[发明专利]一种无人机精准流量控制系统及方法

权利要求书

1.一种无人机精准流量控制系统，其特征在于，包括无人机控制系统和喷洒系统，所述喷洒系统用于根据无人机控制系统发出的喷洒控制信号进行药物喷洒；所述喷洒系统包括喷洒装置、喷洒控制模块和喷洒检测模块，所述喷洒装置包括药箱、隔膜泵、离心喷头；所述喷洒检测模块用于实时检测无人机药物喷洒过程中喷液瞬时流量和药箱中药液的液位，并将检测结果发送给喷洒控制模块；所述喷洒控制模块与无人机控制系统之间有数据交互，喷洒控制模块接收无人机控制系统发出的喷洒控制信号，并根据喷洒控制信号及喷洒检测模块反馈的实时检测结果对隔膜泵进行控制；所述喷洒检测模块包括电磁流量计，电磁流量计用于实时检测喷液瞬时流量和药箱中的液位。

2.根据权利要求1所述的无人机精准流量控制系统，其特征在于，所述电磁流量计包括测量管、磁场激励控制器、电极激励控制器和信号处理系统；测量管外壁上方和下方均设有励磁线圈，测量管内壁上设有一对对称设置的长弧形测量电极，长弧形测量电极的顶部为测量端，长弧形电极的底部为激励端；所述磁场激励控制器用于控制励磁线圈产生的磁场，所述电极激励控制器用于控制长弧形测量电极激励端上的电势；两个长弧形电极的中心连线方向、励磁线圈产生的磁场方向与测量管中液体方向相互垂直。

3.根据权利要求2所述的无人机精准流量控制系统，其特征在于，所述长弧形测量电极的激励端不低于测量管可测非满管液位的最小值对应的管壁点。

4.根据权利要求3所述的无人机精准流量控制系统，其特征在于，所述长弧形测量电极的激励端设置在测量管直径1/10的高度处。

5.根据权利要求4所述的无人机精准流量控制系统，其特征在于，所述电磁流量计采用由励磁激励和电压激励构成的双激励工作周期机制；励磁激励周期下，关闭电压激励，利用电磁流量计励磁周期完成一次测量管内流体流量的测量，得到流量数据；电压激励周期下，关闭励磁激励，使测量管内磁场B=0，完成一次测量管内流体液位的测量。

6.根据权利要求5所述的无人机精准流量控制系统，其特征在于，所述电磁流量计进行测量管内液位高度测量的方法为：关闭励磁激励，使测量管内磁场B=0，在长弧形测量电极的激励端上施加电压幅值恒定的交流信号，通过测量管内液体的耦合，在长弧形测量电极的测量端得到反应液位高度变化的电压信号，所述电压信号与测量管内液体液位成单值对应关系，采用信号处理系统对电压信号进行处理，得到测量管内液位高度。

7.一种利用权利要求1～6任一所述无人机精准流量控制系统进行药物喷洒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1） 通过无人机控制系统设置无人机药物喷施的作业区域、每个作业区域对应的喷施流量参数以及药箱预设最低液位参数；

（2）无人机根据定位信息飞抵第一指定作业区域，无人机控制系统发送喷洒控制信号至喷洒控制模块，喷洒控制模块根据接收的喷洒控制信号启动隔膜泵进行喷洒；

（3）喷洒过程中，喷洒检测模块的电磁流量计实时检测喷液瞬时流量信号和药箱的液位信号，并将检测的流量信号和液位信号发送至喷洒控制模块，喷洒控制模块根据喷洒检测模块反馈的流量信号实时调节隔膜泵流量参数，使其符合或接近目标喷施量要求；

（4）喷洒过程中，喷洒控制模对喷洒检测模块反馈的实时液位信号进行处理分析，当发现药箱液位达到预设最低液位时，喷洒控制模块关闭隔膜泵，并发出液位报警信号至无人机控制系统，无人机控制系统接收到液位报警信号后，控制无人机返航补加药液，并记录断点位置坐标；无人机补加药液后根据定位信息飞抵断点坐标位置，继续喷施；

（5）第一指定作业区域喷洒完成后，关闭隔膜泵，采用喷洒检测模块检测药箱液位信号并将液位信号发送至喷洒控制模块，喷洒控制模块对液位信号进行处理分析，当发现药箱液位达到预设最低液位时，发出液位报警信号至无人机控制系统，无人机控制系统接收到液位报警信号后，控制无人机返航补加药液；当发现药箱中液位高于预设最低液位时，无人机飞抵下一指定作业区域继续进行喷洒；

（6）重复上述步骤（2）-（5）直至完成所有作业区域的喷洒任务，无人机返航。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（1）中针对每个作业区域的制备特点，利用无人机控制系统设置每个作业区域的无人机的飞行路线和巡航轨迹，确保喷施覆盖整个区域，喷施过程不出现重叠飞行轨迹。