[发明专利]一种生态维护无人机

权利要求书

1.一种生态维护无人机，特征在于：包括磁悬浮支架（1）、杀虫装置（2）、摄像头（3）、红外检测装置（4）、空气进风通道（5）、培养基装置（6）、太阳能电池板（7）、载接体（8）、电控阀门、控制系统，杀虫装置（2）、摄像头（3）、红外检测装置（4）、培养基装置（6）均设置在无人机上的载接体（8）上，杀虫装置（2）、摄像头（3）、红外检测装置（4）、培养基装置（6）、太阳能电池板（7）均与控制系统的单片机连接，电控阀门设置在机体上的杀虫装置（2）、空气进风通道（5）、培养基装置（6）处，控制各部分的连通状态；通过设置在无人机上的摄像头（3）和红外检测装置（4）来检测地区段的害虫数据，将害虫数据传送到控制系统，由控制系统来指引无人机的路径导航，由杀虫装置（2）来对害虫进行诱捕杀灭，并由杀虫装置（2）上的集虫装置来对死亡害虫进行收集，由摄像头（3）来对死亡害虫进行计数和地区段的农作物生长情况进行拍照上传到控制系统的单片机，由单片机将采集信息通过无线通讯模块与PC数据端和手持数据接收端进行数据交流分析，空气中的花粉孢子尘粒通过空气进风通道（5）进入到培养基装置（6）实现捕捉和短暂性的培养，进而来为农林植株培育研究和农作物生长提供一定的条件，由无人机上设置的磁悬浮支架（1）来完成无人机的安全降落；

在无人机的机身下部设置有载接体（8），载接体（8）的尺寸小于无人机的机身，载接体（8）设置为长方体的盒装，载接体（8）通过四根连接柱来与无人机的机身连接，在与无人机的机身连接处设置有橡胶减震胶垫，通过橡胶减震胶垫来减少机身与载接体（8）之间的振动性，此外在载接体（8）的内底部设置有橡胶减震垫片用于平衡振动，橡胶减震垫片的上面放置培养基装置（6），载接体（8）用于载接包括杀虫装置（2）、摄像头（3）、红外检测装置（4），且杀虫装置（2）、摄像头（3）、红外检测装置（4）均通过连接件与载接体（8）之间实现了牢固的连接；

所述的培养基装置（6）包括：玻璃盖板（601）、风道（602）、过滤空气通道（603）、载玻片（604）、培养基（605）、培养盒（606）、出风口（607）、电控门（608），培养基装置（6）的上部设置玻璃盖板（601），玻璃盖板（601）是对培养基（604）进行一定的保护措施，在玻璃盖板（601）的下部设置了一定数量的多行多列的培养基（605），而每个培养基（605）和所放置培养基（605）的培养盒（606）均是进行过灭菌设置处理过的，培养基（605）的上部采用电控门（608）将培养基（605）和上部的载玻片（604）进行相隔，电控门（608）由两扇门结构组成，电控门（608）上放置有载玻片（604），采用电控阀门来控制电控门（608）的打开和关闭进而控制载玻片（604）按需落入到下方的培养基（605）进行空气花粉孢子微尘培养；

在载接体（8）上还设置了空气进风通道（5），空气进风通道（5）与所有设置在培养盒（606）壁面的风道（602）是连通的，空气进风通道（5）是接收空气，当检测装置检测到生态维护无人机所在地动植物情况与云端数据不符合或者发生病虫害情况时，空气进风通道（5）的电控阀门打开，此时生态维护无人机所在区域外界的空气中的花粉孢子进入空气进风通道（5），进而进入到培养基装置（6），在每个培养盒（605）的壁面设置有风道（602），此外，每个培养盒（606）的风道（602）均是与载接体（8）上部设置的空气进风通道（5）是连通的，当无人机到达一个地区段位置进行害虫杀灭时，空气进风通道（5）打开，此时单片机控制一个培养基装置（6）的风道（602）的电控阀门打开，每个培养基（605）都设置有一段独立通向空气进风管道（5）的风道（602），且每个培养基（605）的风道（602）与空气进风管道（5）用电控阀门来控制它们的连通状态，当一个培养基（605）的电控阀门打开使它的风道（602）与空气进风管道（5）接通时，其它的培养基（605）的风道（602）上的电控阀门不受影响保持关闭状态使得该段风道（602）不与空气进风管道（5）接通，空气进入培养基装置（6），此时空气中的尘粒落到表面涂有凡士林的载玻片（604）上，之后电控阀门控制电控门（608）打开，载有空气微尘的载玻片（604）落入液体培养基（605）内进行短暂性的培育，而所培养的载玻片（604）上的空气微粒在培养基（605）上只是作为一个简单的空气成分的观测研究对象，为研究生态维护无人机所在地区段的空气情况和物种提供一定的条件；

培养基装置（6）还设置有过滤空气通道（603）和出风口（607），当载玻片（604）没有落入培养基（605）内时，培养基（605）内的气压为一个稳定数值，在载玻片（604）落入液体培养基（605）进行培养时，电控门（608）关闭，整个培养基（605）与外界环境进行了隔离，此时培养基（605）内部的空气只有跟随载玻片（604）进入到培养基（605）上的空气，此时过滤空气通道（603）和出风口（607）关闭，当培养基（605）被观测人员拿出进行观测时，培养基装置（6）内部原来培养过程中的空气由出风口（607）的抽气泵进行抽出，而此时过滤空气通道（603）向内部通入无菌空气来维持内部气压的平衡；

该生态维护无人机的控制系统包括无线通讯模块、单片机、手持数据接收端、PC数据端，单片机设置有通信串口，通信串口与计算机连接，该生态维护无人机的摄像头（3）、红外检测装置（4）、培养基装置（6）以及电控阀门均与单片机连接，单片机接收摄像头（3）和红外检测装置（4）检测到的区段害虫数据，接收摄像头（3）采集的害虫捕杀数据以及农林生长图像数据，单片机通过通信串口接收到的信息数据传输到计算机，计算机进行数据处理之后通过通信串口传递给单片机，单片机通过接收到的计算机的数据信息来控制无人机的路径移动，通过接收到的计算机信息来控制装置的电控阀门的打开和关闭来控制生态维护无人机的杀虫装置（2）和培养基装置（6）工作；单片机接收到的信号数据通过无线通讯模块进行数据信息交换并传输到手持数据接收端，通过通信串口与PC数据端进行数据交流，进一步促使单片机和手持数据接收端以及PC数据端之间进行数据交换，手持数据接收端与PC数据端的设置将提高控制系统数据处理的效率；

杀虫装置(2)由遮光顶板(201)、黑光灯(202)、电击杀虫网(203)、蚊虫尸体收集管道(204)、集虫器、电控阀门组成，杀虫装置(2)为灯罩式的圆柱装置，上方的杀虫装置（2）通过蚊虫尸体收集管道(204)与蚊虫尸体收集管道(204)下方的集虫器连接，蚊虫尸体收集管道(204)和集虫器设置在载接体(8)的内部，电控阀门设置在集虫器的底部，也是整个杀虫装置(2)底部，电控阀门通过通断电实现阀门的开闭，杀虫装置(2)贯穿载接体(8)，当下方电控阀门打开时杀虫装置(2)上下贯通，蚊虫尸体落入下方地面，蚊虫尸体管道(204)与上方的顶板(201)直径大小相同且均大于环形设置的电击杀虫网(203)的直径，黑光灯(202)采用汞灯来进行灯光害虫诱捕，黑光灯的光波为360nm，电击杀虫网(203)采用高压电击设计，当蚊虫由于汞灯(202)的诱惑进入到电击杀虫网(203)会触及到电击杀虫网(203)而被杀灭，并进入下方的蚊虫尸体管道(204)进而储存在蚊虫尸体管道(204)的下方设置的集虫器内，集虫器设置在载接体(8)的下底面，集虫器的下方设置了电控门，当集虫器内储存预先设定一定数量的蚊虫后，电控阀门打开，尸体由电控阀门落到对应尸体储集地面；

生态维护无人机的电路部分包含时钟电路、复位电路、单片机、模拟八位摄像头电路、串口通讯电路、红外检测装置（4）电路、无线通讯发射电路、无线通讯接收电路、杀虫装置（2）中的黑光灯电路、电控阀门、太阳能电池板（7），所用单片机型号为AT89C51，红外检测装置（4）为PIR，电控阀门由单片机控制直流电机来开关，无线通讯模块分为发射部分和接受部分，黑光灯（202）为汞灯；摄像头（3）的型号为OV6620，由八个开关分别与单片机的P1.0—P1.7相连来模拟摄像头的八位输入；单片机将由摄像头（3）、红外检测装置（4）传递来的电信号进行处理，确认害虫的位置后，由无人机的载接体（8）上所带黑光灯（202）引诱害虫，由电击杀虫网（203）将害虫杀死，害虫死亡后，由集虫器（205）收集尸体最后由单片机传递信号控制电控阀门开关，收集害虫的尸体在无人机降落到地面后运输到地面上；

其控制方法包括如下步骤：

步骤1：设置在无人机的载接体上部的红外检测装置通过红外热感来检测区域内的病虫害数据，此外，摄像头也通过拍照来采集一个地区段的害虫数据，红外检测装置和摄像头将检测到的害虫数据传输到控制端，由控制端来指引无人机的飞行系统进行路径移动；

步骤2：生态维护无人机飞到特定区域进行固定工作，此时设置在无人机的载接体上的诱虫装置开始工作，诱虫装置的汞灯发光，外界的害虫由于灯光的引诱，飞向了诱虫装置，在触及到诱虫装置的电击杀虫 网后被击落捕杀；

步骤3：捕杀的害虫尸体通过尸体收集管道进入到集虫器，当集虫器的集虫数量达到预先设量时，由单片机控制电控阀门将尸体从下方通道运输到无人机的机体外部的特定地面；

步骤4：在生态维护无人机进行工作时，当摄像头以及红外检测装置检测到生态维护无人机所在地区段的动植物的生长情况与PC数据端不相符合时，载接体上设置的空气进风通道通过电控阀门打开，空气会进入空气进风通道，此时单片机会控制培养基盒上控制风道开闭的电控阀门打开或者关闭，此时空气的微粒由进风通道进入到培养盒内部的载玻片上进行生态维护无人机所在地区的空气微粒采集；

步骤5：在生态维护无人机完成了生态维护无人机所在地区的装置工作时，载玻片完成空气微粒采集，单片机控制关闭该培养盒的风道，此时电控门打开，培养盒内部的载玻片落入到下方设置的液体培养基内进行生态维护无人机所在地段的空气微粒短暂性培养；

步骤6：在整个培养过程中，为保证培养不受影响，装置的通风口和进风口关闭，在一段时间后，工作人员通过控制端的控制使无人机降落地面，由工作人员来打开培养盒取出培养基，此时设置在培养基上的通风口由抽气泵将内部空气抽出，再由空气过滤通道向内部通入过滤空气来保证装置的气压平衡和方便下一个培养基的设置和空气微粒培养；

步骤7：生态维护无人机在整个工作过程中，由无人机上设置的的太阳能电池板以及无人机自身充电电源来为无人机的装置提供电能，而控制模块根据无人机上的装置工作来对无人机的工作的采集信息进行储存实时分析处理。