一種智能行走噴藥系統及其採集數據、配藥和噴藥方法與流程
2024-02-02 23:52:15 3
本發明屬於噴藥系統領域，具體涉及一種智能行走噴藥系統及其採集數據、配藥和噴藥方法。
背景技術：
規模化種植基地常用到桁架式噴灌機，可分為平移式噴灌機和中心支軸式噴灌機，灌溉水通過噴灌設備輸送、分配到田間，都是在有控制的狀態下工作的，可以根據供水條件和作物需水規律進行供水；噴灌系統的機械化程度高，不需要人工打埂、修渠，可以大大降低灌水勞動強度，節省大量的勞動力；提高耕地利用率，採用噴灌可以大大減少田間內部溝渠、田埂的佔地，增加了實際播種面積。
但現有技術的噴灌機適合給土壤大量澆水，葉面上沾水所佔比例極小、霧化程度低，雖可隨水向土壤施用肥料或農藥，但不適用於葉面噴施農藥和肥料，因為現有技術桁架噴灌機的流量控制、噴嘴設計、行走方式等是針對噴水的設計，現有噴水方式比較粗獷，耗水量較大，而當應用於噴藥時，會導致噴藥如噴水一樣，進而導致噴藥過量而傷害作物，難以實現精細、均勻噴藥，因而現有噴灌機的噴水管路因流量控制、噴頭設計、行走方式控制等方面的不足導致難以應用於作物葉面噴藥。
另外，桁架噴灌機在田間行走時，行走的設備碾壓土地形成多個行走通道，同時桁架噴灌機行走時不可避免地會剮蹭行走通道兩側的農作物，使行走通道兩側的農作物受到傷害。而對於行走通道以及行走通道兩側受到傷害的農作物，卻很少有消毒噴藥，導致病蟲害通過行走通道以及行走通道兩側的受到傷害的農作物傳播，使得噴藥效果大大折扣。
同時，在農作物在遠程智能管理方面雖有案例，但只是將監控檢測裝置固定置於監控區的一處或多處，這樣實際上只是對固定的一處或多處的農作物樣本進行監控採樣分析，而不能動態收集監控區的農作物狀態數據，因而作物樣本數據的隨機性大大降低，數據難以反映作物的真實情況，而目前動態收集作物狀態數據還是依靠人工在作物區行走採集獲得，這樣工作方式在面對大面積作物區域時無疑是難以實現的，更是耗費大量人力。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種智能行走噴藥系統及其採集數據、配藥和噴藥方法，遠程聯動控制或單獨控制噴藥，並可同時採集農作物蟲害情況和土壤數據。
為實現以上目的，本發明採用如下技術方案：
一種智能行走噴藥系統，包括多個塔架，所述塔架底部設有行走輪和驅動電機，所述行走輪和所述驅動電機通過傳動裝置連接；
所述智能行走噴藥系統還包括多個噴藥主管道、多個霧化噴頭、多個電磁閥和控制機；其中，所述噴藥主管道設置在相鄰的所述塔架之間，所述噴藥主管道的兩端分別設置在相鄰的兩個所述塔架上，所述噴藥主管道的兩端高度可調，所述噴藥主管道之間通過柔性連接管道連接，相鄰所述塔架之間的所述噴藥主管道上設有至少一個噴藥支管道，所述噴藥支管道的噴藥端設有至少一個霧化噴頭；
所述電磁閥設置在相鄰所述塔架之間的所述噴藥主管道的進液端，所述驅動電機和所述電磁閥分別連接至所述控制機。
進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括行走通道消毒主管道，所述行走通道消毒主管道沿所述噴藥主管道方向設置在所述塔架上，所述塔架上還設有行走通道消毒支管道，所述行走通道消毒支管道連接至所述行走通道消毒主管道，所述行走通道消毒支管道的噴藥端設有至少一個所述霧化噴頭，所述行走通道消毒主管道的進液端設有所述電磁閥，所述電磁閥連接至所述控制機。
進一步地，所述噴藥支管道和所述行走通道消毒支管道上分別設有所述電磁閥，所述電磁閥連接至所述控制機。
進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括中控終端，所述中控終端和所述控制機均設有無線通信模塊，所述控制機和所述中控終端之間無線通信連接。
進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括可插入土壤的伸縮式土壤傳感器、溫溼度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器和風速傳感器，所述伸縮式土壤傳感器、所述溫溼度傳感器、所述光照傳感器、所述雨量傳感器和所述風速傳感器分別連接至所述控制機；
其中，
所述伸縮式土壤傳感器設置於所述塔架底部，所述伸縮式土壤傳感器包括土壤溫溼度傳感器、土壤PH值傳感器、土壤含水量傳感器和土壤鹽分傳感器中的一種或多種；
所述溫溼度傳感器、所述光照傳感器、所述雨量傳感器和所述風速傳感器分別設置於所述塔架上。
進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括至少一個攝像裝置，所述攝像裝置設置在所述塔架上。
進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括配藥系統，所述配藥系統包括多個配藥器、多個配藥泵、貯藥器、注水泵以及輸藥泵，所述配藥器、所述配藥泵和所述貯藥器依次通過管道連接，所述注水泵通過管道連接至所述貯藥器，所述貯藥器通過管道連接至所述輸藥泵，所述輸藥泵通過管道連接至首端所述塔架上所述噴藥主管道的進液端接口和/或所述行走通道消毒主管道的進液端接口，所述配藥泵、所述注水泵和所述輸藥泵分別連接至所述控制機。
進一步地，所述輸藥泵與首端所述噴藥主管道的進液端接口之間的管道上還設有洩壓閥，所述洩壓閥的洩壓接口通過管道連接至所述貯藥器。
進一步地，所述智能行走噴藥系統為平移式噴藥系統或中心支軸式噴藥系統。
一種採集數據、配藥和噴藥方法，所述方法採用所述智能行走噴藥系統，具體步驟為：
S1、數據採集分析步驟：
所述智能行走噴藥系統行走採集作物圖像、土壤溫溼度、土壤含水量、土壤PH值、土壤含鹽量、空氣溫溼度、光照強度、風速和降雨量中的一種或多種數據，所述控制機將所述數據無線傳輸至所述中控終端；
S2、配藥步驟：
所述中控終端分析所述數據，確定給藥方案，所述控制機根據給藥方案控制對應的所述配藥器向所述貯藥器注入藥劑，並控制注水泵向所述貯藥器注水；
S3、噴藥步驟：
所述智能行走噴藥系統行走噴藥，所述霧化噴頭的噴藥時間與所述行走輪的行走時間比在0.01～1:1之間。
本發明採用以上技術方案，至少具備以下有益效果：
本發明針對現有技術噴灌機的噴藥缺陷，提供一種智能行走式噴藥系統，在相鄰的塔架之間設有噴藥主管道，噴藥主管道的兩端分別設置在相鄰的兩個塔架上，噴藥主管道的兩端高度可調，通過在噴藥主管道和噴藥支管道上設置電磁閥，利用控制機控制噴藥，可實現本發明智能行走噴藥；本發明還設有針對行走通道消毒的行走通道消毒主管路，在各個塔架上設有的行走通道消毒支管道及霧化噴頭，可實現對塔架行走輪、行走通道以及行走通道兩側的作物噴藥消毒，從而解決行走通道帶來的病蟲害傳播問題；同時本發明控制機與中控終端無線通信連接，通過中控終端控制可實現本發明行走採集作物數據，根據所採集的作物數據控制配藥系統配藥，然後行走噴藥；本發明還提供一種噴藥方法，實現智能採集數據、配藥和噴藥。
附圖說明
圖1為本發明一種智能行走式噴藥系統的正面示意圖；
圖2為本發明一種智能行走式噴藥系統的側面示意圖；
圖3為本發明一種智能行走式噴藥系統的控制系統示意圖；
圖4為本發明一種智能行走式噴藥系統的配藥系統示意圖。
圖中：1、塔架；2、行走輪；3、驅動電機；4、噴藥主管道；5、霧化噴頭；6、電磁閥；7、控制機；8、噴藥支管道；9、行走通道消毒主管道；10、行走通道消毒噴藥支管道；11、中控終端；12、無線通信模塊；13、伸縮式土壤傳感器；14、溫溼度傳感器；15、光照傳感器；16、雨量傳感器；17、風速傳感器；18、攝像裝置；19、配藥系統；1901、配藥器；1902、配藥泵；1903、貯藥器；1904、注水泵；1905、輸藥泵；1906、洩壓閥。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
如圖1所示，本發明提供一種智能行走噴藥系統，包括多個塔架1，所述塔架1底部設有行走輪2和驅動電機3，所述行走輪2和所述驅動電機3通過傳動裝置連接；
所述智能行走噴藥系統還包括噴藥主管道4、霧化噴頭5、電磁閥6和控制機7；其中，所述噴藥主管4道設置在相鄰的所述塔架1之間，所述噴藥主管道4的兩端分別設置在相鄰的兩個塔架1上，所述噴藥主管道4的兩端高度可調，所述噴藥主管道4之間通過柔性連接管道連接，相鄰所述塔架1之間的所述噴藥主管道4上設有至少一個噴藥支管道8，所述噴藥支管道8的噴藥端設有至少一個霧化噴頭5；
所述電磁閥6設置在相鄰所述塔架1之間的所述噴藥主管道4的進液端，所述驅動電機3和所述電磁閥6分別連接至所述控制機7。
本發明針對現有技術桁架噴灌機只能噴水，且為粗獷式噴水，如噴灌機間歇行進，淋水或灑水方式對農作物施水，各處的噴頭同時開啟，無法實現單獨控制，上述的種種缺點應用到噴藥方面，會導致農作物的噴藥不均，噴藥過量導致傷害農作物，噴藥不足導致起不到噴藥預期的效果，因而不能利用現有技術的噴水管道進行精細操作的噴藥工作。基於上述指出的缺點以及本發明背景技術中指出的確定，本發明提供一種智能行走式噴藥系統，在相鄰所述塔架1之間的所述噴藥主管道5上設有至少一個噴藥支管道6，所述噴藥支管道6的噴藥端設有至少一個霧化噴頭7，在所述噴藥主管道5的進液端設有電磁閥8，所述智能行走噴藥系統還包括控制機8，所述電機3和所述電磁閥8連接至所述控制機9，這種方式可實現本發明智能行走噴藥和控制各處霧化噴頭噴藥量，從而實現本發明精細、均勻噴藥。
如現有技術噴水的噴灌機系統具有平移式噴灌機和中心支軸式噴灌機，本發明的所述一種智能行走式噴藥系統可以設計為如圖1所示的平移式噴藥系統，也可以設計為中心支軸式噴藥系統。與平移式噴藥系統整體行進方式不同，中心支軸式噴藥系統的首端的塔架設計成轉軸式並固定在地面上，噴藥系統整體圍繞轉軸轉動行走噴藥。
相鄰的所述塔架1之間還設有所述噴藥主管道4，所述噴藥主管道4的兩端分別設置在相鄰的兩個塔架1上，所述噴藥主管道4的兩端高度可調。可調方式可通過如下方式實現，如在本發明中相鄰的所述塔架1上在同一高度相對地設置掛鈎，可根據不同農作物的高度具體設置多組相對的掛鈎，根據待噴藥的農作物的高度，將所述噴藥主管道4兩端掛在合適高度的掛鈎上。
作為另一種高度調節方式，也可以在相鄰塔架上相對地設有可調高度的滑軌裝置，可將所述噴藥主管道4兩端固定在滑軌裝置的調節端，實現噴藥主管道在相鄰塔架上的升降調節，這樣可適應不同高度的農作物。另外更優化的是將滑軌裝置設計為電動滑軌裝置，並且連接到控制機，這樣通過控制機就可調節所有的滑軌裝置，而免去通過人工去逐個調節。
本發明所述噴藥主管道4的高度調節不限於上述指出的方案，也可採用其他方式實現，如卡扣等。
如圖2所示，進一步地，所述智能行走噴藥系統還包括行走通道消毒主管道9，所述行走通道消毒主管道9沿所述噴藥主管道方向4設置在所述塔架1上，所述塔架1上還設有行走通道消毒支管道10，所述行走通道消毒支管道10連接至所述行走通道消毒主管道9，所述行走通道消毒支管道10的噴藥端設有至少一個所述霧化噴頭5，所述行走通道消毒主管道9的進液端設有所述電磁閥6，所述電磁閥6連接至所述控制機7。
可以理解的是，所述塔架1上的對行走通道消毒的所述霧化噴頭5設置位置可根據噴藥消毒目的作具體設定。例如：在設置對行走通道噴藥消毒的同時可以設置對行走輪噴藥消毒，另外，所述塔架1在行走時不可避免地會剮蹭行走通道兩側的農作物，使行走通道兩側的農作物受到傷害，因而也可以設置可以對行走通道兩側的農作物噴藥消毒。所述塔架1上的所述霧化噴頭5的設置位置不限於上述事例，可根據實際情況和需要作具體設置，從而解決行走通道帶來的病蟲害傳播問題。
如圖1和圖2所示，進一步地，所述噴藥支管道8和所述行走通道消毒支管道10上分別設有所述電磁閥6，所述電磁閥6連接至所述控制機7。
可以理解的是，在所述噴藥支管道8和所述行走通道消毒支管道10上分別設有所述電磁閥6，可實現對各個支管道的單獨控制，這樣可對本發明不同位置的所述噴藥支管道8和所述行走通道消毒支管道10進一步單獨控制噴藥，進一步實現本發明的精細、均勻噴藥。如控制各處電磁閥在行走時才控制霧化噴頭打開噴藥，避免間歇行進的行走輪在停止時仍在噴藥，導致局部噴藥過量，同時當本發明為中心支軸式桁架噴藥系統時，各個霧化噴頭位置的行走距離和行走時間是不同的，這樣就得通過電磁閥控制各個霧化噴頭的噴藥時間，才能實現農作物整體噴藥均勻。
如圖1所示，作為進一步的改進，所述智能行走噴藥系統還包括中控終端11，所述中控終端11和所述控制機7均設有無線通信模塊12，所述控制機7和所述中控終端11之間無線通信連接。
進一步的，如圖3所示，為了實現本發明智能化控制系統自動收集作物數據的手段，所述智能行走式噴藥系統還包括可插入土壤的伸縮式土壤傳感器13、溫溼度傳感器14、光照傳感器15、雨量傳感器16和風速傳感器17，所述伸縮式土壤傳感器13、所述溫溼度傳感器14、所述光照傳感器15、所述雨量傳感器16和所述風速傳感器17分別連接至所述控制機7；
其中，
所述伸縮式土壤傳感器13設置於所述塔架1底部，所述伸縮式土壤傳感器13包括土壤溫溼度傳感器、土壤PH值傳感器、土壤含水量傳感器和土壤鹽分傳感器中的一種或多種；
所述溫溼度傳感器14、所述光照傳感器15、所述雨量傳感器16和所述風速傳感器17分別設置於所述塔架1上。
可以理解的是，通過設置各種傳感器，本發明可行進式採集獲得土壤各項數據、溫溼度數據、光照數據、降雨量數據以及風速數據，對比將各傳感器固定設置於一處或多處，導致採集的數據只是針對固定的地方。本發明通過行進式動態採集數據，這樣的數據比起固定處獲得的數據有效性更強，是數據分析所需的數據。
如圖1和圖2所示，進一步地，所述智能行走式噴藥系統還包括至少一個攝像裝置18，所述攝像裝置18設置在所述塔架1上。
可理解的是，通過人工攝像採集作物數據時，在面對高度較高的作物時，如玉米，人工採集的數據只是一個局部，難以從整體上反映植物情況，甚至有可能在採集數據時錯過病蟲害區域。本發明中將所述攝像裝置18設置的位置如圖2中所示設置在塔架頂部，這樣所述攝像裝置18位置高於作物高度，就可以實現獲得作物區域葉面的整體狀況，更容易採集到病蟲害區域和作物葉面營養缺失區域，做到有的放矢，更有針對性。所述攝像裝置設置的位置不限於如圖2中所示設置在塔架頂部，也可以設置在塔架1中部或底部等地方，可以根據需要設置在便於收集作物情況的最優位置。通過本發明所述攝像裝置18可行進式動態採集數據，通過遠程控制可更有針對性地獲知農作物葉面狀況，作為所述攝像裝置18的優選方案，所述攝像裝置18可選用攝像頭旋轉式和/或可調焦式攝像裝置。
如圖3和圖4所示，所述配藥系統19包括多個配藥器1901、多個配藥泵1902、貯藥器1903、注水泵1904以及輸藥泵1905，所述配藥器1901、所述配藥泵1902和所述貯藥器1903依次通過管道連接，所述注水泵1904通過管道連接至所述貯藥器1903，所述貯藥器1903通過管道連接至所述輸藥泵1905，所述輸藥泵1905連接至首端所述塔架1上所述噴藥主管道4的進液端接口和/或所述行走通道消毒主管道9的進液端接口，所述配藥泵1902、所述注水泵1905和所述輸藥泵1904分別連接至所述控制機7。
因控制所述霧化噴頭5的所述電磁閥6開閉數量會不斷變化，為保證噴藥壓力均勻，可在所述輸藥泵1905和首端所述噴藥主管道4的進藥端接口之間還設有洩壓閥1906，所述洩壓閥1906的洩壓接口通過管道連接至所述貯藥器1903。行走噴藥時，所述噴藥主管道4不同位置的所述霧化噴頭5噴藥時間通過所述電磁閥6控制，當所述噴藥主管道4上工作的所述霧化噴頭5減少時，管道壓力會升高，部分藥液可通過所述洩壓閥1906的洩壓口回流到所述貯藥器1903中，這樣可使管道內壓力處於受控，進一步保證噴藥的均勻性。此外，本發明中也可以根據需要使用恆壓泵代替洩壓回流裝置。
人們可通過本發明的所述中控終端11遠程控制本發明配藥、噴水、噴藥、攝像裝置以及各土壤傳感器等功能裝置單獨工作或聯動工作，不用親自到現場就可以及時獲得農作物的各項數據。如在行走噴水時，通過控制所述攝像裝置18監控農作物葉面的蟲害情況和營養情況，及時獲知農作物的蟲害種類和葉面缺失哪種營養，控制所述配藥系統19及時配藥；如在行走噴藥的同時聯動控制所述攝像裝置18和所述伸縮式土壤傳感器13工作，實時監控滅蟲效果的同時收集行走區間土壤各項數據，通過遠程數據分析，及時知曉農作物土壤的營養情況；在不需要噴水、噴藥的情況下，也可以實現本發明行走監控採集數據工作，具體為通過控制所述攝像裝置18收集葉面蟲害和葉面營養情況，通過控制所述伸縮式土壤傳感器13收集行走區間的土壤的水分、鹽分、PH值等數據。
另外，本發明可實現通過中控終端控制多個所述智能行走式噴藥系統的噴藥和監控採集數據工作，這樣方便大面積農作物的噴藥和監控採集數據工作，可從整體上獲知大面積農作物的水、肥、蟲害分布等情況，進而採取更有效措施。
此外，本發明也可用於噴水或噴肥使用，而且本發明用著噴水或噴肥時，對比現有技術的噴灌機粗放式噴水，本發明能夠實現精細噴水、噴肥，使農作物各處的受水、受肥均勻，進而節約用水。
本發明的所述智能行走噴藥系統工作方式不限於上述列舉的實施方式，本發明提供的智能行走噴藥系統可根據當地農作物的具體實際情況制定適合農作物的實施方式。
基於此本發明提供一種採集數據、配藥和噴藥方法，所述方法採用所述智能行走噴藥系統，具體步驟為：
S1、數據採集分析步驟：
所述智能行走噴藥系統行走採集作物圖像、土壤溫溼度、土壤含水量、土壤PH值、土壤含鹽量、空氣溫溼度、光照強度、風速和降雨量中的一種或多種數據，所述控制機將所述數據無線傳輸至所述中控終端；
S2、配藥步驟：
所述中控終端分析所述數據，確定給藥方案，所述控制機根據給藥方案控制對應的所述配藥器向所述貯藥器注入藥劑，並控制注水泵向所述貯藥器注水；
S3、噴藥步驟：
所述智能行走噴藥系統行走噴藥，所述霧化噴頭的噴藥時間與所述行走輪的行走時間比在0.01～1:1之間。
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。