CN103477954B - 智能型对靶射水灌溉机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是智能型对靶射水灌溉机，这种智能型对靶射水灌溉机的机架总成的水平框架中部焊接有下支架，下支架具有对称设置的向下倾斜的翼板；供水系统、射水系统、智能识别控制系统均安装在机架总成上；射水系统的两个油缸缸筒分别倾斜固定安装在下支架的翼板上，射水枪固定在相应的油缸的活塞杆上；两根进油管分别连接在相应的油缸电磁阀和油缸之间，两根出油管也分别连接在相应的油缸电磁阀和油缸之间，两根射水管分别连接在相应的射水电磁阀和射水枪之间；智能识别控制系统由控制柜和CCD摄像头构成，CCD摄像头分别安装在下支架左右两端。本发明可对作物和杂草进行自动检测和识别，对作物根部进行对靶射水灌溉，可同时对两行作物进行射水灌溉，射水量可控，做到最大限度节水。

Description

智能型对靶射水灌溉机

一、     技术领域：

本发明涉及的是农业生产中的灌溉设备，具体涉及的是对玉米等农作物进行精确节水灌溉的智能型对靶射水灌溉机。

二、背景技术：  

我国水资源供需矛盾日益加剧，农业生产是用水最多的产业，但却浪费严重。干旱、半干旱地区农业用水困难，必须发展节水农业，研究、推广节水型灌溉机械，提高水资源的利用率。

常用的灌溉方式主要有沟灌、喷灌、滴灌等。这三种灌溉方式虽能一定程度上缓解旱情，但也存在着水分易蒸发、浪费大、利用率低，土壤易板结等缺陷。

我国喷灌设备主要是大中型喷灌机，设备投入大，移动不便，成套性差，机具的可靠性和使用寿命短。滴灌对滴管、滴头、控制阀的要求更高，技术更加复杂、管理和维护成本均较高，还很难在农业生产中大面积推广使用。

三、发明内容：

本发明的目的是提供智能型对靶射水灌溉机，它用于解决现有灌溉方法水资源浪费严重，设备制造成本和维护费用较高的问题，实现对作物根部土壤对靶射水，做到最大限度的节水精确灌溉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种智能型对靶射水灌溉机包括机架总成、供水系统、射水系统、智能识别控制系统；机架总成的水平框架下设置左右地轮，水平框架中部焊接有下支架，下支架具有对称设置的向下倾斜的翼板，悬挂架焊接在水平框架前端；供水系统、射水系统、智能识别控制系统均安装在机架总成上；

供水系统包括水箱、水泵、进水管、出水管，进水管一端连接水箱，另一端连接水泵，水泵连接出水管，出水管另一端与射水系统的射水电磁阀相连；

射水系统由射水电磁阀、油缸电磁阀、油缸、进油管、出油管、射水管、射水枪构成，射水电磁阀、油缸电磁阀、油缸、进油管、出油管、射水管、射水枪均有两个，两个油缸缸筒分别倾斜固定安装在下支架的翼板上，射水枪固定在相应的油缸的活塞杆上；两根进油管分别连接在相应的油缸电磁阀和油缸之间，两根出油管也分别连接在相应的油缸电磁阀和油缸之间，两根射水管分别连接在相应的射水电磁阀和射水枪之间；

智能识别控制系统由控制柜和CCD摄像头构成，CCD摄像头有两个，分别安装在下支架左右两端，控制柜中集成安装有DSP处理器、ARM处理器、隔离芯片、驱动芯片，两个CCD摄像头均连接DSP处理器，DSP处理器连接ARM处理器，ARM处理器连接隔离芯片，隔离芯片连接驱动芯片，驱动芯片分别与油缸电磁阀和射水电磁阀连接。

上述方案中机架总成包括悬挂架、水平框架、立框架、下支架、左右地轮、地轮架，水平框架的上面固定焊接有四个立框架，四个立框架前后、左右对称布置，水箱安放在水平框架上的立框架之间，用固定带拉紧固定；水平框架的后部两侧通过套筒、螺栓分别连接左右地轮架，地轮架上均安装行走地轮，悬挂架与拖拉机的液压升降悬挂杆相连，通过拖拉机可牵引射水灌溉机行走；下支架具有竖板，三层水平板分别与竖板固定连接，最下层的水平板两侧均设置的向下倾斜的翼板，中间的水平板两侧设置有固定板，两个CCD摄像头分别安装在固定板上。

有益效果：

1、本发明利用基于计算机视觉技术的智能识别系统，对作物和杂草进行自动检测和识别，采用实时控制技术，对作物根部进行对靶射水灌溉，可同时对两行作物进行射水灌溉，射水量可控，实现精确灌溉，做到最大限度节水。

2、本发明的射水枪刺入作物根部表层土壤下后进行射水灌溉，将水射入靠近作物根部表土下，可减少水分蒸发，防止土壤板结，水分有利于作物吸收，提高了水分利用率。

3、本发明有行走地轮，可连续移动灌溉，且便于运输。零部件结构简单、易于装配，使用时调整方便，适于对玉米等农作物进行灌溉。

四、附图说明：

图1是本发明结构的主视图； 

图2是本发明结构的侧视图；

图3是本发明中智能识别控制系统的原理框图。

1水箱， 2固定带， 3进水管， 4控制柜， 5出水管， 6射水电磁阀， 7进油管， 8油缸电磁阀， 9出油管， 10立框架， 11 CCD摄像头， 12射水枪， 13射水管， 14油缸， 15下支架， 16水泵， 17悬挂架， 18水平框架， 19套筒， 20地轮架， 21地轮。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1、图2所示，这种智能型对靶射水灌溉机，包括机架总成、供水系统、射水系统、智能识别控制系统。机架总成的水平框架18下设置左右地轮21，悬挂架17焊接在水平框架18前端；供水系统、射水系统、智能识别控制系统均安装在机架总成上。工作时，悬挂架17与拖拉机的悬挂杆连接，借助左右地轮21由拖拉机牵引连续行走。射水系统有两套，左右对称布置，可同时对左右两行作物进行对靶射水灌溉。

机架总成包括悬挂架17、水平框架18、立框架10、下支架15、左右地轮21、地轮架20，是本机的支承骨架。水平框架18为矩形，由方钢焊接而成，悬挂架17和水平框架18焊接为一体；水平框架18的上面固定焊接有四个立框架10，四个立框架10前后、左右对称布置，水箱1安放在水平框架上的立框架10之间，用固定带2拉紧固定；地轮架20通过套筒19、螺栓安装在水平框架18的两端，左右地轮21分别安装在地轮架20上。悬挂架17与拖拉机的液压升降悬挂杆相连，通过拖拉机可牵引射水灌溉机行走。下支架15焊接在水平框架18的下端，用于安放供水系统、射水系统的部件及智能识别控制系统的CCD摄像头11；下支架15具有竖板，三层水平板分别与竖板固定连接，最下层的水平板两侧均设置的向下倾斜的翼板，中间的水平板两侧设置有固定板，两个CCD摄像头11分别安装在固定板上。左地轮21和右地轮为钢制圆轮。

供水系统由水箱1、水泵16、进水管3、出水管5、压力表、溢流阀构成，水箱1安放在水平框架18上面；进水管3一端连接水箱1，另一端连接水泵16，水泵16连接出水管5，出水管5另一端与射水系统的射水电磁阀6相连；水泵16为柱塞泵，安装在下支架15的最上层水平板上，由拖拉机动力驱动水泵工作，水箱1里的水由进水管3吸入水泵16，一定压力的水由出水管5泵出。出水管5分为左右两路，分别与射水系统的左右射水电磁阀6相连，出水管5上装有压力表及电磁阀。

射水系统由射水电磁阀6、油缸电磁阀8、油缸14、进油管7、出油管9、射水管13、射水枪12构成，射水系统有两套，左右对称布置，也就是说射水电磁阀6、油缸电磁阀8、油缸14、进油管7、出油管9、射水管13、射水枪12均有两个；两个油缸14缸筒分别倾斜固定安装在下支架15的翼板上，射水枪12固定在相应的油缸14的活塞杆上可被活塞杆带动伸缩；两根进油管7分别连接在相应的油缸电磁阀8和油缸14之间，两根出油管9也分别连接在相应的油缸电磁阀8和油缸14之间，两根射水管13分别连接在相应的射水电磁阀6和射水枪12之间；射水电磁阀6、油缸电磁阀8由控制柜4中电源供电。油缸电磁阀8的液压油来自拖拉机液压系统。射水电磁阀6设置在下支架15最上层水平板上，油缸电磁阀8设置在水平框架18上。

智能识别控制系统由控制柜4和CCD摄像头11构成，智能识别控制系统由拖拉机电瓶供电，其工作原理如图3所示。CCD摄像头11有两个，分别安装在下支架15左右两端，可对农作物及杂草进行探测；控制柜4固定安装在水平框架18上，控制柜4中集成安装有DSP处理器、ARM处理器、隔离芯片、驱动芯片，两个CCD摄像头均连接DSP处理器，DSP处理器连接ARM处理器，ARM处理器连接隔离芯片，隔离芯片连接驱动芯片，驱动芯片分别与油缸电磁阀8和射水电磁阀6连接。

本发明通过悬挂架17连接到拖拉机的液压悬挂杆上，拖拉机可以牵引其行走。工作过程如下： 

灌溉机工作前，通过USB接口向计算机内存入一定数量的被灌溉作物（如玉米）的数字图像。灌溉机被牵引向前行走过程中，水泵被拖拉机动力驱动一直工作。CCD摄像头11采集田间作物及杂草图像，DSP处理器根据不同特征对杂草和作物进行对比、识别，并采用RS232串口通信方式将作物位置信息发送到ARM微处理器，微处理器根据DSP处理器发送的作物位置信息及喷灌机械田间作业速度，输出控制信号，经隔离芯片控制油缸电磁阀8动作，油缸活塞带动射水枪12探入苗根部土壤，接着射水电磁阀6动作，水泵16吸入的水经射水枪12注入土壤，间隔一定时间后射水电磁阀6关闭，停止射水，油缸电磁阀8动作，油缸活塞杆带动射水枪12从土壤返回，完成一次射水作业。

如果CCD摄像头探测到杂草，则DSP处理器比对、识别为非需灌溉作物，信息发送到ARM微处理器后，ARM微处理器不输出控制信号，油缸电磁阀8、射水电磁阀6均不动作，射水枪12不进行射水，做到节约用水，提高节水效率。

Claims (2)

1.一种智能型对靶射水灌溉机，其特征在于：这种智能型对靶射水灌溉机包括机架总成、供水系统、射水系统、智能识别控制系统；机架总成的水平框架（18）下设置左右地轮（21），水平框架（18）中部焊接有下支架（15），下支架（15）具有对称设置的向下倾斜的翼板，悬挂架（17）焊接在水平框架（18）前端；供水系统、射水系统、智能识别控制系统均安装在机架总成上；

供水系统包括水箱（1）、水泵（16）、进水管（3）、出水管（5），进水管（3）一端连接水箱（1），另一端连接水泵（16），水泵（16）连接出水管（5），出水管（5）另一端与射水系统的射水电磁阀（6）相连；

射水系统由射水电磁阀（6）、油缸电磁阀（8）、油缸（14）、进油管（7）、出油管（9）、射水管（13）、射水枪（12）构成，射水电磁阀（6）、油缸电磁阀（8）、油缸（14）、进油管（7）、出油管（9）、射水管（13）、射水枪（12）均有两个，两个油缸（14）缸筒分别倾斜固定安装在下支架（15）的翼板上，射水枪（12）固定在相应的油缸（14）的活塞杆上；两根进油管（7）分别连接在相应的油缸电磁阀（8）和油缸（14）之间，两根出油管（9）也分别连接在相应的油缸电磁阀（8）和油缸（14）之间，两根射水管（13）分别连接在相应的射水电磁阀（6）和射水枪（12）之间；

智能识别控制系统由控制柜（4）和CCD摄像头（11）构成，CCD摄像头（11）有两个，分别安装在下支架（15）左右两端，控制柜（4）中集成安装有DSP处理器、ARM处理器、隔离芯片、驱动芯片，两个CCD摄像头均连接DSP处理器，DSP处理器连接ARM处理器，ARM处理器连接隔离芯片，隔离芯片连接驱动芯片，驱动芯片分别与油缸电磁阀（8）和射水电磁阀（6）连接。

2.根据权利要求1所述的智能型对靶射水灌溉机，其特征在于：所述的机架总成包括悬挂架（17）、水平框架（18）、立框架（10）、下支架（15）、左右地轮（21）、地轮架（20），水平框架（18）的上面固定焊接有四个立框架（10），四个立框架（10）前后、左右对称布置，水箱（1）安放在水平框架上的立框架（10）之间，用固定带（2）拉紧固定；水平框架（18）的后部两侧通过套筒（19）、螺栓分别连接左右地轮架（20），左右地轮（21）分别安装在相应的地轮架（20）上，悬挂架（17）与拖拉机的液压升降悬挂杆相连，通过拖拉机可牵引射水灌溉机行走；下支架（15）具有竖板，三层水平板分别与竖板固定连接，最下层的水平板两侧均设置的向下倾斜的翼板，中间的水平板两侧设置有固定板，两个CCD摄像头（11）分别安装在固定板上。