道路花卉5G智能移动喷药系统及喷药方法
技术领域
本发明涉及作业设备领域，具体地，涉及一种道路花卉5G智能移动喷药系统及喷药方法。
背景技术
在城市道路绿化带中存在着间隔分布的各种花卉，其病虫防治是市政绿化养护的重要工作之一，具有工作量大、花卉品种多样、农药毒性大等特点。对于城市道路花卉进行病虫施药防治来说，针对城市道路绿化带中间隔分布的不同花卉进行定点、定量、安全地喷药是其作业任务的关键。
当前城市道路花卉施药方式主要有人工喷药和大型专用施药车辆两种。专利文献CN201274721公开了一种多功能绿化喷洒车，在汽车二类底盘上设置了车厢大平台，并在该车厢大平台上增设折叠举升装置，其折叠举升装置的大臂，将车厢大工作平台和中间喷洒装置有机结合，使二类汽车底盘、罐体和高空举升装置一体化，形成可进行绿化喷洒、药物喷洒，树木修剪管理，树木、花卉搬运的工作环境，大大提高了本实用新型的使用效率。
一方面，采用人工喷药的方式可以针对不同的花卉定点、定量的针对性喷洒，但是其效率低、且高毒性的农药对工人健康存在危险。另一方面，采用大型专用施药车辆的方式适用于绿化带的连续喷洒防治，缺乏灵活性，无法实现绿化带中间隔的花卉、不同品种的花卉定点防治，同时，这种自动喷药的设备的智能化程度要求非常高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种道路花卉5G智能移动喷药系统及喷药方法。
根据本发明提供的一种道路花卉5G智能移动喷药系统，包括：智能移动喷药小车1、5G通信基站2和远程交互辅助控制系统3，所述智能移动喷药小车1通过所述5G通信基站2与所述远程交互辅助控制系统3通信连接，所述远程交互辅助控制系统3能够通过所述5G通信基站2遥控所述智能移动喷药小车1;其中，
所述智能移动喷药小车1采集道路图像信息、花卉图像信息以及花卉的位置坐标信息，并通过所述5G通信基站2将采集到的信息传输至所述远程交互辅助控制系统3;
所述远程交互辅助控制系统3根据输入的喷药区域标示，结合获取的信息计算出喷药区域信息，并通过所述远程交互辅助控制系统3将喷药区域信息传输至智能移动喷药小车1;
智能移动喷药小车1根据获取的喷药区域信息进行测量，得到喷药区域的真实位置信息，通过所述5G通信基站2将真实位置信息传输至所述远程交互辅助控制系统3。
优选地，所述智能移动喷药小车1包括：车载5G通信模块6、视觉识别系统7、激光雷达定位系统8和移动喷药小车中央电子控制单元14;
所述车载5G通信模块6与所述5G通信基站2通信连接;
所述视觉识别系统7和所述激光雷达定位系统8分别与所述移动喷药小车中央电子控制单元14电连接;
所述视觉识别系统7与所述激光雷达定位系统8的探测段并列设置，通过可旋转机构沿360度周向自由旋转。
优选地，所述智能移动喷药小车1还包括：移动喷药小车平台4、储药罐9、喷药电泵10、喷药导管11、姿态可调喷药臂12和喷头13;
储药罐9连接在移动喷药小车平台4上，储药罐9上设置有喷药电泵10，喷药电泵10的输出端通过喷药导管11连接姿态可调喷药臂12，喷头13设置于姿态可调喷药臂12的末端;
所述喷药电泵10、姿态可调喷药臂12。
优选地，所述智能移动喷药小车1还包括：驱动电机，所述驱动电机与车轮驱动连接，所述驱动电机与小车控制模块ECU16电连接，所述小车控制模块ECU16与所述车载5G通信模块6电连接。
优选地，所述智能移动喷药小车1还包括支撑平台5，支撑平台5固定在移动喷药小车平台4上，支撑起车载5G通信模块6、视觉识别系统6、激光雷达定位系统7与喷药臂12。
优选地，远程交互辅助控制系统3包括：远程5G通信模块17、远程交互控制单元ECU18、远程辅助控制器19和显示屏20;
远程5G通信模块17与所述5G通信基站2通信连接;
远程交互控制单元ECU18分别通过信号线与远程辅助控制器19和显示屏20相连。
根据本发明提供的一种道路花卉5G智能移动喷药系统的喷药方法，包括采用权利要求1至6任一项所述的道路花卉5G智能移动喷药系统，执行步骤：
移动步骤：远程交互辅助控制系统3通过5G通信基站2控制智能移动喷药小车1移动;
喷药区域识别步骤：智能移动喷药小车1根据获取的喷药区域信息测量喷药区域的真实位置信息;
喷药控制步骤：远程交互辅助控制系统3根据人工操控获取相应的喷药控制信号控制智能移动喷药小车1进行喷药。
优选地，所述移动步骤包括：
远程交互辅助控制系统3通过5G通信基站2向智能移动喷药小车1发送目标移动信号，智能移动喷药小车1根据接收到的目标移动信号向目标点移动，并实时反馈采集的道路图像信息、花卉图像信息以及花卉的位置坐标信息。
优选地，所述喷药区域识别步骤包括：
智能移动喷药小车1将采集的道路图像信息、花卉图像信息以及花卉的位置坐标信息通过5G通信基站2传输至远程交互辅助控制系统3，远程交互辅助控制系统3根据输入的喷药区域标示，结合获取的信息计算出喷药区域信息，并通过所述远程交互辅助控制系统3将喷药区域信息传输至智能移动喷药小车1，智能移动喷药小车1根据获取的喷药区域信息进行测量，得到喷药区域的真实位置信息。
优选地，所述喷药控制步骤包括：
智能移动喷药小车1通过所述5G通信基站2将真实位置信息传输至所述远程交互辅助控制系统3，所述远程交互辅助控制系统3根据人工操控获取相应的喷药控制信号，并将喷药控制信号通过所述5G通信基站2传输至智能移动喷药小车1，智能移动喷药小车1根据喷药控制信号进行喷药。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明在5G实时通信信号传输的基础上，设计了集智能移动喷药小车与远程交互辅助控制系统于一体的城市道路花卉5G智能移动喷药系统，通过5G通信系统的实时交互信息传递，可以实现移动喷药小车上视觉识别系统、激光雷达定位系统、喷药系统与远程交互辅助控制系统的实时交互控制，可以实现移动喷药小车的智能定位、路边花卉喷药区域的辅助识别与喷药量的实时控制，实现喷药作业灵活性与安全性的融合。
2、本发明中的远程交互辅助控制系统，通过人工辅助标志目标移动位置和目标花卉喷药区域，实现了城市道路花卉非均匀间隔分布下的不确定距离的定位移动以及不同种类大小花卉喷药区域的识别，解决了任务多变性、环境不确定性下的喷药小车移动与喷药量的智能控制;采用人工手动标志物远程辅助图像识别辅助激光雷达实时测量的喷药区域识别方法，提高了花卉喷药区域大小与位置识别的准确性，可减小移动喷药小车中央控制器的智能等级要求，降低控制器成本的同时可以大大提高移动喷药小车的响应速度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种城市道路花卉5G智能移动喷药系统结构图。
图2为本发明的喷药流程图。
图3为本发明圈出目标花卉的喷药范围的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种基于云信息库的服务机器人自适应抓取系统，包括智能移动喷药小车1、5G通信基站2、远程交互辅助控制系统3，其中远程交互辅助控制系统3位于市政办公室，远程交互辅助控制系统3与道路上作业的智能移动喷药小车1通过位于道路边的公用5G通信基站2相连，实现基于5G信号的实时通信与控制。
如图1所示，智能移动喷药小车1，包括移动喷药小车平台4、支撑平台5、车载5G通信模块6、视觉识别系统7、激光雷达定位系统8、储药罐9、喷药电泵10、喷药导管11、姿态可调喷药臂12、喷头13、移动喷药小车中央电子控制单元ECU14，其中支撑平台5固定在移动喷药小车平台4上，支撑起车载5G通信模块6、视觉识别系统6、激光雷达定位系统7与喷药臂12;车载5G通信模块6位于支撑平台5顶端，实现智能移动喷药小车1与道路边公用5G通信基站2的通信传输;视觉识别系统7与激光雷达定位系统8并列位于支撑平台5与车载5G通信模块6之间，通过可旋转机构与支撑平台5相连，可沿360度周向自由旋转，视觉识别系统7采集道路和路边花卉图像，激光雷达定位系统9可实现移动喷药小车平台4与物体之间距离的测量;储药罐9固结在移动喷药小车平台4上，喷药电泵10通过喷药导管11分别于储药罐9与姿态可调喷药臂12相连，喷头13位于喷药臂12末端，喷药控制模块ECU15控制喷药电泵10的运转，可实现喷药的启停与喷药量的调节;移动喷药小车1的移动通过小车控制模块ECU16控制。
喷药控制模块ECU15控制喷药电泵10的运转，可实现喷药的启停与喷药量的调节。智能移动喷药小车1的移动通过小车控制模块ECU16控制，小车控制模块ECU16根据接收到的遥控信号控制智能移动喷药小车1移动。
考虑到风速对喷药的影响，本发明还在智能移动喷药小车1上设置有风速传感器，将实时检测的风速同时传输给喷药控制模块ECU15和远程交互辅助控制系统3，实现根据风速进行自动、人工调整喷药策略。具体的，在自动调整下，若风速大于第一预设值且小于第二阈值时，喷药控制模块ECU15可以控制喷药电泵10增加喷射压力，从而克服风速的影响;若风速大于等于第二预设值时，喷药控制模块ECU15将风速信息传输至移动喷药小车中央电子控制单元ECU14，从而控制智能移动喷药小车1或喷药臂12移动至上风口位置从花卉的侧面进行喷药，避免药物影响过往车辆和人群;在风速小于等于第一阈值时，喷药控制模块ECU15将风速信息传输至移动喷药小车中央电子控制单元ECU14，从而控制喷药臂12移动至喷药位置的上方进行向下喷药，从而增加喷药的有效面积。
如图1所示，远程交互辅助控制系统3，包括远程5G通信模块17、远程交互控制单元ECU18、远程辅助控制器19、显示屏20，远程交互控制单元ECU18分别通过信号线与远程辅助控制器19和显示屏20相连，操作人员通过操作远程辅助控制器19实现对道路上作业的智能移动喷药小车1的远程交互控制。
如图2所示，城市道路花卉5G智能移动喷药系统智能移动定位过程为：初始时，位于支撑平台5顶端的视觉识别系统7通过摄像头采集路边图像获得道路和路边花卉图像信号，视觉识别系统7将采集的图像信号传递给中央电子控制单元ECU14，中央电子控制单元ECU14通过车载5G通信模块6将采集的图像信号传递给道路边的公用5G通信基站2，进而传递给远程交互辅助控制系统3，实现道路图像信息的实时传递;远程交互辅助控制系统3的远程5G通信模块17收到实时道路信息后将其传递给远程交互控制单元ECU18并实时显示至显示屏20上，操作人员通过远程辅助控制器19设定目标移动位置并通过远程交互控制单元ECU18转换为移动喷药小车1目标移动信号，远程5G通信模块17将移动喷药小车1目标移动信号通过公用5G通信基站2传递给移动喷药小车1，实现交互信息的传递。移动喷药小车1车载5G通信模块6收到目标移动信号后传递给中央电子控制单元ECU14，中央电子控制单元ECU14通过小车控制模块ECU16控制小车向目标点移动，并通过激光雷达定位系统8实时反馈小车与目标的间距，直至移动喷药小车1到达目标位置，从而实现基于5G实时通信的喷药小车1远程辅助移动定位控制。
城市道路花卉5G智能移动喷药系统远程辅助花卉喷药区域识别过程为：移动小车1到达目标位置后，位于支撑平台5顶端的视觉识别系统7通过摄像头采集路边图像获得道路和路边目标花卉图像信号，视觉识别系统7将采集的目标花卉图像信号传递给中央电子控制单元ECU14;同时，位于支撑平台5顶端的激光雷达定位系统8获得目标花卉的位置坐标信号，激光雷达定位系统8将采集的目标花卉位置坐标信号传递给中央电子控制单元ECU14;中央电子控制单元ECU14通过车载5G通信模块6将采集的目标花卉图像信号以及目标花卉位置坐标信号传递给道路边的公用5G通信基站2，进而传递给远程交互辅助控制系统3，实现目标花卉图像信息与位置信息的实时传递。远程交互辅助控制系统3的远程5G通信模块17收到实时目标花卉图像信号和位置信号后将其传递给远程交互控制单元ECU18并将目标花卉图像信息和位置信息实时的显示至远程交互辅助控制系统3的显示屏20上，如图3所示，操作人员通过远程辅助控制器19的操作手柄在显示屏20上实时显示的目标花卉图像上手动圈出目标花卉的喷药范围(花朵部分)，完成目标花卉的喷药范围的人工辅助标示，实现基于5G实时通信的目标花卉喷药范围的人工远程交互辅助识别;远程交互控制单元ECU18根据手动标示出的目标花卉喷药范围，结合激光雷达定位系统8采集的目标花卉实时位置信息换算出手动标示出的目标花卉喷药范围的实际位置、大小，实现远程辅助的目标花卉喷药区域的精确识别;远程5G通信模块17将目标花卉喷药区域信号通过公用5G通信基站2传递给移动喷药小车1，移动喷药小车1车载5G通信模块6收到目标花卉喷药区域信号后传递给中央电子控制单元ECU14，中央电子控制单元ECU14控制激光雷达定位系统8启动，通过激光雷达定位系统8针对标示出的目标花卉喷药区域进行精确测量，获得各目标花卉喷药区域的真实位置和距离，实现基于5G实时通信的人工远程辅助花卉喷药区域大小与位置的智能识别。
城市道路花卉5G智能移动喷药系统喷药量实时控制过程为：智能移动喷药小车1获得目标花卉喷药区域的大小与位置后，通过5G通信系统将目标花卉大小与距离的信号传递给远程交互辅助控制系统3，控制人员通过远程辅助控制器19控制智能移动喷药小车1上的喷药臂12接近目标物，利用5G通信系统实时地将喷药臂12向目标花卉喷药区域移动的图像与距离实时地传递给远程交互辅助控制系统3并显示至显示屏20上，操作人员通过远程辅助控制器19远程实时地控制喷药臂的移动;当喷药臂12到达目标花卉喷药点后，中央电子控制单元ECU14收到远程交互辅助控制系统3输出的喷药启动信号控制喷药电泵10启动，喷药电泵10将储药罐9的药液通过喷药导管11传输至喷药臂12末端的喷头13，实现对目标花卉喷药区域的定点药液喷洒;智能移动喷药小车1上的视觉识别系统7通过用5G通信系统实时地将喷洒状态图像传递给远程交互辅助控制系统3，操作人员利用远程辅助控制器19通过5G通信系统实时地控制智能移动喷药小车1上的姿态可调喷药臂12的位姿，实现喷头13的摆动和喷洒方向的控制;操作人员通过5G通信系统传递至显示屏20上的实时的喷洒状态图像判断喷药是否满足要求，或者根据智能移动喷药小车1上的流量计获取喷药量的多少，当判断喷药量到达目标值时，操作人员利用远程辅助控制器19通过5G通信系统控制智能移动喷药小车1上的喷药电泵10停止，从而实现目标花卉喷药区域的喷药量的实时控制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
