑狀態(tài)信息與飛行軌跡路線結(jié)合，將處于不同狀態(tài)下的路線以不同的顏色線條區(qū)分開來，即可在地圖上清晰的看到當前的作業(yè)情況。

參見圖3，所述機載監(jiān)管控制單元400，包括外置設(shè)備接口401、數(shù)據(jù)處理模塊402、數(shù)據(jù)存儲模塊403和網(wǎng)絡(luò)通信模塊404；

所述外置設(shè)備接口401，用于接收所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元采集的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、所述gnss采集的飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及所述高度測量單元采集的噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊402，用于讀取所述外置設(shè)備接口接收的數(shù)據(jù)，并將位于同一時間節(jié)點的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)組合為一組飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時將組合得到的每組飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)按時間節(jié)點劃分依次存入到數(shù)據(jù)存儲模塊中；

可見，所述數(shù)據(jù)處理模塊402將位于同一時間節(jié)點的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)組合為一組飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)，可供工作人員時刻了解飛機當前的作業(yè)狀態(tài)，進而方便工作人員及時了解到是否存在漏作業(yè)、重復(fù)作業(yè)、無效作業(yè)(如飛機飛出預(yù)設(shè)作業(yè)區(qū)域、噴桿距離植物冠層過遠、噴頭損壞等)或作業(yè)效率低(如噴頭漏水造成的作業(yè)效率下)的問題。可見，本發(fā)明實施例通過多參數(shù)結(jié)合判斷飛機的作業(yè)狀態(tài)情況，可以協(xié)助飛機上的工作人員更加準確地判斷飛機是否處于作業(yè)狀態(tài)，以及飛機的作業(yè)效果如何，進而保證噴灑作業(yè)狀態(tài)的準確性。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊403，用于將對所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元、所述高度測量單元和所述gnss采集的實時數(shù)據(jù)進行存儲；

所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊404，用于將所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述噴灑狀態(tài)監(jiān)測單元、所述高度測量單元和所述gnss采集的實時數(shù)據(jù)發(fā)送至預(yù)設(shè)服務(wù)器；可見，本發(fā)明實施例通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊向預(yù)設(shè)服務(wù)器發(fā)送獲取的狀態(tài)信息，以供備份或供預(yù)設(shè)服務(wù)器進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

所述機載顯示單元500，與所述機載監(jiān)管控制單元400相連，用于顯示所述高度測量單元300采集的噴桿與地面植物冠層的相對距離數(shù)據(jù)。

由上面描述可知，本發(fā)明實施例提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置，能夠獲取飛機施藥作業(yè)過程中的多項直觀有效的噴灑數(shù)據(jù)，包含噴灑量、噴灑壓力、植保飛機距離冠層高度與飛行位置等信息，解決了以往植保作業(yè)過程中作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)難以獲取的困難。此外，根據(jù)本發(fā)明提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置獲取的相關(guān)參數(shù)信息可以進一步判斷飛機的作業(yè)狀態(tài)情況，形成有效的評價結(jié)論，協(xié)助飛機作業(yè)人員更好地完成噴灑作業(yè)。本發(fā)明提供的飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，可以有效計算飛機的作業(yè)面積，進而為飛機作業(yè)質(zhì)量評價提供參考。

在一種可選實施方式中，參見圖4，所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置還包括：速度檢測單元600；

所述速度檢測單元600，用于檢測飛機的飛行速度，并將檢測到的飛行速度數(shù)據(jù)發(fā)送至預(yù)設(shè)服務(wù)器。

在一種可選實施方式中，所述數(shù)據(jù)存儲模塊403采用sd卡存儲器實現(xiàn)，所述sd卡存儲器的容量大于或等于64g，這樣可以滿足一架飛機連續(xù)作業(yè)一年的數(shù)據(jù)保存量，以保證飛機作業(yè)數(shù)據(jù)不丟失。

本發(fā)明另一實施例提供了一種飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，參見圖5，該系統(tǒng)包括：服務(wù)器以及至少一個如上面實施例所述的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置；例如，一個服務(wù)器管理1～10個飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置，一般情況下，一架飛機上設(shè)置有一個飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置。

所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置安裝在執(zhí)行施藥任務(wù)的飛機上；

所述服務(wù)器接收所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)送的飛機施藥作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)、噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、高度測量數(shù)據(jù)和gnss采集的實時數(shù)據(jù)；所述高度測量數(shù)據(jù)包括噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)；所述

gnss采集的實時數(shù)據(jù)包括飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)；

參見圖6，所述服務(wù)器包括第一計算模塊和/或第二計算模塊；

其中，所述第一計算模塊用于計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積，以供相關(guān)工作人員參考；

所述第一計算模塊，具體用于根據(jù)以下公式一計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積：

其中，spk表示第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)，未噴灑時spk為0，正常噴灑時spk為1；sk表示第k個采集間隔內(nèi)的噴灑面積；vk表示第k個采集時刻飛機的速度；δt表示采集時間間隔；fk表示第k個采集時刻的噴幅；n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻；

從上面描述可知，第一計算模塊采用動態(tài)速度積分法獲取飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積。具體地，第一計算模塊利用飛機采集到的速度信息vk與采集時間間隔δt計算出飛行距離，然后與噴幅fk表相乘，得到對應(yīng)采集時間間隔內(nèi)的噴灑面積sk，最后再將多個采樣間隔內(nèi)的噴灑面積進行疊加，得到總的作業(yè)面積。本實施例提供的動態(tài)速度積分法適用于飛機作業(yè)飛行速度較為穩(wěn)定的狀態(tài)，勻速飛行時，其理論計算結(jié)果與實際噴灑面積相同。

其中，所述第二計算模塊用于計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積，以供相關(guān)工作人員參考；

所述第二計算模塊，具體用于根據(jù)以下公式二計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積：

其中，spk表示第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)，未噴灑時spk為0，正常噴灑時spk為1；fk表示第k個采集時刻的噴幅；n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻；latk表示第k時刻飛機所處的經(jīng)度信息，latk-1表示第k-1時刻飛機所處的經(jīng)度信息；lonk表示第k時刻飛機所處的緯度信息，lonk-1表示第k-1時刻飛機所處的緯度信息。

從上面描述可知，第二計算模塊采用靜態(tài)路線計算法獲取飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積。具體地，第二計算模塊利用gnss獲取到的經(jīng)度latk、latk-1與緯度lonk、lonk-1，計算第k時刻與k-1時刻的經(jīng)緯度信息計算出兩點之間的距離，通過距離長度與第k時刻的噴幅fk的乘積計算出δt時間間隔內(nèi)的噴灑面積。靜態(tài)路線計算法適用于直行路線，兩次采集時刻的飛行路線弧度越小，采用該方法計算所得的噴灑面積越準確，直線飛行時理論計算結(jié)果與實際噴灑面積一致。

從上面兩種作業(yè)面積計算方式可以看出，根據(jù)接收到的噴灑狀態(tài)、飛機的飛行位置、飛行速度等信息，可以按照飛行架次、飛行時間等條件統(tǒng)計出植保作業(yè)面積，并最終計算出整個作業(yè)過程中總的作業(yè)量。進一步地，還可以生成飛機施藥作業(yè)情況報告。例如，每一個作業(yè)周期結(jié)束之后，可生成飛機施藥作業(yè)情況報告，包含作業(yè)面積、作業(yè)時長、作業(yè)里程等信息，使工作人員系統(tǒng)的了解整個噴灑作業(yè)過程。

在一種可選實施方式中，所述服務(wù)器還包括：第三計算模塊以及選擇模塊；

所述第三計算模塊，用于根據(jù)所述飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)送的飛機速度數(shù)據(jù)計算飛機的速度波動變化量是否超過預(yù)設(shè)臨界值，并在確定飛機的速度波動變化量超過預(yù)設(shè)臨界值時，向所述選擇模塊發(fā)送觸發(fā)信號，以使所述選擇模塊選擇第二計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

所述選擇模塊，用于在接收到所述速度檢測單元發(fā)送的觸發(fā)信號后，選擇第二計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

其中，所述選擇模塊還用于在未接收到所述速度檢測單元發(fā)送的觸發(fā)信號時，選擇第一計算模塊計算飛機在噴灑過程中的作業(yè)面積；

其中，飛機的速度波動變化量d(v)通過以下公式三獲?。?/p>

其中，vk表示第k個采樣時刻飛機的速度，vm表示第m個采樣時刻飛機的速度，n表示飛機施藥過程中共有n個采樣時刻。

可以理解的是，飛機在大面積作業(yè)時，其飛行狀態(tài)一般相對穩(wěn)定，飛行速度較為均勻，故優(yōu)先第一計算模塊，也即采用動態(tài)速度積分的方法計算噴灑面積。而當檢測到速度波動變化量d(v)超過臨界值時，則可以考慮采用第二計算模塊，也即采用靜態(tài)路線計算法計算噴灑面積。

可見，在本可選實施方式中，為了保證作業(yè)面積計量結(jié)果的準確性，設(shè)置了選擇模塊，以便根據(jù)飛機的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)選擇與該飛行狀態(tài)對應(yīng)的作業(yè)面積計算方法，以保證面積計量結(jié)果的準確性。

在一種可選實施方式中，第一計算模塊或第二計算模塊在確定第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)spk時用于根據(jù)以下公式四以及對應(yīng)的判斷策略進行確定：

若m1為真，則表示飛機處于正常的噴灑狀態(tài)，spk為1；

若m2為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，飛機未處于正常作業(yè)的飛行狀態(tài)，spk為0；

若m3為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，噴頭出現(xiàn)漏水或壓力傳感器出現(xiàn)問題，spk為0；

若m4為真，則表示噴灑狀態(tài)異常，噴頭出現(xiàn)堵塞或流量傳感器出現(xiàn)異常，spk為0；

其中，pk表示第k個采集時刻壓力傳感器采集的噴灑壓力，po表示壓力傳感器的開啟閾值；rk表示第k個采集時刻流量傳感器采集的噴灑流量，r0表示流量傳感器的開啟閾值；vk表示第k個采集時刻gnss采集的飛行速度，vo表示飛行速度閾值。

在一種可選實施方式中，第一計算模塊或第二計算模塊在判斷出第k個采集時刻飛機的噴灑狀態(tài)spk異常時，根據(jù)m2、m3、m4的真假結(jié)果向機載顯示單元發(fā)送噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因，以供機載顯示單元將噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因進行顯示；

其中，噴灑狀態(tài)出現(xiàn)異常的原因包括飛機未處于正常作業(yè)的飛行狀態(tài)、噴頭出現(xiàn)漏水或壓力傳感器出現(xiàn)問題、噴頭出現(xiàn)堵塞或流量傳感器出現(xiàn)異常。

可以理解的是，飛機的噴灑幅度(簡稱噴幅)直接與飛機的作業(yè)量或作業(yè)面積相關(guān)。因此在計算飛機的作業(yè)面積時，首先需要知道飛機的噴幅。

在一種可選實施方式中，所述噴幅fk與噴桿長度l、噴頭類型s、噴桿與地面植物冠層的距離hk、噴灑壓力pk和噴灑流量rk有關(guān)，即fk＝f(l,s,hk,pk,rk)；

其中，在獲取噴幅fk時，先獲取噴頭類型s，然后在與該噴頭類型s對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中查找與獲取的噴灑壓力pk、噴灑流量rk、噴桿與地面植物冠層的距離hk對應(yīng)的噴灑幅度fk1，然后根據(jù)查找得到的噴灑幅度fk1和噴桿長度l獲取噴幅fk；

可以理解的是，由于噴桿長度l與噴幅fk成正比例的關(guān)系，因此可以將噴桿長度l與噴灑幅度fk1相乘得到噴幅fk。此外，也可以先獲取噴桿上安裝的噴頭數(shù)量，然后根據(jù)噴頭數(shù)量、噴頭間距以及噴灑幅度fk1計算噴幅fk。例如，將噴灑幅度fk1乘以噴頭數(shù)量，然后再加上多個噴頭間距即可得到噴幅fk。

其中，預(yù)先建立與多種預(yù)設(shè)類型噴頭一一對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫中存儲有對應(yīng)類型的噴頭在不同的噴灑壓力pk、不同的噴灑流量rk、不同的噴桿與地面植物冠層的距離hk下對應(yīng)的噴灑幅度fk1。

可以理解的是，預(yù)先通過大量實驗，可以獲取到多種常用型號的噴頭的相關(guān)噴灑參數(shù)并保存于相關(guān)數(shù)據(jù)庫中，然后結(jié)合機載監(jiān)管控制單元獲取到的實時噴灑壓力、流量、噴桿與地面植物冠層的距離、噴桿長度等信息，得出作業(yè)飛機實時的有效作業(yè)噴幅，將有效作業(yè)噴幅用于作業(yè)面積計算。

在一種可選實施方式中，參見圖6，所述服務(wù)器還包括：實時監(jiān)控模塊、作業(yè)回放模塊、任務(wù)統(tǒng)計模塊和任務(wù)管理模塊；

所述實時監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控正在作業(yè)的目標作業(yè)飛機的各項作業(yè)數(shù)據(jù)；所述各項作業(yè)數(shù)據(jù)包括安裝在目標作業(yè)飛機上的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置獲取的噴灑狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、飛機作業(yè)的位置、速度、航向及飛行高度數(shù)據(jù)以及噴桿與地面植物冠層的距離數(shù)據(jù)；

所述作業(yè)回放模塊，用于查看某一預(yù)設(shè)時間段內(nèi)指定飛機的施藥作業(yè)狀態(tài)，進行施藥作業(yè)狀態(tài)回放；

可以理解的是，所述作業(yè)回放模塊可以將噴灑狀態(tài)與飛機飛行軌跡相結(jié)合生成作業(yè)路線圖，并以不同的顏色將作業(yè)區(qū)域與非作業(yè)區(qū)域區(qū)分開，以使工作人員能夠直觀有效的對漏噴的區(qū)域重新噴灑；

所述任務(wù)統(tǒng)計模塊，用于當每一架次的飛機作業(yè)結(jié)束之后，自動計算每一架次飛機的作業(yè)面積，以及當整個作業(yè)周期結(jié)束后，自動計算出整個作業(yè)周期的作業(yè)面積，并根據(jù)需要生成電子版飛機施藥作業(yè)情況報告；

所述任務(wù)管理模塊，用于添加作業(yè)任務(wù)及任務(wù)使用的飛機編號與設(shè)備編號。

本發(fā)明實施例提供的所述服務(wù)器用于管理對應(yīng)的飛機施藥作業(yè)任。例如利用任務(wù)管理模塊添加作業(yè)任務(wù)及任務(wù)使用的飛機編號與設(shè)備編號。在任務(wù)添加完成之后，當植保飛機處于作業(yè)狀態(tài)時，通過實時監(jiān)控模塊可以實時監(jiān)控當前作業(yè)的各項植保作業(yè)參數(shù)以及當前的作業(yè)位置區(qū)域，當植保飛機作業(yè)完成之后，其所有的相關(guān)數(shù)據(jù)均會保存下來，通過作業(yè)回放模塊可查看某一時間段內(nèi)指定飛機的作業(yè)狀態(tài)，進行作業(yè)狀態(tài)回放。此外，所述服務(wù)器還還具有任務(wù)統(tǒng)計功能，利用利用任務(wù)統(tǒng)計模塊進行任務(wù)統(tǒng)計。例如當每一個架次的飛機作業(yè)結(jié)束之后，任務(wù)統(tǒng)計模塊會自動計算出每一個架次的植保作業(yè)面積，當整個作業(yè)周期結(jié)束后，任務(wù)統(tǒng)計模塊將自動計算出整個作業(yè)周期的作業(yè)面積，并根據(jù)需要生成電子版飛機施藥作業(yè)情況報告。

根據(jù)上述描述可知，本發(fā)明提供的飛機噴灑狀態(tài)監(jiān)測裝置以及飛機施藥作業(yè)面積計量系統(tǒng)，能夠協(xié)助工作人員實時查看到飛機在作業(yè)時的作業(yè)狀態(tài)及作業(yè)區(qū)域，并在作業(yè)結(jié)束后完成作業(yè)面積等相關(guān)信息的統(tǒng)計，以便更好的完成農(nóng)業(yè)飛機施藥作業(yè)的各方面工作。具體地，本發(fā)明提供一種有效的噴灑狀態(tài)檢測方式，能夠?qū)崟r準確的判斷飛機施藥作業(yè)的當前的噴灑狀態(tài)。此外，本發(fā)明獲取飛機距離植物冠層的高度信息，作業(yè)過程中的飛行高度直接影響植保作業(yè)的效果，將距離冠層的高度數(shù)據(jù)實時展示給飛行駕駛員，協(xié)助其調(diào)整飛機的作業(yè)高度，并將數(shù)據(jù)打包發(fā)送到遠程服務(wù)器。進一步地，本發(fā)明還提供一種有效的作業(yè)狀態(tài)圖，結(jié)合檢測到的噴灑狀態(tài)，使得飛機上的工作人員以及地面人員能夠?qū)崟r地看到當前飛機植保作業(yè)的狀態(tài)、飛機的飛行軌跡，并且在植保作業(yè)完成之后，能夠在地圖上清晰的看到植保作業(yè)區(qū)域，供相關(guān)人員判斷植保過程中是否存在重復(fù)作業(yè)或者未作業(yè)區(qū)域。進一步地，本發(fā)明還能夠計算出在所有區(qū)域內(nèi)單位面積上的噴灑量，協(xié)助工作人員調(diào)整藥液或肥料等的噴灑濃度，進一步提高植保作業(yè)的有效性。進一步地，本發(fā)明還提供一種飛機施藥作業(yè)量統(tǒng)計方法，能夠及時有效的統(tǒng)計出每個架次的植保作業(yè)面積、作業(yè)時間、作業(yè)里程等，并在全部植保作業(yè)完成之后生成整個作業(yè)過程的報表，以提供比較全面的飛機施藥作業(yè)報告。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。