CN104623708A - 基于pwm的土壤消毒装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于PWM的土壤消毒装置及方法，其中，装置包括牵引机车、药液传输装置、至少一个注药装置、基架、控制器；基架上方固定连接药液传输装置；基架下方固定连接至少一个注药装置；牵引机车通过悬挂装置与基架连接，以使药液传输装置、注药装置在牵引机车的驱动作用下前行；控制器用于接收用户指令，并根据用户指令控制牵引机车、药液传输装置作业。从而提供了能够根据土壤消毒装置的行进速度、施药压力，精准控制施药量，进而精准、高效、安全地完成土壤消毒作业，确保良好的土壤消毒效果。

Description

基于PWM的土壤消毒装置及方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术，尤其涉及一种基于PWM的土壤消毒装置及方法。

背景技术

为保证农作物的品质和产量，通常会利用化学药剂对土壤进行熏蒸消毒，土壤消毒处理后能够明显缓解病害发生，显著提高作物产量和品质。

但是，当前使用的土壤消毒药药剂，如氯化苦、威百亩、辣根素等，此类药剂普遍具有较强的毒性和刺激性。采用人工熏蒸消毒时，由人工手动注药、洒药、药液流量不易控制，且易造成药液外露，对人体及环境造成危害，因此人工施药存在效率低，安全性低、施药量不精准等问题，亟需研发针对土壤消毒的配套机械装备以解决现有施药技术落后的问题。

发明内容

本发明提供一种基于PWM的土壤消毒装置及方法，能够根据土壤消毒装置的行进速度、施药压力，精准控制施药量，从而精准、高效、安全地完成土壤消毒作业，保证良好的土壤消毒效果。

本发明提供一种基于PWM的土壤消毒装置，包括：牵引机车、药液传输装置、至少一个注药装置、基架、控制器；

所述基架上方固定连接所述药液传输装置；所述基架下方固定连接所述至少一个注药装置；所述牵引机车通过悬挂装置与所述基架连接，以使所述药液传输装置、所述注药装置在所述牵引机车的驱动作用下前行；

所述控制器用于接收用户指令，并根据所述用户指令控制所述牵引机车、所述药液传输装置作业。

本发明提供一种基于PWM的土壤消毒方法，包括：

接收用户指令，根据所述用户指令得到各个被控对象的控制参数；所述被控对象包括：牵引机车、药液传输装置；

发送所述控制参数到各个所述被控对象，以使所述牵引机车行驶在预设速度、所述药液传输装置根据所述控制参数控制药液流量。

本发明的基于PWM的土壤消毒装置及方法，通过在基架上方固定连接药液传输装置；基架下方固定连接注药装置；由牵引机车通过悬挂装置驱动药液传输装置、注药装置前行；并由控制器接收用户指令，根据用户指令控制牵引机车、药液传输装置作业。从而提供了能够根据土壤消毒装置的行进速度、施药压力，精准控制施药量，进而精准、高效、安全地完成土壤消毒作业的装置，保证了良好的土壤消毒效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的基于PWM的土壤消毒装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的部分结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的注药装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的流量显液管的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的限位装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的PWM输出波形图。

图7为本发明实施例一提供的基于PWM的土壤消毒方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1为本发明实施例一提供的基于PWM的土壤消毒装置的结构示意图；如图1所示，本实施例提供一种基于PWM的土壤消毒装置，包括：牵引机车1、药液传输装置2、至少一个注药装置3、基架4、控制器5；基架4上方固定连接药液传输装置2；基架4下方固定连接至少一个注药装置3；牵引机车1通过悬挂装置6与基架4连接，以使药液传输装置2、注药装置3在牵引机车1的驱动作用下前行；控制器5用于接收用户指令，并根据用户指令控制牵引机车1、药液传输装置2作业。

具体的，牵引机车1可以为拖拉机、农业机车、电力机车等具有动力驱动的车辆。悬挂装置6可以为三点悬挂装置，能与牵引机车1如拖拉机尾部的三点悬挂点连接，悬挂装置6还可以是具有升降功能的牵引架等能够牵引药液传输装置2前行的装置。控制器5可以采用可编程逻辑控制器PLC或者其他具有逻辑运算、数据存储等功能且通过数字/模拟式输入/输出，控制各种类型机械的控制器。需要说明的是，对于牵引机车1、悬挂装置6、控制器5的选用可由本领域技术人员根据实际工况确定，本发明对此不作限定。

本实施例的基于PWM的土壤消毒装置，通过在基架上方固定连接药液传输装置；基架下方固定连接注药装置；由牵引机车通过悬挂装置驱动药液传输装置、注药装置前行；并由控制器接收用户指令，根据用户指令控制牵引机车、药液传输装置作业。从而提供了能够根据土壤消毒装置的行进速度、施药压力，精准控制施药量，进而精准、高效、安全地完成土壤消毒作业的装置，保证了良好的土壤消毒效果。

进一步的，图2为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的部分结构示意图，图3为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的注药装置的结构示意图；如图1～3所示，在上述实施例的基础上，注药装置3包括：入土铲31、注射针32；入土铲31包括：支撑部311和形成于支撑部311一端的入土部312，支撑部311上具有至少一个安装孔3111，支撑部311通过安装孔3111与基架4固定连接，各个安装孔3111用于调整入土铲31距离地面的高度；入土铲31背向牵引机车1前进方向的侧面设置有注射针32，注射针32的针口321距离地面的高度大于入土铲31的入土部312的自由端3121距离地面的高度。

药液传输装置2包括：药液箱21、过滤器22、储气罐23、分流装置24；药液箱21、过滤器22固定设置在基架4上；储气罐23固定设置在牵引机车1上；储气罐23通过软管25与药液箱21连通，储气罐23上设置调压阀(图中未示出)，以控制储气罐23内的加压气体进入药液箱21的气体流量；药液箱21通过软管25与过滤器22连通；分流装置24的一端与过滤器22连通，另一端具有多个出药口，出药口与注药装置3分别对应连通，以使药液分流至各个注药装置3的注射针32内。

进一步的，如图2所示，分流装置24包括：流量观察器241、至少一个电磁阀242；流量观察器241具有多个入药口、多个出药口，，用于显示各个注药装置3的注射针32内的药液流量；流量观察器241的各个入药口通过软管25与过滤器22连通，流量观察器241的各个出药口通过软管25对应连接各个注药装置3；电磁阀242对应设置在流量观察器241的各个入药口处，用于基于脉冲宽度调制PWM控制药液流量。

进一步的，图4为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的流量显液管的结构示意图；如图4所示，流量观察器241包括：至少一个流量显液管2411；流量显液管2411具有药液入口2412、药液出口2413、玻璃视窗2414，用于观测所述流量显液管内的药液量、浮球2415，用于指示流量显液管2411内药液量；各个流量显液管2411并排设置，且各个药液入口2412与过滤器22连通，各个药液出口2413与各个注药装置3的注射针32连通。

具体的，土壤消毒药液一般都是具有挥发性及一定的毒性，因此药液箱21的入药口由锁紧端盖和密闭装置密闭，向药液箱21输入药液时通过软管连通药液箱21和药液存储桶，并采用压力储气罐向药液存储桶内加入加压气体，将药液从药液存储桶压入到药液箱21内，通过这样全封闭的加药方式，避免了人为倾倒药剂时液体和刺激性气体泄漏，实现安全自动加药。

安装在牵引机车1上的储气罐23内储存有加压气体，储气罐23通过调压阀和软管25与药液箱21上端端盖的入气孔连通，通过调压阀能够输出稳定气压的加压气体，加压气体经软管25进入药液箱21内将药液从药液箱21底部的出液口压入过滤器22，经过滤器22滤掉药液中的杂质残渣，保证药液的纯净度，防止施药管路堵塞；过滤器22的出液口与若干个流量显液管2411连通，流量显液管2411内具有轻质浮球2415，药液从流量显液管2411的药液入口2412进入流量显液管2411后，浮球2415浮起，流量显液管2411内没有药液时，浮球2415依靠重力落到流量显液管2411底部，通过流量显液管2411的透明玻璃视窗2414，便于在外部清楚观察施药管路内有无药液流动，能够及时获知是否需要补加药液，防止漏施药；流量显液管2411的药液出口2413通过软管25与各个注药装置3连通，药液最终通过注射针32注入土壤，注射针32的药液入口处装有过滤限流装置33，其中，过滤限流装置33内包含通径大小一致的限流片，保证各个注药装置3管路中通药量相同，实现每个注药针32出药量均匀、精准可控。过滤限流装置33还能够进一步有效滤除药液中的残余杂质保证注射针32不堵塞。注射针32安装在入土铲31的后侧，即入土铲31背向牵引机车1前进方向的侧面设置有注射针32，从而使得作业过程中，当入土铲31的入土部312插入土壤并挖掘的过程中，有效避免注射针32的针口321直接与土壤接触；注射针32的针口321距离地面的高度大于入土铲31的入土部312的自由端3121距离地面的高度，能够有效防止土壤堵塞注射针32的针口321；此外，通过调整支撑部311上安装孔3111的位置，可以调节入土铲31的入土深度。各个注药装置3在基架4上并排设置，彼此的间隔距离可以根据施药幅宽进行调整。

进一步的，图5为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的限位装置的结构示意图；如图5所示，该土壤消毒装置还包括：至少一个限位装置7，限位装置7设置在基架4下方；限位装置7包括：连接部71、滚轮72、弹性装置73；连接部71的第一端711与基架4螺接，连接部71的第二端712与滚轮72的轴心螺接；弹性装置73的一端固定连接在第一端711与第二端712之间，弹性装置73的另一端与基架4固定连接，用于缓冲限位装置7与地面间的冲击力。

或者，限位装置7还包括：深度调节装置74、紧固件75；弹性装置73的一端固定连接在第一端711与第二端712之间，弹性装置73的另一端通过深度调节装置74与基架4连接；深度调节装置74上开设有长条形槽孔741，长条形槽孔741垂直于地面方向设置；深度调节装置74的一端与弹性装置73固定连接，紧固件75的一端穿过长条形槽孔741，紧固件75的另一端卡在长条形槽孔741外，以使深度调节装置74与基架4固定连接，且使限位装置74在长条形槽孔741的长度范围内高度可调。

具体的，基架4下方平行并排装有多个限位装置7，其对基架4有支撑缓冲作用，能够防止瞬时施药深度过深，保证施药深度均匀稳定，深度调节装置74可以通过紧固件75(如螺钉、螺栓与螺母)在长条形槽孔741中进行位置调节，从而调整限位装置7的距离地面的高度。

进一步的，该土壤消毒装置还包括：测速传感器8、超声波传感器9；测速传感器8设置在牵引机车1的车轮上，用于监测牵引机车1的前进速度；超声波传感器9设置在基架4下方，用于监测注药装置3的入土深度。其中，测速传感器8可以采用霍尔测速传感器，实时监测土壤消毒装置的行进速度，根据行进速度精准调整施药量；通过超声波传感器9能够在不平整的田地消毒作业时，保证施药深度符合要求，实现精准施药。还包括：与控制器5连接的用户交互控制屏幕10，用户交互控制屏幕10为触摸显示屏或包含音频输入模块，用于接收语音控制指令；同时与控制器5实现数据交换，并显示各个注药装置3的出药量数值，将出药量及PWM频率/占空比、牵引机车1行进速度、注药装置3的入土深度、调压阀的压力值等数据信息实时显示。用户可以通过用户交互控制屏幕10输入各项控制参数，如PWM波形控制参数，以精准控制电磁阀242的通断周期T，电磁阀242的通断是通过设定控制器5对每一路注药装置3产生一定频率和占空比的PWM波(如图6为本发明实施例二提供的基于PWM的土壤消毒装置的PWM输出波形图所示)，从而控制每个电磁阀242频繁开闭，控制各注药装置3管路的有规律的通断，实现各路注药装置3独立精准施药，从而灵活设定施药幅宽和每一注药装置3的精准施药量，避免重复施药；还可以通过用户交互控制屏幕10输入储气罐23的调压阀开度参数，以控制药液的压出量；牵引机车1的行进速度参数，以精准控制施药速度等；以上这些控制参数经过控制器5的处理，控制器5具有产生PWM脉冲信号、计算存储各个传感器数值以及实时与触摸显示屏2通讯等功能，然后，控制器5输出模拟控制量到各个被控对象，如电磁阀242、调压阀、牵引机车1等以控制该土壤消毒装置作业。此外，控制器5、用户交互控制屏幕10、电磁阀242、测速传感器8、超声波传感器9等用电设备可以由牵引机车1内配备的蓄电池供电。

图7为本发明实施例一提供的基于PWM的土壤消毒方法流程图；如图7所示，本实施例提供的基于PWM的土壤消毒方法，包括：

步骤101、接收用户指令，根据用户指令得到各个被控对象的控制参数。

具体的，被控对象包括：牵引机车、药液传输装置。

步骤102、发送控制参数到各个被控对象，以使牵引机车行驶在预设速度、药液传输装置根据控制参数控制药液流量。

本实施例的基于PWM的土壤消毒方法可以采用上述土壤消毒装置的实施例予以实施，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于PWM的土壤消毒装置，其特征在于，包括：牵引机车、药液传输装置、至少一个注药装置、基架、控制器；

所述基架上方固定连接所述药液传输装置；所述基架下方固定连接所述至少一个注药装置；所述牵引机车通过悬挂装置与所述基架连接，以使所述药液传输装置、所述注药装置在所述牵引机车的驱动作用下前行；

所述控制器用于接收用户指令，并根据所述用户指令控制所述牵引机车、所述药液传输装置作业。

2.根据权利要求1所述的土壤消毒装置，其特征在于，所述注药装置包括：入土铲、注射针；

所述入土铲包括：支撑部和形成于所述支撑部一端的入土部，所述支撑部上具有至少一个安装孔，所述支撑部通过所述安装孔与所述基架固定连接，各个所述安装孔用于调整所述入土铲距离地面的高度；所述入土铲背向所述牵引机车前进方向的侧面设置有注射针，所述注射针的针口距离地面的高度大于所述入土铲的所述入土部的自由端距离地面的高度。

3.根据权利要求2所述的土壤消毒装置，其特征在于，所述药液传输装置包括：药液箱、过滤器、储气罐、分流装置；

所述药液箱、过滤器固定设置在所述基架上；所述储气罐固定设置在所述牵引机车上；所述储气罐通过软管与所述药液箱连通，所述储气罐上设置调压阀，以控制所述储气罐内的加压气体进入所述药液箱的气体流量；所述药液箱通过软管与所述过滤器连通；所述分流装置的一端与所述过滤器连通，另一端具有多个出药口，所述出药口与所述注药装置分别对应连通，以使药液分流至各个所述注药装置的注射针内。

4.根据权利要求3所述的土壤消毒装置，其特征在于，所述分流装置包括：流量观察器、至少一个电磁阀；所述流量观察器具有多个入药口、多个出药口，用于显示各个所述注药装置的注射针内的药液流量；所述流量观察器的各个入药口通过软管与所述过滤器连通，所述流量观察器的各个出药口通过软管对应连接各个所述注药装置；所述电磁阀对应设置在所述流量观察器的各个入药口处，用于基于脉冲宽度调制PWM控制药液流量。

5.根据权利要求4所述的土壤消毒装置，其特征在于，所述流量观察器包括：至少一个流量显液管；所述流量显液管具有药液入口、药液出口、玻璃视窗，用于观测所述流量显液管内的药液量、浮球，用于指示所述流量显液管内药液量；各个所述流量显液管并排设置，且各个所述药液入口与所述过滤器连通，各个所述药液出口与各个所述注药装置的注射针连通。

6.根据权利要求5所述的土壤消毒装置，其特征在于，还包括：至少一个限位装置，所述限位装置设置在所述基架下方；

所述限位装置包括：连接部、滚轮、弹性装置；所述连接部的第一端与所述基架螺接，所述连接部的第二端与所述滚轮的轴心螺接；所述弹性装置的一端固定连接在所述第一端与所述第二端之间，所述弹性装置的另一端与所述基架固定连接，用于缓冲所述限位装置与地面间的冲击力。

7.根据权利要求5所述的土壤消毒装置，其特征在于，还包括：至少一个限位装置，所述限位装置设置在所述基架下方；

所述限位装置包括：连接部、滚轮、弹性装置、深度调节装置、紧固件；所述连接部的第一端与所述基架螺接，所述连接部的第二端与所述滚轮的轴心螺接；所述弹性装置的一端固定连接在所述第一端与所述第二端之间，所述弹性装置的另一端通过所述深度调节装置与所述基架连接；

所述深度调节装置上开设有长条形槽孔，所述长条形槽孔垂直于地面方向设置；所述深度调节装置的一端与所述弹性装置固定连接，所述紧固件的一端穿过所述长条形槽孔，紧固件的另一端卡在所述长条形槽孔外，以使所述深度调节装置与所述基架固定连接，且使所述限位装置在所述长条形槽孔的长度范围内高度可调。

8.根据权利要求1～7任一所述的土壤消毒装置，其特征在于，还包括：测速传感器、超声波传感器；所述测速传感器设置在所述牵引机车的车轮上，用于监测所述牵引机车的前进速度；所述超声波传感器设置在所述基架下方，用于监测所述注药装置的入土深度。

9.根据权利要求1～7任一所述的土壤消毒装置，其特征在于，还包括：与所述控制器连接的用户交互控制屏幕。

10.一种基于PWM的土壤消毒方法，其特征在于，包括：

接收用户指令，根据所述用户指令得到各个被控对象的控制参数；所述被控对象包括：牵引机车、药液传输装置；

发送所述控制参数到各个所述被控对象，以使所述牵引机车行驶在预设速度、所述药液传输装置根据所述控制参数控制药液流量。