CN107094737A - 一种水田施药机的在线精准混药装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水田施药机的在线精准混药装置及方法，该装置包括取水装置、混药装置、反冲洗装置、取药装置和测控系统；所述取水装置包括取水泵、电磁阀、过滤器、取水箱和连接管路；所述混药装置包括混药泵、电磁阀、文丘里管和连接管；反冲洗装置包括电磁阀及反冲洗管路；取药装置包括直线电机、注射器、单向阀及连接管路；测控系统包括PLC、触摸屏、液位传感器及电路。采用实时在线取水，高精度取药及批量混药的方式，提高农药混合精度及利用率，同时大大减少药液箱体积，减轻施药机械重量，减小接地比压。本发明主要解决施药机械轻量化和在线混药比例精度的问题。本发明可应用在水田施药机装置上。

Description

一种水田施药机的在线精准混药装置及方法

技术领域

本发明属于植保技术领域，涉及一种水田施药机的在线精准混药装置及方法。

背景技术

目前我国大中型喷雾设备一般为一次性携带大量药液进行植保作业，作业幅宽都在12米以上，药液箱容量在1000L以上，整机的重量较大，造成接地比压较大。在作物生长的过程中进行多次施药，对泥低层的破坏大，且容易陷车，所以水田施药机的轻量化是亟待解决的问题，且现有在线混药装置大多采用液力混合药液，药液混合比及均匀性无法保证。

申请号为201510083577.8的专利公开了一种水药分离式的在线混药装置及方法，可有效减小药箱体积，但是采用计量泵取药，低流量下不能精确控制药量，且价格昂贵，同时由于无反冲洗装置，采用就地取水的方式易造成过滤器堵塞；申请号为201210585002.2的专利公开了一种车载式混药装置，该装置实现了药液与水分开储存并利用高速水流实现药液在线混合，但不能有效减小药箱容积，减轻施药机对田埂的压力。申请号为201310607287.x的专利公开了一种农药混配装置，包括打药机，储药池，配药池，该发明解决了打药机与打药系统分离，农药配合不均匀和混配效率低的问题，但不适合车载使用，无法满足水田施药机在线混药的要求。

综上所述，在现有技术中，水田施药机轻量化没有得到有效的解决，并且依靠液力进行药液混合，无法定量取药，混合精度差。为解决上述问题，本发明提供了一种水田施药机的精准在线混药装置及方法。

发明内容

本发明提供一种水田施药机的在线精准混药装置及方法，设计一种水田就地取水，并通过实时测控水位，完成定量取水、定量取药、混药等过程，目的在于减小施药机组的总重量，提高混药比例精度。本发明结构简单，方便使用，适用大中型水田施药机械。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种水田施药机的在线精准混药装置，包括取水装置、反冲洗装置、混药装置、取药装置、测控系统；

所述取水装置包括集水槽、取水泵、电磁阀A、电磁阀C、过滤器、电磁阀E、取水箱；所述集水槽安装在所述取水泵下方，所述取水泵的进水口安装在集水槽中，所述取水泵的出水口与电磁阀A进水口连通、所述电磁阀A出水口与所述电磁阀C的进水口连通、所述电磁阀C的出水口与所述过滤器的进水口连通、所述过滤器的出水口与所述电磁阀E进水口连通、所述电磁阀E出水口与所述取水箱的进水口连通。

所述反冲洗装置包括集水槽、取水泵、电磁阀B、过滤器、电磁阀D，所述取水泵出水口与所述电磁阀B的进水口连通，所述电磁阀B的出水口与所述过滤器的出水口连通，所述过滤器的进水口与所述电磁阀D的进水口连通，所述电磁阀D的出水口连接到所述集水槽中。

所述混药装置包括混药泵、电磁阀F、电磁阀G、文丘里管、混药箱、电磁阀H、药液箱、隔膜泵、喷头，所述混药泵的进水口与所述取水箱的出水口连通，所述混药泵的出水口分别与所述电磁阀F、所述电磁阀G的进水口连通，所述电磁阀G的出水口与取水箱的进水口连通，所述电磁阀F的出水口与所述文丘里管的进水口连通，所述文丘里管的出水口与所述混药箱的进水口连通，所述混药箱的出水口与所述电磁阀H的进水口连通，所述电磁阀H的出水口与所述药液箱的进水口连通，所述药液箱安装在所述混药箱下方，所述药液箱的出水口与所述隔膜泵进水口连通，所述隔膜泵的出水口与所述喷头连通。

所述取药装置包括：单向阀A、注射器、直线电机、单向阀B、原药液箱，所述注射器出水口分别与所述单向阀A的进水口、所述单向阀B的出水口连通，所述单向阀A的出水口与文丘里管注药口连通，所述单向阀B的进水口与所述原药液箱连通，所述注射器的手柄安装在直线电机的滑块上。

所述测控系统包括触摸屏、PLC、液位传感器A、液位传感器B、液位传感器C，所述触摸屏、所述液位传感器和所述电磁阀均通过电路与所述PLC连接，所述液位传感器A安装在取水箱上，所述液位传感器B安装在混药箱上，所述液位传感器C安装在药液箱上。

进一步的，所述注射器容积为300ml，内径为37mm，所述直线电机的有效行程为280mm。

进一步的，所述液位传感器A、液位传感器B、液位传感器C分别设置上限50L、50L、70L，分别设置下限10L、10L、20L。

一种水田施药机的在线精准混药方法，包括如下步骤：

步骤一：根据农药种类，在触摸屏上设置农药混合比。

步骤二：PLC通过控制液位传感器A读取取水箱的液位，当低于液位下限时，电磁阀A、电磁阀C、电磁阀E开启，电磁阀B、电磁阀D关闭，取水泵从集水槽经过滤器吸水到取水箱；当高于液位上限时，电磁阀B、电磁阀D开启，电磁阀A、电磁阀C、电磁阀E关闭，取水泵反向冲洗过滤器。

步骤三：PLC通过液位传感器B读取混药箱的液位，当低于液位下限时，电磁阀F开启，电磁阀G关闭，混药泵从取水箱经文丘里管泵水到混药箱，直线电机带动注射器完成定量送药；当高于液位上限时，电磁阀F关闭，电磁阀G开启，混药泵溢流回取水箱，直线电机带动注射器完成定量取药。

步骤四：液位传感器C读取药液箱的液位，当低于液位下限时，电磁阀H打开，混药箱内的药液靠重力流入药液箱；当高于液位上限时，电磁阀H关闭。

步骤五：重复步骤二、三、四。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.通过就地取水，在线混药，实现药液在机组的工作工程中进行配置，大幅减轻了药液的携带量，减小接地比压，有益于保护泥低层，同时也减少了陷车的概率。

2.通过PLC对直线电机行程的控制，根据不同农药的配比，按需调节注射器的进给量，进行高精度配药，提高了农药的利用率。

3.与传统的精量混药相比，采用直线电机带动注射器的方式进行取药，精度更高，更为经济。

附图说明

图1为水田施药机在线精准混药装置的结构示意图；

图2为水田施药机在线精准混药的控制结构框图；

图3为水田施药机在线精准混药方法的工作流程图。

附图标记如下：

1.集水槽；2.取水泵；3.电磁阀A；4.电磁阀B；5.电磁阀C；6.电磁阀D；7.过滤器；8.电磁阀E；9.液位传感器A；10.取水箱；11.混药泵；12.电磁阀F；13.电磁阀G；14.文丘里管；15.单向阀A；16.注射器；17.直线电；18.单向阀B；19.原药液箱；20.液位传感器B；21.混药箱；22.电磁阀H；23.液位传感器C；24.药液箱；25.隔膜泵；26.喷头；27.触摸屏；28.PLC。

具体实施方式

为对本发明做进一步的理解，现下面结合附图，对本发明方案做进一步详细说明：

结合附图1，本发明所述的一种水田施药机的在线精准混药装置，包括取水装置、反冲洗装置、混药装置、取药装置和测控系统；

所述取水装置包括集水槽1、取水泵2、电磁阀A3、电磁阀C5、过滤器7、电磁阀E8和取水箱10；所述集水槽1安装在所述取水泵2下方，所述取水泵2的进水口安装在集水槽1中，所述取水泵2的出水口与电磁阀A3进水口连通、所述电磁阀A3出水口与所述电磁阀C5的进水口连通、所述电磁阀C5的出水口与所述过滤器7的进水口连通、所述过滤器7的出水口与所述电磁阀E8进水口连通、所述电磁阀E8出水口与所述取水箱10的进水口连通；

所述反冲洗装置包括集水槽1、取水泵2、电磁阀B4、过滤器7和电磁阀D6；所述取水泵2出水口与所述电磁阀B4的进水口连通，所述电磁阀B4的出水口与所述过滤器7的出水口连通，所述过滤器7的进水口与所述电磁阀D6的进水口连通，所述电磁阀D6的出水口连接到所述集水槽1中；

所述混药装置包括混药泵11、电磁阀F12、电磁阀G13、文丘里管14、混药箱21、电磁阀H22、药液箱24、隔膜泵25和喷头26；所述混药泵11的进水口与所述取水箱10的出水口连通，所述混药泵11的出水口分别与所述电磁阀F12、所述电磁阀G13的进水口连通，所述电磁阀G13的出水口与取水箱10的进水口连通，所述电磁阀F12的出水口与所述文丘里管14的进水口连通，所述文丘里管14的出水口与所述混药箱21的进水口连通，所述混药箱21的出水口与所述电磁阀H22的进水口连通，所述电磁阀H22的出水口与所述药液箱24的进水口连通，所述药液箱24安装在所述混药箱21下方，所述药液箱24的出水口与所述隔膜泵25进水口连通，所述隔膜泵25的出水口与所述喷头26连通；

所述取药装置包括单向阀A15、注射器16、直线电机17、单向阀B18和原药液箱19；所述注射器16出水口分别与所述单向阀A15的进水口、所述单向阀B18的出水口连通，所述单向阀A15的出水口与文丘里管14注药口连通，所述单向阀B18的进水口与所述原药液箱19连通，所述注射器16的手柄安装在直线电机17的滑块上；

所述测控系统包括触摸屏27、PLC28、液位传感器A9、液位传感器B20和液位传感器C23；所述触摸屏27、液位传感器和电磁阀均通过电路与所述PLC28连接，所述液位传感器A9安装在取水箱10上，所述液位传感器B20安装在混药箱21上，所述液位传感器C23安装在药液箱24上；

其中，所述液位传感器包括液位传感器A9、液位传感器B20和液位传感器C23；所述电磁阀包括电磁阀A3、电磁阀B4、电磁阀C5、电磁阀D6、电磁阀E8、电磁阀F12、电磁阀G13和电磁阀H22。

所述注射器16容积为300ml，内径为37mm，所述直线电机17的有效行程为280mm。

所述液位传感器A9、液位传感器B20、液位传感器C23分别设置上限50L、50L、70L，分别设置下限10L、10L、20L。

一种水田施药机的在线精准混药方法，包括如下步骤：

步骤一：根据农药种类，在触摸屏27上设置农药混合比；

步骤二：PLC28通过控制液位传感器A9来读取取水箱10的液位，当低于液位下限时，电磁阀A3、电磁阀C5、电磁阀E8开启，电磁阀B4、电磁阀D6关闭，取水泵2从集水槽1经过滤器7吸水到取水箱10；当高于液位上限时，电磁阀B4、电磁阀D6开启，电磁阀A3、电磁阀C5、电磁阀E8关闭，取水泵2反向冲洗过滤器7；

步骤三：PLC28通过液位传感器B20读取混药箱21的液位，当低于液位下限时，电磁阀F12开启，电磁阀G13关闭，混药泵11从取水箱10经文丘里管14泵水到混药箱21，直线电机17带动注射器16完成定量送药；当高于液位上限时，电磁阀F12关闭，电磁阀G13开启，混药泵11溢流回取水箱10，直线电机17带动注射器16完成定量取药；

步骤四：液位传感器C23读取药液箱24的液位，当低于液位下限时，电磁阀H22打开，混药箱21内的药液靠重力流入药液箱24；当高于液位上限时，电磁阀H22关闭；

步骤五：重复步骤二、三、四。

结合附图1所示为水田施药机在线精准混药装置的结构示意图，该装置包括取水装置、反冲洗装置、混药装置和取药装置；取水装置中，取水泵2串联集水槽1、电磁阀A3、电磁阀C5和电磁阀E8，经过滤器7将水吸入到取水箱10：由于水田内的水清洁度不高，过滤器7易堵塞，所以设置反清洗装置，该装置包括集水槽1、取水泵2、电磁阀B4、过滤器7、电磁阀D6，通过电磁阀的通断调整水流方向，对过滤器7进行反向冲洗。混药开始时，混药泵11抽取取水箱10内的水，与此同时直线电机17带动注射器16完成取药送药，在文丘里管14混合并流入到混药箱21中，并由PLC控制电磁阀23的开合完成对药液箱24的供给。

结合附图2和3，开始工作时，触摸屏27设定药液混合比，并采集液位高度H，D，P。当液位传感器A9液位高度H≤10L时，电磁阀A3、C5、E8开启，电磁阀B4、D6关闭，将水从集水槽1经过滤器7送入到取水箱10中；当液位传感器A9液位高度H≥50L时，电磁阀B4、D6开启，电磁阀A3、C5、E8关闭，反向冲洗过滤器7。当液位传感器B20液位高度D≤10L时，电磁阀12F开启，电磁阀13H关闭，直线电机17带动注射器16完成取药并在文丘里管14处完成注药，将药液送入到混药箱水箱21中；当液位传感器B20液位高度H≥50L时，电磁阀12F关闭，电磁阀13H开启，水溢流回取水箱10。当液位传感器C23的液位高度P≤20L时，电磁阀22H开启，药液从混药箱21流入到药液箱24中，电磁阀22H开启30S后关闭。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种水田施药机的在线精准混药装置，其特征在于，包括取水装置、反冲洗装置、混药装置、取药装置和测控系统；

所述取水装置包括集水槽(1)、取水泵(2)、电磁阀A(3)、电磁阀C(5)、过滤器(7)、电磁阀E(8)和取水箱(10)；所述集水槽(1)安装在所述取水泵(2)下方，所述取水泵(2)的进水口安装在集水槽(1)中，所述取水泵(2)的出水口与电磁阀A(3)进水口连通、所述电磁阀A(3)出水口与所述电磁阀C(5)的进水口连通、所述电磁阀C(5)的出水口与所述过滤器(7)的进水口连通、所述过滤器(7)的出水口与所述电磁阀E(8)进水口连通、所述电磁阀E(8)出水口与所述取水箱(10)的进水口连通；

所述反冲洗装置包括集水槽(1)、取水泵(2)、电磁阀B(4)、过滤器(7)和电磁阀D(6)；所述取水泵(2)出水口与所述电磁阀B(4)的进水口连通，所述电磁阀B(4)的出水口与所述过滤器(7)的出水口连通，所述过滤器(7)的进水口与所述电磁阀D(6)的进水口连通，所述电磁阀D(6)的出水口连接到所述集水槽(1)中；

所述混药装置包括混药泵(11)、电磁阀F(12)、电磁阀G(13)、文丘里管(14)、混药箱(21)、电磁阀H(22)、药液箱(24)、隔膜泵(25)和喷头(26)；所述混药泵(11)的进水口与所述取水箱(10)的出水口连通，所述混药泵(11)的出水口分别与所述电磁阀F(12)、所述电磁阀G(13)的进水口连通，所述电磁阀G(13)的出水口与取水箱(10)的进水口连通，所述电磁阀F(12)的出水口与所述文丘里管(14)的进水口连通，所述文丘里管(14)的出水口与所述混药箱(21)的进水口连通，所述混药箱(21)的出水口与所述电磁阀H(22)的进水口连通，所述电磁阀H(22)的出水口与所述药液箱(24)的进水口连通，所述药液箱(24)安装在所述混药箱(21)下方，所述药液箱(24)的出水口与所述隔膜泵(25)进水口连通，所述隔膜泵(25)的出水口与所述喷头(26)连通；

所述取药装置包括单向阀A(15)、注射器(16)、直线电机(17)、单向阀B(18)和原药液箱(19)；所述注射器(16)出水口分别与所述单向阀A(15)的进水口、所述单向阀B(18)的出水口连通，所述单向阀A(15)的出水口与文丘里管(14)注药口连通，所述单向阀B(18)的进水口与所述原药液箱(19)连通，所述注射器(16)的手柄安装在直线电机(17)的滑块上；

所述测控系统包括触摸屏(27)、PLC(28)、液位传感器A(9)、液位传感器B(20)和液位传感器C(23)；所述触摸屏(27)、液位传感器和电磁阀均通过电路与所述PLC(28)连接，所述液位传感器A(9)安装在取水箱(10)上，所述液位传感器B(20)安装在混药箱(21)上，所述液位传感器C(23)安装在药液箱(24)上；

其中，所述液位传感器包括液位传感器A(9)、液位传感器B(20)和液位传感器C(23)；所述电磁阀包括电磁阀A(3)、电磁阀B(4)、电磁阀C(5)、电磁阀D(6)、电磁阀E(8)、电磁阀F(12)、电磁阀G(13)和电磁阀H(22)。

2.根据权利要求1所述的一种水田施药机的取药装置，其特征在于，所述注射器(16)容积为300ml，内径为37mm。

3.根据权利要求1所述的一种水田施药机的取药装置，其特征在于，所述直线电机(17)的有效行程为280mm。

4.根据权利要求1所述的一种水田施药机的测控系统，其特征在于，所述液位传感器A(9)、液位传感器B(20)、液位传感器C(23)分别设置上限50L、50L、70L，分别设置下限10L、10L、20L。

5.一种水田施药机的在线精准混药方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据农药种类，在触摸屏(27)上设置农药混合比；

步骤二：PLC(28)通过控制液位传感器A(9)来读取取水箱(10)的液位，当低于液位下限时，电磁阀A(3)、电磁阀C(5)、电磁阀E(8)开启，电磁阀B(4)、电磁阀D(6)关闭，取水泵(2)从集水槽(1)经过滤器(7)吸水到取水箱(10)；当高于液位上限时，电磁阀B(4)、电磁阀D(6)开启，电磁阀A(3)、电磁阀C(5)、电磁阀E(8)关闭，取水泵(2)反向冲洗过滤器(7)；

步骤三：PLC(28)通过液位传感器B(20)读取混药箱(21)的液位，当低于液位下限时，电磁阀F(12)开启，电磁阀G(13)关闭，混药泵(11)从取水箱(10)经文丘里管(14)泵水到混药箱(21)，直线电机(17)带动注射器(16)完成定量送药；当高于液位上限时，电磁阀F(12)关闭，电磁阀G(13)开启，混药泵(11)溢流回取水箱(10)，直线电机(17)带动注射器(16)完成定量取药；

步骤四：液位传感器C(23)读取药液箱(24)的液位，当低于液位下限时，电磁阀H(22)打开，混药箱(21)内的药液靠重力流入药液箱(24)；当高于液位上限时，电磁阀H(22)关闭；

步骤五：重复步骤二、三、四。