CN102166548B - 棚室用自调控高效静电喷雾施药机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棚室用自调控高效静电喷雾施药机包括喷雾车、供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、高清雾形视频监控系统、机械框架及供电系统；供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、供电系统安装在喷雾车壳体（42）内；高清雾形视频监控系统位于喷雾车最顶部；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统通过管路连接于供药系统和旋转静电喷雾系统的中间。在确保病虫害防治效果的前提下，提高农药利用率，降低病虫害防治成本，减小环境污染，同时提高生产效率和社会效益，降低劳动强度。

Description

棚室用自调控高效静电喷雾施药机

技术领域

本发明涉及一种植物保护施药机具领域的静电喷雾施药车，特别涉及一种集低量静电喷雾技术、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制技术和高清视频监控技术与一体的棚室内农作物病虫害防治的喷雾施药车。

背景技术

众所周知，病虫害防治是农业高产稳产的主要保障手段之一。长期以来，化学药物防治是最有效、最经济、应用最广的植物病虫害防治方法。化学防治中，最常用的施药方法有常量喷雾、（超）低量喷雾、弥雾、烟雾等多种方式，使用最多的是常量喷雾。目前普遍使用的常量喷雾施药机械按照造雾方式可以分为单路压力雾化施药机，双路压力雾化施药机，旋转式雾化施药机三类。单路压力雾化施药机由药泵，连接管路及喷头组成，双路压力雾化施药机由空压机，药泵，连接管路及喷头组成，旋转式雾化施药机由药泵，连接管路，高转速电机及雾化盘等组成。无论哪种结构形式，都存在以下三方面的缺点：第一，机械化和自动化程度低，造成了人工施药劳动强度大，作业效率低。同时大多数喷雾机械存在“跑、冒、滴、漏”现象。第二，喷雾量大，雾滴粗，药液难以沉积在作物下部和背部，病虫害防治效果差。第三，雾滴漂移损失严重，农药利用率较低。浪费的农药造成了农业环境的严重污染、作业者安全风险和农产品农药残留等。

上述问题，激发了植保工作者的不断探索，寻找新的施药方法，研制机械化及自动化程度高的施药器具，实现对施药过程的精确控制并同步高清显示喷雾效果，做到自动施药，高效低污染施药，超低量环保施药。在确保病虫害防治效果的前提下，提高农药利用率，降低病虫害防治成本，减小环境污染，同时提高生产效率和社会效益，降低劳动强度。

发明内容

所要解决的技术问题 ：

本发明为克服上述现有技术存在的不足，开发一种集低量喷雾技术、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制技术和高清视频监控技术于一体的棚室用自调控高效静电喷雾施药机。

技术方案：

 一种棚室用自调控高效静电喷雾施药机包括喷雾车、供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、高清雾形视频监控系统、机械框架及供电系统；供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、供电系统安装在喷雾车壳体内；

高清雾形视频监控系统位于喷雾车最顶部；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统通过管路连接于供药系统和旋转静电喷雾系统的中间。

所述的喷雾车包括喷雾车底板、触摸屏、开关、指示灯、高清摄像头、开门把手、喷雾车壳体、车轮、检修门、摄像显示屏、扶手、上盖；喷雾车底板位于喷雾车底部与喷雾车壳体一起构成喷雾车车身，在车身上部设有上盖， 上盖上配设有开门把手，在车身下面设有车轮，在车身顶部设有高清摄像头，在车身侧面设有触摸屏、摄像显示屏及开关和指示灯，在车身侧面设有扶手，在车身侧壁设有检修门。

所述的供药系统包括进药箱、药箱盖、过滤网、搅拌电机、搅拌桨、药箱托、放药球阀、残液排放口、出药口、药泵固定板、药泵以及液位感应器；

搅拌电机、药箱盖均位于药箱的上部，药箱盖盖住进药口，搅拌电机与搅拌桨连接，过滤网位于药箱的进药口的上端，残液排放口、出药口均为位于药箱最底端，在与残液排放口相连的管路上设有放药球阀，出药口通过管路和药泵的进口连接，液位感应器沿药箱内壁安装，药箱通过箱托设置在喷雾车底板上，药泵通过药泵固定板连接在喷雾车底板上。

所述的药箱采用耐腐蚀性能优良的PE塑料材质;药泵为高压隔膜泵。

所述的压力脉动消除系统包括压力脉动消除装置压力脉动消除装置固定支架、调压阀、流量传感器、压力传感器和电磁阀；压力脉动消除装置通过压力脉动消除装置固定支架固定在喷雾车底板上，调压阀一端与药泵的出水口的相连，另一端和压力脉动消除装置的进水口相连，压力脉动消除装置的出水口与流量传感器的一端相连，流量传感器的另一端和压力传感器的一端相连，压力传感器的另一端和电磁阀的一端相连，电磁阀的另一端与含喷头的喷头基座相连。 

所述的旋转静电喷雾系统包括含喷头的喷头基座、荷电单元、聚四氟乙烯套筒、高压静电发生器、轴流风机、导流锥筒、旋转支架、云台、带有法兰结构的空心钢管以及仰角调节手柄；整个旋转静电喷雾装置通过带有法兰结构的空心钢管与喷雾车底板相连，荷电单元接高压静电发生器的负极，荷电单元安装在绝缘的聚四氟乙烯套筒前部，轴流风机和导流锥筒相连，导流锥筒与聚四氟乙烯套筒相连，U型旋转支架将云台和轴流风机连接，仰角调节手柄连接在旋转支架与轴流风机的连接点；

所述的荷电单元由环形电极和16个均布环形电极上放电针构成，环形电极由宽度为2mm的不锈钢条制成Φ230mm的环电极；

所述的含喷头的喷头基座是三喷头基座，基座上安装超低量喷头，超低量雾化喷头的流量为20～30ml/min,喷头之间的夹角为55°；

所述的云台可水平方向0～180°调节旋转。

所述的高清雾形视频监控系统包括高清摄像头和摄像显示屏；高清摄像头和摄像显示屏之间通过视频传输线连接；高清摄像头安装在轴流风机顶部。

所述的供电系统包括蓄电池组和UPS；蓄电池组由两节12V蓄电池串联组成，供给系统能量， UPS与蓄电池组之间通过导线连接，UPS依次通过熔断器、开关给触摸屏和PLC控制柜供电，PLC控制柜给系统中其它电器元件供电，指示灯和开关并联，剩余电量检测装置直接和蓄电池组的正负极相连。

所述的HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统包括传感器部分，HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分，受控电器部分三部分；其中传感器部分包括：剩余电量检测装置，液位传感器，流量传感器和压力传感器；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分包括：触摸屏和PLC控制柜；受控电器部分包括：轴流风机，云台，药泵，搅拌电机，高压静电发生器和电磁阀； 

剩余电量检测装置作用是检测蓄电池组的剩余电量信号，并传输给PLC控制柜最终在触摸屏的画面上显示剩余电量的数值，当剩余电量低于20%时，触摸屏的画面上会自动提醒操作人员及时充电；

液位传感器作用是采集药箱的剩余药量信号，并传输给PLC控制柜，最终在触摸屏的画面上显示剩余药量的数值，当剩余药量低于20%时，触摸屏的画面上会自动提醒操作人员及时加药；当剩余药量低于0%时，PLC控制柜立即停止药泵工作；

流量传感器和压力传感器采集管路中的流量和压力信号并传输给PLC控制柜，最终在触摸屏的画面上实时显示，当压力传感器采集的压力信号不稳定，电磁阀处于关闭状态，喷雾系统不启动；当压力脉动消除后，压力传感器采集的压力信号稳定，PLC控制柜控制电磁阀开启，喷雾系统启动；

操作者可以通过触摸屏来控制轴流风机、云台、药泵、搅拌电机、高压静电发生器、电磁阀的开启和停止，且控制方式有两种， 一种控制方式为手动控制即操作者通过点击触摸屏显示的画面上每个受控设备的启停按钮图标，按下开启图标立即开始，再按一次立即结束；

另一种程序控制即按照PLC柜内设定好的程序完成上述设备的启动，按触摸屏的“启动”按钮，由PLC控制柜首先启动搅拌器搅拌电机对药箱搅拌混匀，等待5秒钟启动轴流风机，再等待5秒钟，轴流风机稳定工作后，启动药泵和高压静电发生器，电磁阀根据压力传感器检测到的压力脉动消除装置管路压力脉动的消除效果后开启，对需要施药植株进行喷雾作业；如需要调整喷雾方向，请按下触摸屏控制画面上的“云台”下方的开启按钮图标后，云台带动喷雾车上部的喷洒部件开始在水平方向0～180°匀速旋转，如需停止，则需再按下开启按钮图标；如需要调整喷雾仰角，请使用风筒两侧的仰角调节手柄进行调节；

触摸屏实时显示系统的各项性能参数如：喷雾压力、喷雾流量、静电电压、剩余药量和剩余电量；其中触摸屏控制画面上的“压力脉动状态”则实时显示系统压力变化情况，并采用曲线表示出来；在药量或电量不足时，则在触摸屏控制画面上分别出现“药量不足，请加药”或“电量不足，请充电”的提示。

有益效果:

本发明与现有装置比较，具有以下优点：所述云台具有水平方向0～180°匀速可调节旋转功能，可以实现在机具喷雾的同时水平方向匀速旋转，增大了喷雾施药覆盖面积，提高了施药均匀性；所述仰角调节手柄可以方便的调节喷雾仰角实现对不同高度的植株地喷洒并减少喷雾死角；通过所述的PLC控制柜和触摸屏实现对设备流量、压力及静电电压的精确控制，使用所述的高清摄像头和摄像显示屏对装置的雾化效果进行实时监测，并且利用所述的压力脉动消除装置对管路中的压力脉冲进行调控，可以实现较好雾化效果和农药的低量喷洒。在确保病虫害防治效果的前提下，提高农药利用率，降低病虫害防治成本，减小环境污染，同时提高生产效率和社会效益，降低劳动强度。

附图说明

图1喷雾车结构示意图：    

其中43—车轮 、27—喷雾车底板、 44—检修门 、32—触摸屏、 45—摄像显示屏 、46—扶手、 38—开关、 39—指示灯 、40—高清摄像头、 41—开门把手、 42—喷雾车壳体 、 47-上盖；

图2 供药系统结构示意图：

其中1—搅拌电机、2—药箱、3—搅拌桨、4—药箱托、5—放药球阀、6—残液排放口、7—出药口、8—药泵固定板、9—药泵 、10—液位感应器、 11—过滤网、 12—药箱盖；

图3 压力脉动消除系统结构示意图：

其中13—压力脉动消除装置、14—压力脉动消除装置固定支架、15—调压阀、16—压力脉动消除装置的进水口、17—压力脉动消除装置的出水口、18—流量传感器、19—压力传感器、20—电磁阀；

图4旋转静电喷雾系统结构示意图：

其中29—含喷头的喷头基座、30—荷电单元、 28—聚四氟乙烯套筒 、25—高压静电发生器 、21—轴流风机、31—导流锥筒、23—旋转支架、24—云台、26—带有法兰结构的空心钢管、22—仰角调节手柄、27—喷雾车底板；

图5 HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统结构示意图：

其中32—触摸屏、33—PLC控制柜、21—轴流风机、24—云台、9—药泵、1—搅拌电机、25—高压静电发生器、20—电磁阀、34—剩余电量检测装置、10—液位传感器、18—流量传感器、19—压力传感器；

图6供电系统结构示意图：

其中34—剩余电量检测装置、35—蓄电池组、36—UPS、37—熔断器、38—开关39—指示灯、33—PLC控制柜、32—触摸屏。

具体实施方式

本发明的基本原理如下：

系统启动后，混药系统先将药液混合均匀后，药液由药泵增加至所需的工作压力，经过压力脉动消除装置消除药液压力脉动，药液压力稳定后电磁阀开启，药液输送至超低量喷头，完成雾化后朝着待喷洒的植株区域进行喷雾。实际上喷头喷出的雾滴并非全部落在植株上，为提高雾滴落在植株上的概率，采用静电喷雾技术，高压静电发生器提供实现静电喷雾技术中电晕荷电环所需要的高压电能，使从喷头喷出的雾滴在负高压电场中荷电，并进一步雾化。轴流风机和导流锥筒将荷电雾滴弥散到更远的植株区域。荷电雾滴在流场力和电场力的作用下朝着植株方向运动，并吸附在植株上，大大提高了药液在植株上的吸附率，从而提高施药质量和防治效果。

机具上部喷洒部件工作的同时，与其相连的云台旋转机构可以实现机具的水平方向匀速旋转喷雾，提高了施药均匀性，仰角调节手柄可以方便的调节喷雾仰角实现对不同高度的植株地喷洒并减少喷雾死角。安装在轴流风机顶部的高清摄像头实时将雾效画面传输至操作面板右侧的液晶显示屏，工作人员可以根据液晶显示屏的画面判断喷雾效果的好坏。

施药机具内部的电气设备的启停顺序（如药泵，电磁阀，轴流风机，云台旋转机构，高压静电发生器）根据HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统设定的程序工作。施药机具的三个关键工作参数（喷雾压力，喷雾流量，静电电压）的调节由HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统实现在线精确控制。

如图1至6所示，本发明的棚室用自调控高效静电喷雾施药机包括喷雾车、供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、高清雾形视频监控系统及供电系统。供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、供电系统安装在喷雾车壳体42内；高清雾形视频监控系统位于喷雾车最顶部；

（1）喷雾车（如图1）

喷雾车包括喷雾车底板27、触摸屏32、开关38、指示灯39 、高清摄像头40、开门把手41、喷雾车壳体42、车轮43、检修门44、摄像显示屏45、扶手46、上盖47。

喷雾车底板27位于喷雾车底部与喷雾车壳体42一起构成喷雾车车身，在车身上部设有上盖47，上盖47上配设有开门把手41，在车身下面设有车轮43，便于施药机移动，在车身顶部设有高清摄像头40，在车身侧面设有触摸屏32、摄像显示屏45及开关38和指示灯39，为了便于使用施药机，在车身侧面还可以设有扶手46 ，在车身侧壁设有检修门44。

（2）供药系统（如图2）

供药系统包括进药箱2、药箱盖12、过滤网11、搅拌电机1、搅拌桨3、药箱托4、放药球阀5、残液排放口6、出药口7、药泵固定板8、药泵9、药泵进口48，药泵出口49以及液位感应器10。

搅拌电机1、药箱盖12均位于药箱2的上部，药箱盖12盖住进药口，搅拌电机1与搅拌桨3连接，起到混合药液均匀的作用，并且搅拌速度可调。过滤网11位于药箱2的进药口的上端，防止杂物进入药箱2，残液排放口6、出药口7均为位于药箱2最底端，在与残液排放口6相连的管路上设有放药球阀5，排放残留药液只需打开放药球阀5即可，出药口7通过管路和药泵9的进口48连接，液位感应器10沿药箱2内壁安装，获取药箱2的药液的存量信息，药箱2通过箱托4设置在喷雾车底板27上，药泵9位于药箱2的侧面，通过药泵固定板8设置在喷雾车底板27上。药箱2盛放混合的药液，设计总容积为25L ，能满足2小时的的低量喷雾作业要求；采用耐腐蚀性能优良的PE塑料材质，防止农药的化学腐蚀，提高作业效率和使用寿命；药泵9为高压隔膜泵，使药液加压达到能满足作业要求的工作压力，输出的药液仅供喷头喷雾。根据喷雾的喷幅、作业速度及单位面积施药量等指标要求，确定选择药泵9的工作压力和流量。

（3）压力脉动消除系统（如图3）

压力脉动消除系统包括压力脉动消除装置13（NXQA-0.6/*-L-A, 四平市北方蓄能器有限公司）、压力脉动消除装置固定支架14、调压阀15、流量传感器18、压力传感器19和电磁阀20。压力脉动消除装置13通过压力脉动消除装置固定支架14固定在喷雾车底板27上，用于消除管道中药液压力脉动现象。调压阀15一端与药泵09的出水口49的相连，另一端和压力脉动消除装置的进水口16相连，调压阀15用于粗调药泵09出水口的压力和流量。压力脉动消除装置的出水口17与流量传感器18的一端相连，流量传感器的另一端和压力传感器19的一端相连，流量传感器18用于对管路中的流量参数进行实时监测。压力传感器19的另一端和电磁阀20的一端相连，电磁阀20的另一端与含喷头的喷头基座29相连；压力传感器19用于对管路中的压力参数进行实时监测。电磁阀20用于控制管路中药液的流动。压力脉动消除系统工作原理：药泵09启动后，管路中的压力不稳定。压力脉动消除装置13自动对压力脉动进行消除，当消除过程未完成时，压力传感器19采集的压力信号不稳定，电磁阀20处于关闭状态，喷雾系统不启动；当消除过程完成后，压力传感器19采集的压力信号稳定，电磁阀20处于开启状态，喷雾系统启动。

（4）旋转静电喷雾系统（如图4）

旋转静电喷雾系统包括含喷头的喷头基座29、荷电单元30、聚四氟乙烯套筒28、高压静电发生器25、轴流风机21、导流锥筒31、旋转支架23、云台24、带有法兰结构的空心钢管26以及仰角调节手柄22。整个旋转静电喷雾装置通过带有法兰结构的空心钢管26与喷雾车底板27相连。药液由药泵09增加至所需的工作压力并输送至喷头基座含喷头的29上设置的超低量喷头，完成雾化。再经过与高压静电发生器25连接的荷电单元30产生的负高压对喷出的药液雾滴进行荷电，并进一步雾化。聚四氟乙烯套筒28起到荷电单元30与外部良好绝缘的作用。

荷电单元30由环形电极和16个均布环形电极上放电针构成，环形电极由宽度为2mm的不锈钢条制成Φ230mm的环电极。荷电单元30安装在绝缘的聚四氟乙烯套筒28前部，含喷头的喷头基座29是三喷头基座，基座上安装超低量喷头，超低量雾化喷头的流量为20～30ml/min,喷头之间的夹角为55°，这样的布置是为了防止雾滴打在聚四氟乙烯套筒28的边缘上产生积水。高压静电发生器25输出电压有15KV，20KV，25KV三档。荷电单元30接高压静电发生器25的负极，产生负高压，使从喷头喷出的雾滴在负高压电场中荷电，并进一步雾化。轴流风机21和导流锥筒31相连，将荷电雾滴弥散到更远的植株区域。

导流锥筒31与聚四氟乙烯套筒28相连，U型旋转支架23将云台24和轴流风机21连接，云台24具有水平方向0～180°可调节旋转功能，可以实现机具的水平方向匀速旋转喷雾，提高了施药均匀性，仰角调节手柄22连接在旋转支架23与轴流风机21的连接点，仰角调节手柄22可以方便的调节喷雾仰角实现对不同高度的植株地喷洒并减少喷雾死角。

（5）高清雾形视频监控系统

高清雾形视频监控系统包括高清摄像头40和摄像显示屏45。高清摄像头40和摄像显示屏45之间通过视频传输线连接。安装在轴流风机21顶部的高清摄像头40实时将雾效画面传输至操作面板右侧的摄像显示屏45，工作人员可以根据摄像显示屏45的画面判断喷雾效果的好坏。

操作人员如需获知施药机具的实际雾化效果，只需按下摄像显示屏45下方的电源按键。安装在轴流风机21顶部的高清摄像头40实时将雾效画面传输至操作面板右侧的摄像显示屏45，操作人员可以根据摄像显示屏45的画面判断喷雾效果的好坏。

（6）供电系统（如图6）

供电系统包括蓄电池组35和UPS 36。蓄电池组35由两节12V蓄电池串联组成，供给系统能量，其续航时间为2小时。供电系统通过矩形固定框将其连接于喷雾车底板27上。

UPS 36与蓄电池组35之间通过导线连接。UPS 36依次通过熔断器37、开关38给触摸屏32和PLC控制柜33供电。PLC控制柜33给系统中其它电器元件供电。指示灯39和开关38并联，指示系统是否处于工作状态。剩余电量检测装置34直接和蓄电池组35的正负极相连。

（7）HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统（如图5）

HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统包括传感器部分，HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分，受控电器部分三部分。其中传感器部分包括：剩余电量检测装置34，液位传感器10，流量传感器18和压力传感器19；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分包括：触摸屏32和PLC控制柜33；受控电器部分包括：轴流风机21，云台24，药泵09，搅拌电机01，高压静电发生器25和电磁阀20。HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统可以实现对施药过程的精确控制，做到自动施药，高效低污染施药，超低量环保施药。HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统通过两根倒u型支架将其连接于喷雾车底板27上。

剩余电量检测装置34作用是检测蓄电池组35的剩余电量信号，并传输给PLC控制柜33最终在触摸屏32的画面上显示剩余电量的数值(按百分值计)，当剩余电量低于20%时，触摸屏32的画面上会自动提醒操作人员及时充电。液位传感器10作用是采集药箱02的剩余药量信号，并传输给PLC控制柜33，最终在触摸屏32的画面上显示剩余药量的数值(按百分值计)，当剩余药量低于20%时，触摸屏32的画面上会自动提醒操作人员及时加药。当剩余药量低于0%时，PLC控制柜33立即停止药泵09工作，防止药泵09空打造成故障。流量传感器18和压力传感器19采集管路中的流量和压力信号并传输给PLC控制柜33，最终在触摸屏32的画面上实时显示，当压力传感器19采集的压力信号不稳定，电磁阀20处于关闭状态，喷雾系统不启动；当压力脉动消除后，压力传感器19采集的压力信号稳定，PLC控制柜33控制电磁阀20开启，喷雾系统启动。

施药机在棚室内进行施药前，首先按下总机开关38，系统得电后启动。请先查看触摸屏32画面上剩余电量检测装置34显示的蓄电池组35电量信息，如果提示“电量不足，请充电”时，请先打开检修门44取出插头给蓄电池组35充电。如果电量充足，利用开门把手41打开喷雾车车体上盖47，取下药箱盖12，通过过滤网11把药剂与水按适当的比例倒进药箱02。操作者准备工作做好后，将施药机移动至需要施药植株的行距中间，通过触摸屏32选择系统的控制方式。

操作者可以通过触摸屏32来控制轴流风机21、云台24、药泵09、搅拌电机01、高压静电发生器25、电磁阀20的开启和停止，且控制方式有两种，一种控制方式为手动控制即操作者通过点击触摸屏32显示的画面上每个受控设备的启停按钮图标，按下开启图标立即开始，再按一次立即结束；

另一种程序控制即按照PLC柜33内设定好的程序完成上述设备的启动，按触摸屏32的“启动”按钮，由PLC控制柜33首先启动搅拌器搅拌电机01对药箱02搅拌混匀，等待5秒钟启动轴流风机21，再等待5秒钟，轴流风机21稳定工作后，启动药泵09和高压静电发生器25，电磁阀20根据压力传感器19检测到的压力脉动消除装置13管路压力脉动的消除效果后开启，对需要施药植株进行喷雾作业；如需要调整喷雾方向，请按下触摸屏32控制画面上的“云台”下方的开启按钮图标后，云台24带动喷雾车上部的喷洒部件开始在水平方向0～180°匀速旋转，如需停止，则需再按下开启按钮图标；如需要调整喷雾仰角，请使用风筒两侧的仰角调节手柄22进行调节；

触摸屏32实时显示系统的各项性能参数如：喷雾压力、喷雾流量、静电电压、剩余药量和剩余电量；其中触摸屏32控制画面上的“压力脉动状态”则实时显示系统压力变化情况，并采用曲线表示出来；在药量或电量不足时，则在触摸屏32控制画面上分别出现“药量不足，请加药”或“电量不足，请充电”的提示。

Claims (10)

1.一种棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：包括喷雾车、供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、高清雾形视频监控系统、机械框架及供电系统；供药系统、压力脉动消除系统、HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统、旋转静电喷雾系统、供电系统安装在喷雾车壳体（42）内；高清雾形视频监控系统位于喷雾车最顶部；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统通过管路连接于供药系统和旋转静电喷雾系统的中间。

2.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的喷雾车包括喷雾车底板（27）、触摸屏（32）、开关（38）、指示灯（39） 、高清摄像头（40）、开门把手（41）、喷雾车壳体（42）、车轮（43）、检修门（44）、摄像显示屏（45）、扶手（46）、上盖（47）；喷雾车底板（27）位于喷雾车底部与喷雾车壳体（42）一起构成喷雾车车身，在车身上部设有上盖（47）， 上盖（47）上配设有开门把手（41），在车身下面设有车轮（43），在车身顶部设有高清摄像头（40），在车身侧面设有触摸屏（32）、摄像显示屏（45）及开关（38）和指示灯（39），在车身侧面设有扶手（46），在车身侧面设有检修门（44）。

3.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的供药系统包括药箱（2）、药箱盖（12）、过滤网（11）、搅拌电机（1）、搅拌桨（3）、药箱托（4）、放药球阀（5）、残液排放口（6）、出药口（7）、药泵固定板（8）、药泵（9）以及液位感应器（10）；搅拌电机（1）、药箱盖（12）均位于药箱（2）的上部，药箱盖（12）盖住进药口，搅拌电机（1）与搅拌桨(3)连接，过滤网(11)位于药箱(2)的进药口的上端，残液排放口(6)、出药口(7)均为位于药箱(2)最底端，在与残液排放口(6)相连的管路上设有放药球阀(5)，出药口（7）通过管路和药泵（9）的进口（48）连接，液位感应器(10)沿药箱(2)内壁安装，药箱(2)通过药箱托(4) 设置在喷雾车底板(27)上，药泵(9)通过药泵固定板(8)连接在喷雾车底板(27)上。

4.根据权利要求3所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的药箱（2）采用耐腐蚀性能优良的PE塑料材质;药泵(9)为高压隔膜泵。

5.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的压力脉动消除系统包括压力脉动消除装置（13）、压力脉动消除装置固定支架（14）、调压阀（15）、流量传感器（18）、压力传感器（19）和电磁阀（20）；压力脉动消除装置（13）通过压力脉动消除装置固定支架（14）固定在喷雾车底板（27）上，调压阀（15）一端与药泵（9）的出水口（49）的相连，另一端和压力脉动消除装置的进水口（16）相连，压力脉动消除装置的出水口（17）与流量传感器（18）的一端相连，流量传感器的另一端和压力传感器（19）的一端相连，压力传感器（19）的另一端和电磁阀（20）的一端相连，电磁阀（20）的另一端与含喷头的喷头基座（29）相连。

6. 根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的旋转静电喷雾系统包括含喷头的喷头基座（29）、荷电单元（30）、聚四氟乙烯套筒（28）、高压静电发生器（25）、轴流风机（21）、导流锥筒（31）、U型旋转支架（23）、云台（24）、带有法兰结构的空心钢管（26）以及仰角调节手柄（22）；

整个旋转静电喷雾系统通过带有法兰结构的空心钢管（26）与喷雾车底板（27）相连，荷电单元(30)接高压静电发生器（25）的负极，荷电单元（30）安装在绝缘的聚四氟乙烯套筒（28）前部，轴流风机（21）和导流锥筒（31）相连，导流锥筒（31）与聚四氟乙烯套筒（28）相连，U型旋转支架（23）将云台（24）和轴流风机（21）连接，仰角调节手柄（22）连接在U型旋转支架（23）与轴流风机（21）的连接点。

7.根据权利要求6所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的荷电单元（30）由环形电极和16个均布环形电极上放电针构成，环形电极由宽度为2mm的不锈钢条制成Φ230mm的环电极；

所述的含喷头的喷头基座（29）是三喷头基座，基座上安装超低量喷头，超低量雾化喷头的流量为20～30ml/min,喷头之间的夹角为55°；

所述的云台（24）可水平方向0～180°调节旋转。

8.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的高清雾形视频监控系统包括高清摄像头（40）和摄像显示屏（45）；高清摄像头（40）和摄像显示屏（45）之间通过视频传输线连接；高清摄像头（40）安装在轴流风机（21）顶部。

9.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的供电系统包括蓄电池组（35）和UPS（36）；蓄电池组（35）由两节12V蓄电池串联组成，供给系统能量， UPS（36）与蓄电池组（35）之间通过导线连接，UPS（36）依次通过熔断器（37）、开关（38）给触摸屏（32）和PLC控制柜（33）供电，PLC控制柜（33）给系统中其它电器元件供电，指示灯（39）和开关（38）并联，剩余电量检测装置（34）直接和蓄电池组（35）的正负极相连。

10.根据权利要求1所述的棚室用自调控高效静电喷雾施药机，其特征在于：所述的HMI-PLC人机互动自动逻辑控制系统包括传感器部分，HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分，受控电器部分三部分；其中传感器部分包括：剩余电量检测装置（34），液位传感器（10），流量传感器（18）和压力传感器（19）；HMI-PLC人机互动自动逻辑控制部分包括：触摸屏（32）和PLC控制柜（33）；受控电器部分包括：轴流风机（21），云台（24），药泵（9），搅拌电机（1），高压静电发生器（25）和电磁阀（20）； 

剩余电量检测装置（34）作用是检测蓄电池组（35）的剩余电量信号，并传输给PLC控制柜（33）最终在触摸屏（32）的画面上显示剩余电量的数值，当剩余电量低于20%时，触摸屏（32）的画面上会自动提醒操作人员及时充电；

液位传感器（10）作用是采集药箱（2）的剩余药量信号，并传输给PLC控制柜（33），最终在触摸屏（32）的画面上显示剩余药量的数值，当剩余药量低于20%时，触摸屏（32）的画面上会自动提醒操作人员及时加药；当剩余药量低于0%时，PLC控制柜（33）立即停止药泵（9）工作；

流量传感器（18）和压力传感器（19）采集管路中的流量和压力信号并传输给PLC控制柜（33），最终在触摸屏（32）的画面上实时显示，当压力传感器（19）采集的压力信号不稳定，电磁阀（20）处于关闭状态，喷雾系统不启动；当压力脉动消除后，压力传感器（19）采集的压力信号稳定，PLC控制柜（33）控制电磁阀（20）开启，喷雾系统启动；

操作者能够通过触摸屏（32）来控制轴流风机（21）、云台（24）、药泵（09）、搅拌电机（1）、高压静电发生器（25）、电磁阀（20）的开启和停止，且控制方式有两种， 一种控制方式为手动控制即操作者通过点击触摸屏（32）显示的画面上每个受控设备的启停按钮图标，按下开启图标立即开始，再按一次立即结束；

另一种程序控制即按照PLC柜（33）内设定好的程序完成上述设备的启动，按触摸屏(32)的“启动”按钮，由PLC控制柜（33）首先启动搅拌器搅拌电机（1）对药箱（2）搅拌混匀，等待5秒钟启动轴流风机（21），再等待5秒钟，轴流风机（21）稳定工作后，启动药泵（9）和高压静电发生器（25），电磁阀（20）根据压力传感器（19）检测到的压力脉动消除装置（13）管路压力脉动的消除效果后开启，对需要施药植株进行喷雾作业；如需要调整喷雾方向，按下触摸屏(32)控制画面上的“云台”下方的开启按钮图标后，云台（24）带动喷雾车上部的喷洒部件开始在水平方向0～180°匀速旋转，如需停止，则需再按下开启按钮图标；如需要调整喷雾仰角，使用风筒两侧的仰角调节手柄（22）进行调节；

触摸屏（32）实时显示系统的各项性能参数；其中触摸屏（32）控制画面上的“压力脉动状态”则实时显示系统压力变化情况，并采用曲线表示出来；在药量或电量不足时，则在触摸屏（32）控制画面上分别出现“药量不足，加药”或“电量不足，充电”的提示。

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