CN104020706A - 果园管道自动顺序喷雾系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果园管道自动顺序喷雾系统及控制方法，系统包括用于给系统供电的太阳能供电单元、用于果园管道自动顺序喷雾系统中的药液的供应的机泵供药单元、管道喷雾平台和自动顺序喷雾控制装置，管道喷雾平台由若干组管道喷雾单元组成，喷雾单元由电磁阀控制进行喷雾，通过自动顺序喷雾控制装置控制各组管道喷雾单元，实现对果树的自动顺序喷雾。本果园管道自动顺序喷雾系统中，每棵果树都由相应的喷头进行喷雾，不再需要人工手持喷杆进行喷雾作业，省人工，节约人工成本，克服了密植果园中或果树树冠长大后人工难以自由移动喷杆进行喷雾的困难。

Description

果园管道自动顺序喷雾系统及控制方法

技术领域

本发明涉及果园农药喷雾领域，特别涉及一种果园管道自动顺序喷雾系统及控制方法。

背景技术

果园中施药作业是最费工费时又非常重要的作业项目。据统计，其工作量约占果树管理总工作量的30％左右。我国的农药生产技术处于世界领先水平，但植保机械和农药使用技术却严重落后于发达国家。改进施药技术是改善不合理的施药结构和提高施药自动化程度的一个有效途径。

管道喷药技术作为喷雾机械化的重要组成部分应运而生。管道喷药技术与背负式喷药及手扶药车喷药相比，具有喷药速度快，省工省能等优点。现有的管道喷雾技术都是在果园地上布置管道，喷杆通过软管接到在管道上的出水口，喷雾作业人员移动喷杆进行喷雾。这种喷雾方式依然需要大量的人工。在密植果园或成熟果园中，果树树冠逐渐长大使果树行距变小甚至封行，喷雾作业人员难以自由的移动喷杆进行喷雾，果树的喷药工作十分困难。同时，由于果树树冠交接，作业人员行走于附着有农药的果树间，有发生农药中毒的危险。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种果园管道自动顺序喷雾系统。

本发明的另一目的在于，提供一种果园管道自动顺序喷雾系统的控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

果园管道自动顺序喷雾系统，包括用于给系统供电的太阳能供电单元、用于果园管道自动顺序喷雾系统中的药液的供应的机泵供药单元、管道喷雾平台和自动顺序喷雾控制装置，管道喷雾平台由若干组管道喷雾单元组成，喷雾单元由电磁阀控制进行喷雾，通过自动顺序喷雾控制装置控制各组管道喷雾单元，实现对果树的自动顺序喷雾。

优选的，太阳能供电单元包括太阳能支架、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、无线通信接收模块和电磁阀驱动电路，太阳能电池板设置在支架上，太阳能电池板与太阳能控制器输入端电气连接，太阳能控制器输出端与蓄电池连接，蓄电池为无线通信接收模块、驱动电路和电磁阀供电。

优选的，所述机泵供药单元包括药液池、药液泵、三相变频电动机、变频器和压力变送器；自动顺序喷雾控制装置与变频器电气连接，变频器与三相变频电动机电气连接，三相变频电动机的转轴与药液泵经皮带进行机械功率传输，药液泵的进药端与出药端通过药液管道分别与药液池及压力变送器相连。

优选的，所述管道喷雾平台包括钢丝绳、支撑桩、送药主管、送药支管、喷雾主管、喷雾支管、防滴喷头和电磁阀，送药主管从药液泵出水口引出，沿垂直于果树种植行的方向敷设；每隔一行果树，从送药主管上引出一条送药支管，送药支管沿果树种植行的方向敷设，该行果树的喷雾药液流经该送药支管。

优选的，将连续的几棵果树组成一个喷雾单元，每经过一个单元，从送药支管上引出一个出水口，出水口的另一端连电磁阀，电磁阀的另一端与喷雾主管相连。

优选的，每行果树的两端竖立支撑桩，钢丝绳架空固定在两个支撑桩上部，喷雾主管绑定在钢丝绳上；在每棵果树树冠上方的钢丝绳上，悬挂下一个倒“Y”形喷雾架；同时在该棵果树的树冠上方，由喷雾主管上引出一条竖直向下的喷雾支管，喷雾支管经连接件引出喷雾软管，喷雾软管的另一端安装防滴喷头；在每两棵果树之间引出一条喷雾支管，喷雾支管上连接防滴喷头。

优选的，所述自动顺序喷雾控制装置包括控制箱和手持控制触屏；控制箱的核心是基于AVR微控制器的主控单元，控制箱内还有无线通信发射模块；控制箱的面板上设有电源开关、启动和停止按钮、模式选择开关，还设有“加”按钮、“减”按钮和确认按钮，通过“加”按钮、“减”按钮可以对喷雾管道中药液极限压力、设定压力及喷雾时间进行增加或减少；控制箱面板上显示设定的极限压力，设定压力，实时显示当前的喷雾压力，喷雾时间，显示当前工作的电磁阀编号。

优选的，果园管道喷雾平台中的电磁阀为脉冲电磁阀。

为了达到上述另一目的，本发明采用以下技术方案：

果园管道自动顺序喷雾系统的控制方法，包括下述步骤：

预先搭建好太阳能供电单元、机泵供药单元以及管道喷雾平台；

打开控制箱电源，系统喷雾参数通过avr单片机显示程序显示在控制箱面板上，控制箱面板上的每个按钮作为单片机的一个按键电路，系统喷雾参数可根据实际情况，现场经单片机按键程序设定；

喷雾参数设定后，单片机就会确定极限压力，喷雾压力，喷雾时间参数，机泵供药单元的压力变送器不断检测管道中药液的压力，将此压力信号与设定的极限压力、喷雾压力信号对比，若压力变送器检测到的药液压力小于设定的喷雾压力，则单片机控制变频器增加工作频率，提高药液压力；

若检测到的药液压力大于设定的喷雾压力，则单片机控制变频器减小工作频率，减小药液药力，直到药液压力等于设定压力；压力变送器检测到的药液压力与设定的极限压力对比，若检测压力大于设定极限压力，软件自动执行停机程序；

再按启动键，单片机执行启动按键程序，通过单片机串口和无线通信发射模块向外发射信号，唤醒果园中需要工作的无线通信接收模块，无线通信接收模块接收控制信号，通过驱动电路控制电磁阀打开，当喷雾到达设定喷雾时间时，程序控制电磁阀关闭，无线通信模块完成任务后过一段时间自动进入休眠状态，这样就完成对一组管道喷雾单元的喷雾，接着无线通信发射模块唤醒另一组无线通信接收模块，控制另一组管道喷雾单元的喷雾，如此，直到喷完所有果树。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)本果园管道自动顺序喷雾系统中，每棵果树都由相应的喷头进行喷雾，不再需要人工手持喷杆进行喷雾作业，省人工，节约人工成本，克服了密植果园中或果树树冠长大后人工难以自由移动喷杆进行喷雾的困难。

2)喷雾主管由架空的钢丝绳支撑，避免了对果园进行除草、深施肥等果树生产管理作业的影响。

3)本果园管道自动顺序喷雾系统，任何时刻都至少有一个电磁阀打开，每个电磁阀可以控制多个喷头喷雾，即任何时刻都有多个喷头打开工作，这在很大程度上提高了喷雾效率；

4)实现了可移动手持触屏控制喷雾，通过手持控制触屏，既可以选择自动喷雾方式，也可以选择手动喷雾方式，可以单独控制某个电磁阀，实现对某些果树个体的单独喷雾，提高了喷雾的自动化程度，使果农的喷雾更加方便；

5)果树喷雾平台全部用硬质PVC管搭建，PVC管价格低廉且不易变形和摇摆，喷雾雾滴容易抵达靶标并附着；

6)果树自动顺序喷雾系统全部使用防滴喷头，电磁阀开启后，只有当管道里的药液压力达到防滴喷头的压力时，防滴喷头才打开进行喷雾；电磁阀关闭后，管道药液压力小于此门限压力，喷头及时停止喷雾，不会有喷头滴落农药的现象；

7)果园自动顺序喷雾系统中，均采用脉冲电磁阀，脉冲电磁阀仅需要宽度为0.01s～3s的+12V脉冲电压，便能实现其工作状态的自保持，解决了因长期通电而造成电磁阀寿命降低的问题，降低了供电电源的能耗。

附图说明

图1是果园管道自动顺序喷雾系统整体布置示意图；

图2是管道喷雾平台示意图；

图3是倒“Y”形喷雾架示意图；

图4是太阳能供电单元示意图；

图5是果园管道自动顺序喷雾系统控制箱面板示意图；

图6是手持控制触屏界面图；

图7是果园管道自动顺序喷雾系统操作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

图1是果园管道自动顺序喷雾系统整体布置示意图。本实例以一个具有2行果树、每行8棵果树的果园为例，进行果园管道自动顺序喷雾系统的详细说明，实际实施方式不限于此。

果园管道自动顺序喷雾系统包括太阳能供电单元1、机泵供药单元2、管道喷雾平台3和自动顺序喷雾控制装置4，管道喷雾平台由若干组管道喷雾单元组成，喷雾单元由电磁阀控制进行喷雾。通过自动顺序喷雾控制装置控制各组管道喷雾单元，实现对果树的自动顺序喷雾。

如图1所示，机泵供药单元包括药液池，药液泵，三相变频电动机，变频器和压力变送器。

如图2所示，果园管道喷雾平台包括钢丝绳3-1、支撑桩3-2、送药主管3-3、送药支管3-4、喷雾主管3-5、喷雾支管3-6、防滴喷头3-7和电磁阀3-8。送药主管从药液泵出水口引出，沿垂直于果树种植行的方向敷设；每隔一行果树，从送药主管上引出一条送药支管，送药支管沿果树种植行的方向敷设，该行果树的喷雾药液流经该送药支管，防滴喷头和喷雾支管间通过转接件3-9连接。

将连续的几棵果树组成一个喷雾单元，如图2所示，每经过一个单元，从送药支管上引出一个出水口，出水口的另一端连电磁阀，电磁阀的另一端与喷雾主管相连。

每行果树的两端竖立支撑桩，钢丝绳架空固定在两个支撑桩上部，喷雾主管绑定在钢丝绳上。

在每棵果树树冠正上方的钢丝绳上，悬挂下一个倒“Y”形喷雾架5，如图3所示；倒“Y”形喷雾架构成的平面与钢丝绳垂直；同时在该棵果树的树冠上方，由喷雾主管上引出一条竖直向下的喷雾支管，喷雾支管经连接件引出两条喷雾软管5-1，喷雾软管的另一端安装防滴喷头3-7，两条喷雾软管固定在倒“Y”形喷雾架的两条斜臂上。

在每两棵果树之间引出一条喷雾支管，这条喷雾支管延伸至果树树冠的下端，喷雾支管末端连接两个喷头，喷头的安装角度保证喷头的喷雾方向分别朝向两侧的果树。多个这样喷雾单元组成果园的管道自动顺序喷雾平台。本实例中画出了4个喷雾单元。

太阳能供电单元1包括太阳能支架1-1、太阳能电池板1-2、太阳能控制器1-3、蓄电池、无线通信接收模块和电磁阀驱动电路，太阳能控制器上连接有引出线1-4，如图4所示。太阳能电池板放在支架上，太阳能电池板与太阳能控制器输入端电气连接，太阳能控制器输出端与蓄电池连接。蓄电池为无线通信接收模块、驱动电路和电磁阀供电。

自动顺序喷雾控制装置包括控制箱和手持控制触屏，如图5、图6所示。控制箱的核心是基于AVR微控制器的主控单元，控制箱内还有无线通信发射模块。控制箱的面板上设有电源开关、启动和停止按钮、模式选择开关，还设有“加”按钮、“减”按钮和确认按钮，通过“加”按钮、“减”按钮可以对喷雾管道中药液极限压力、设定压力及喷雾时间进行增加或减少。控制箱面板上显示设定的极限压力，设定压力，实时显示当前的喷雾压力，喷雾时间，显示当前工作的电磁阀编号。

手持控制触屏的控制功能与上述控制箱功能相同。自动顺序喷雾控制装置的控制信号通过无线通信发射模块发送到果园中的无线通信接收模块。

本果园管道自动顺序喷雾系统的使用时，将控制箱控制面板上的模式选择旋钮旋转到“箱控”模式，然后通过控制面板调节极限压力、设定压力、喷雾时间等喷雾参数。再按下控制面板上的启动按钮，果园管道自动顺序喷雾系统就会按设定的程序启动，电磁阀顺序开启和关闭，直到对果园内果树喷雾完毕，系统自动停止。

本果园管道自动顺序喷雾系统的控制程序按照“先开后关”的方式控制电磁阀，保证管道中药液压力的平稳过渡。

若将控制箱控制面板上的模式选择旋钮旋转到“遥控”模式，这时控制箱上的其他按钮便不再起作用，只有手持控制触屏起作用。手持控制触屏的自动顺序喷雾方式和控制箱的“箱控”模式作用相同，同时可以实现手持移动操作。手持触摸控制器的“手动”喷雾方式，只能对某个电磁阀进行单独控制，先选定需要控制的电磁阀，触摸启动键，选定的电磁阀就打开，按停止键选定的电磁阀就关闭。

果园管道自动顺序喷雾系统操作流程如图7所示。

本系统是这样工作的：预先搭建好太阳能供电单元、机泵供药单元、管道喷雾平台。

将控制箱控制面板上的模式选择旋钮旋转到“箱控”模式，然后通过控制面板调节极限压力、设定压力、喷雾时间等喷雾参数。再按下控制面板上的启动按钮，果园管道自动顺序喷雾系统就会按设定的程序控制电磁阀顺序开启和关闭，直到对果园内果树喷雾完毕，系统自动停止。

若将控制箱控制面板上的模式选择旋钮旋转到“遥控”模式，这时控制箱上的其他按钮便不再起作用，只有手持控制触屏起作用。手持触摸控制器自动喷雾方式和控制箱的作用相同，同时可以实现手持移动操作。手持触摸控制器的“手动”喷雾方式，只能对某个电磁阀进行单独控制，先选定需要控制的电磁阀，触摸启动键，选定的电磁阀就打开，按停止键选定的电磁阀就关闭。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，包括用于给系统供电的太阳能供电单元、用于果园管道自动顺序喷雾系统中的药液的供应的机泵供药单元、管道喷雾平台和自动顺序喷雾控制装置，管道喷雾平台由若干组管道喷雾单元组成，喷雾单元由电磁阀控制进行喷雾，通过自动顺序喷雾控制装置控制各组管道喷雾单元，实现对果树的自动顺序喷雾。

2.根据权利要求1所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，太阳能供电单元包括太阳能支架、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、无线通信接收模块和电磁阀驱动电路，太阳能电池板设置在支架上，太阳能电池板与太阳能控制器输入端电气连接，太阳能控制器输出端与蓄电池连接，蓄电池为无线通信接收模块、驱动电路和电磁阀供电。

3.根据权利要求1所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，所述机泵供药单元包括药液池、药液泵、三相变频电动机、变频器和压力变送器；自动顺序喷雾控制装置与变频器电气连接，变频器与三相变频电动机电气连接，三相变频电动机的转轴与药液泵经皮带进行机械功率传输，药液泵的进药端与出药端通过药液管道分别与药液池及压力变送器相连。

4.根据权利要求1所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，所述管道喷雾平台包括钢丝绳、支撑桩、送药主管、送药支管、喷雾主管、喷雾支管、防滴喷头和电磁阀，送药主管从药液泵出水口引出，沿垂直于果树种植行的方向敷设；每隔一行果树，从送药主管上引出一条送药支管，送药支管沿果树种植行的方向敷设，该行果树的喷雾药液流经该送药支管。

5.根据权利要求4所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，将连续的几棵果树组成一个喷雾单元，每经过一个单元，从送药支管上引出一个出水口，出水口的另一端连电磁阀，电磁阀的另一端与喷雾主管相连。

6.根据权利要求4所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，每行果树的两端竖立支撑桩，钢丝绳架空固定在两个支撑桩上部，喷雾主管绑定在钢丝绳上；在每棵果树树冠上方的钢丝绳上，悬挂下一个倒“Y”形喷雾架；同时在该棵果树的树冠上方，由喷雾主管上引出一条竖直向下的喷雾支管，喷雾支管经连接件引出喷雾软管，喷雾软管的另一端安装防滴喷头；在每两棵果树之间引出一条喷雾支管，喷雾支管上连接防滴喷头。

7.根据权利要求1所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，所述自动顺序喷雾控制装置包括控制箱和手持控制触屏；控制箱的核心是基于AVR微控制器的主控单元，控制箱内还有无线通信发射模块；控制箱的面板上设有电源开关、启动和停止按钮、模式选择开关，还设有“加”按钮、“减”按钮和确认按钮，通过“加”按钮、“减”按钮可以对喷雾管道中药液极限压力、设定压力及喷雾时间进行增加或减少；控制箱面板上显示设定的极限压力，设定压力，实时显示当前的喷雾压力，喷雾时间，显示当前工作的电磁阀编号。

8.根据权利要求2所述的果园管道自动顺序喷雾系统，其特征在于，果园管道喷雾平台中的电磁阀为脉冲电磁阀。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的果园管道自动顺序喷雾系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

预先搭建好太阳能供电单元、机泵供药单元以及管道喷雾平台；

打开控制箱电源，系统喷雾参数通过avr单片机显示程序显示在控制箱面板上，控制箱面板上的每个按钮作为单片机的一个按键电路，系统喷雾参数可根据实际情况，现场经单片机按键程序设定；

喷雾参数设定后，单片机就会确定极限压力，喷雾压力，喷雾时间参数，机泵供药单元的压力变送器不断检测管道中药液的压力，将此压力信号与设定的极限压力、喷雾压力信号对比，若压力变送器检测到的药液压力小于设定的喷雾压力，则单片机控制变频器增加工作频率，提高药液压力；

若检测到的药液压力大于设定的喷雾压力，则单片机控制变频器减小工作频率，减小药液药力，直到药液压力等于设定压力；压力变送器检测到的药液压力与设定的极限压力对比，若检测压力大于设定极限压力，软件自动执行停机程序；

再按启动键，单片机执行启动按键程序，通过单片机串口和无线通信发射模块向外发射信号，唤醒果园中需要工作的无线通信接收模块，无线通信接收模块接收控制信号，通过驱动电路控制电磁阀打开，当喷雾到达设定喷雾时间时，程序控制电磁阀关闭，无线通信模块完成任务后过一段时间自动进入休眠状态，这样就完成对一组管道喷雾单元的喷雾，接着无线通信发射模块唤醒另一组无线通信接收模块，控制另一组管道喷雾单元的喷雾，如此，直到喷完所有果树。