CN107372433B - 一种风送施药装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风送施药装置及方法，其中装置包括：升降机构、喷雾机构和药液输送系统；升降机构包括龙门架、丝杠、丝杠旋转电机和升降平台，丝杠的两端分别与在龙门架的顶部和底部固连，升降平台通过丝杠螺母与丝杠固连；喷雾机构包括风机旋转座、风机旋转座转动电机、风机和风力雾化喷头，风机旋转座安装在升降平台上方，风机旋转座与风机旋转座转动电机的输出轴固连，风机固定在风机旋转座上，风机的出口与风力雾化喷头固连。本发明提供的一种风送施药装置及方法，施药的时候能够对作物进行上下施药，实现全面的施药；同时喷雾机构能够旋转，可使其左右摆动，可同时对两行作物进行上下部位全面的施药，提高了施药的效率。

Description

一种风送施药装置及方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，更具体地，涉及一种风送施药装置及方法。

背景技术

温室藤蔓作物垄行种植模式下，行内作物冠层稠密，作物行之间的空行间隙狭窄。为了防治作物病虫害，温室管理人员往往采用背负式喷雾器深入狭窄空行挨株给作物施药。不仅存在劳动强度大、工作效率低、危害作业人员健康问题，同时作业人员频繁在空行间隙行走，踩实土壤，碰触枝叶，影响作物生长。此外，漏喷、误喷现象严重，造成药液浪费和环境污染问题。

国内外对风送施药技术做了大量深入研究，表明风送施药能够使雾滴细化均匀、飘散距离远、在冠层中穿透力强，从而达到更好的施药效果。但是目前，温室风送施药设备欠缺，尤其缺少自动化风送施药设备，无法满足大面积温室作物病虫害防治需求。

中国专利CN103548802A提供了一种自走式果园自动对靶喷雾机及其喷雾方法，考虑了对靶特性和对靶的方式，即根据树木冠层的疏密程度和外界风速及风向的影响，对喷雾控制系统进行相应的调节。这些施药设备，虽然能进行自动化的施药，减少了劳动强度，但是对喷雾系统的控制和调节大都是通过调节风速和流量来进行调节，对于藤蔓作物等一些较高的作物，尤其是垄行种植模式下，行间距较狭窄，施药比较困难，不能实现全面、高效的施药。

发明内容

本发明提供一种克服上述对垄行种植模式较高的作物施药困难，不能全面、高效施药的问题或者至少部分地解决上述问题的一种风送施药装置及方法。

根据本发明的第一方面，提供一种风送施药装置，该装置包括：升降机构、喷雾机构和药液输送系统；所述升降机构包括龙门架、丝杠、丝杠旋转电机和升降平台，所述丝杠的两端分别与所述龙门架的顶部和底部固连，所述升降平台通过丝杠螺母与所述丝杠固连，所述升降平台的一侧固定装有两个滚针轴承，所述龙门架的一侧壁位于两个滚针轴承之间，所述丝杠旋转电机与所述丝杠相连；所述喷雾机构包括风机旋转座、风机旋转座转动电机、风机和风力雾化喷头，所述风机旋转座安装在所述升降平台上方，所述风机旋转座与所述风机旋转座转动电机的输出轴固连，所述风机固定在所述风机旋转座上，所述风机的出口与所述风力雾化喷头固连；所述药液输送系统与所述风力雾化喷头相连，用于药液供给。

在上述方案的基础上，所述升降机构还包括：拖链、上行程限位光电传感器和下行程限位光电传感器；所述拖链固定在所述龙门架上，所述拖链用于封装管路和输电线路；所述上行程限位光电传感器和所述下行程限位光电传感器分别布置在所述龙门架的顶部和底部，所述上行程限位光电传感器和下行程限位光电传感器用于限制所述升降平台的位置。

在上述方案的基础上，一种风送施药装置还包括：行走机构；所述行走机构包括导轨和移动底盘；所述导轨固定在地面，所述升降机构、喷雾机构和所述药液输送系统均布置在所述移动底盘上，所述移动底盘与一直流减速电机相连，所述直流减速电机带动所述移动底盘在所述导轨上移动，所述移动底盘的前方、后方和侧方分别设置前停车光电传感器、后停车光电传感器和侧方停车光电传感器，所述前停车光电传感器、后停车光电传感器和侧方停车光电传感器用于限制所述移动底盘的位置。

在上述方案的基础上，一种风送施药装置还包括：电缆收放机构；所述电缆收放机构布置在所述移动底盘上，所述电缆收放机构包括绕线机构，所述绕线机构包括绕线卷筒、电极环、从动大链轮、主动链轮和步进电机；所述绕线卷筒固定在卷筒支架上，所述绕线卷筒上缠绕所述电缆线，所述电极环的一端与供电插座连接，所述电极环的另一端穿过所述绕线卷筒内部与所述电缆线的一端连接，所述绕线卷筒的一侧套设在所述从动大链轮的连接轴上，所述从动大链轮与所述主动链轮通过链条传动，所述主动链轮固定在所述卷筒支架上，所述主动链轮与所述步进电机的轴固连。

在上述方案的基础上，所述电缆收放机构还包括：排线机构；所述排线机构包括第一耳座、第二耳座、导向光轴、八字往复丝杠、柱形壳体、两个凹槽滑轮、传动链轮和从动小链轮；所述第一耳座和所述第二耳座分别固连在所述卷筒支架上，所述导向光轴的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述八字往复丝杠的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述导向光轴和所述八字往复丝杠平行且长度相等，所述柱形壳体通过往复丝杠螺母固定在所述八字往复丝杠上，所述柱形壳体的前后设有大小相同的矩形开口，所述柱形壳体的内部安装所述两个凹槽滑轮，所述两个凹槽滑轮的轮轴均固定在所述柱形壳体的侧壁上，所述电缆线的另一端从所述两个凹槽滑轮之间穿过连接外部电源，所述导向光轴穿过所述柱形壳体的侧壁；所述传动链轮布置在所述绕线卷筒的另一侧，所述传动链轮与所述从动大链轮同轴连接，所述从动小链轮安装在所述八字往复丝杠的轴端，所述从动小链轮与所述传动链轮同侧，所述从动小链轮与所述传动链轮通过链条传动。

在上述方案的基础上，所述电缆收放机构还包括：绕线速度检测机构；所述绕线速度检测机构包括摆动矩形铁框和限位开关；所述摆动矩形铁框安装在所述导向光轴上，所述摆动矩形铁框的两侧边分别紧靠所述第一耳座和所述第二耳座，所述限位开关安装在所述第一耳座或所述第二耳座上，所述限位开关包括上限位开关和下限位开关，所述摆动矩形铁框的一侧边位于所述上限位开关和所述下限位开关之间，所述电缆线穿过所述摆动矩形铁框连接电源。

在上述方案的基础上，所述药液输送系统包括：药液箱、水泵、电磁阀、三通管、主路球阀、回路球阀和流量传感器；所述药液箱的出液口与所述水泵的进液口相连，所述水泵的出液口与所述电磁阀的进液口相连，所述电磁阀的出液口与所述三通管的进液口连接，所述三通管的两个出液口分别与所述主路球阀和所述回路球阀的一端连接，所述主路球阀的另一端连接所述流量传感器的进液口，所述流量传感器的出液口与所述风力雾化喷头相连，所述回路球阀与所述药液箱的进液口相连。

在上述方案的基础上，一种风送施药装置还包括：自动施药控制系统，用于实现自动施药和智能控制；所述自动施药控制系统包括触摸屏、主控器和信号输出单元，所述触摸屏与所述主控器的输入端连接，所述信号输出单元与所述主控器的输出端连接；所述主控器和所述信号输出单元封装在控制箱内，所述控制箱内封装直流电源，所述控制箱安装在所述移动底盘上，所述触摸屏设置在所述控制箱的表面，所述控制箱表面设有电源启动按钮；所述触摸屏用于显示和设定参数；所述主控器包括PLC；所述信号输出单元包括第一直流电机驱动器、第二直流电机驱动器、第三直流电机驱动器、步进电机驱动器、第一继电器和第二继电器。

在上述方案的基础上，所述上行程限位光电传感器、下行程限位光电传感器、前停车光电传感器、后停车光电传感器、侧方停车光电传感器、上限位开关、下限位开关和流量传感器分别与所述主控器的输入端相连；所述第一直流电机驱动器与所述直流减速电机相连，所述第二直流电机驱动器与所述丝杆旋转电机相连，所述第三直流电机驱动器与所述风机旋转座转动电机相连，所述步进电机驱动器与所述步进电机相连，所述第一继电器与所述风机相连，所述第二继电器分别与所述水泵和所述电磁阀相连。

根据本发明的第二方面，提供一种基于风送施药装置的施药方法，该方法包括：设置步进电机转速、移动底盘移动速度、升降平台移动速度、风机旋转座旋转速度和药液流量；检测设置在空行处的插地标签，在空行处停止，风力雾化喷头按照设定的转速以一定的角度进行左右摆动，同时按照设定的速度竖直上升或下降，对空行两侧的作物施药；当上行程限位光电传感器或下行程限位光电传感器检测到升降平台时，暂停施药，移动到下一空行处进行施药；当检测到设置在导轨末端的挡板时，自动后退；当检测到设置在导轨始端的挡板时，结束施药。

本发明提供的一种风送施药装置及方法，采用风送喷雾技术，可实现大面积、远距离的施药；通过设置升降机构，使施药的时候能够对作物进行上下施药，实现对作物不同部位全面的施药；同时喷雾机构能够旋转，可使其左右摆动，可同时对两行作物进行上下部位全面的施药，提高了施药的效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种风送施药装置中升降机构和喷雾机构的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的一种风送施药装置中行走机构的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的一种风送施药装置中电缆收放机构的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的一种风送施药装置中电缆收放机构的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的一种风送施药装置中药液输送系统的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的一种风送施药装置结构示意图；

图7为根据本发明实施例的一种风送施药装置中自动施药控制系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-上行程限位光电传感器；2-龙门架；3-丝杠；4-拖链；5-升降平台；6-风机旋转座转动电机；7-电源启动按钮；8-触摸屏；9-控制箱；10-控制箱支架；11-摆动矩形铁框；12-电缆线；13-后停车光电传感器；14-导轨；15-挡板；16-电极环；17-卷筒支架；18-底板；19-步进电机；20-丝杠旋转电机；21-侧方停车光电传感器；22-流量传感器；23-药液管；24-轨道轮；25-主路球阀；26-药液箱支架；27-回路球阀；28-罩壳；29-药液箱；30-风力雾化喷头；31-风机；32-直流减速电机；33-后桥；34-底盘支架；35-前停车光电传感器；36-绕线卷筒；37-从动大链轮；38-锻压轴承座；39-主动链轮；40-步进电机座；41-折弯支撑板；42-耳座；43-镀锌轴承座；44-长铁板；45-柱形壳体；46-往复丝杠螺母；47-从动小链轮；48-八字往复丝杠；49-凹槽滑轮；50-导向光轴；51-供电插座；52-传动链轮；53-方形盖；54-上限位开关；55-下限位开关；56-支撑钢板；57-风机旋转座；58-下行程限位光电传感器；59-滚针轴承；60-丝杠螺母；61-电磁阀；62-三通管；63-水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为根据本发明实施例的一种风送施药装置中升降机构和喷雾机构的结构示意图。参考图1，本实施例根据本发明提供一种风送施药装置，该装置包括：升降机构、喷雾机构和药液输送系统；所述升降机构包括龙门架2、丝杠3、丝杠旋转电机20和升降平台5，所述丝杠3的两端分别与所述龙门架2的顶部和底部固连，所述升降平台5通过丝杠螺母60与所述丝杠3固连，所述升降平台5的一侧固定装有两个滚针轴承59，所述龙门架2的一侧壁位于两个滚针轴承59之间，所述丝杠旋转电机20与所述丝杠3相连；所述喷雾机构包括风机旋转座57、风机旋转座转动电机6、风机31和风力雾化喷头30，所述风机旋转座57安装在所述升降平台5上方，所述风机旋转座57与所述风机旋转座转动电机6的输出轴固连，所述风机31固定在所述风机旋转座57上，所述风机31的出口与所述风力雾化喷头30固连；所述药液输送系统与所述风力雾化喷头30相连，用于药液供给。

本实施例提供的风送施药装置用于温室中垄行种植模式下的作物。其中，升降机构的具体结构为：丝杠3两端分别固定在龙门架2的顶部和底部，丝杠3与龙门架2的侧壁平行。可在龙门架2的顶部和底部分别固定安装支撑钢板56，在支撑钢板56上安装镀锌轴承座，丝杆3的两端固定在镀锌轴承座内。丝杠3可为T型丝杠，如果为T型丝杠，则可使T型丝杠的各轴端通过镀锌轴承座固定在龙门架2上。

丝杠螺母60套设在丝杠3上，升降平台5和丝杠螺母60固连，丝杠3的下部轴端与丝杠旋转电机20连接，丝杠旋转电机20可固定在位于龙门架2底部的支撑钢板56上，丝杠旋转电机20驱动丝杠3进行转动，实现升级平台5的上下移动。

升级平台5一侧的两个滚针轴承59是用于对升降平台5起到固定作用，防止升降平台5的上下移动的过程中左右摆动。两个滚针轴承59的具体连接结构可为：在升降平台5的一侧伸出一根长板，两个滚针轴承59的一端具有螺纹，该端固定在长板上的螺纹孔里，两个滚针轴承59分别位于龙门架2的一侧壁的两边，紧贴龙门架2的一侧壁，两个滚针轴承59可在龙门架2的一侧壁上滚动，便于在升降平台5的上下移动。

喷雾机构的具体结构为：风机旋转座57固定安装在升降平台5的上方，并可以进行转动。风机旋转座57与风机旋转座转动电机6的输出轴连接，风机旋转座转动电机6带动风机旋转座57进行转动。风机旋转座转动电机6可位于升降平台5的下方，与升降平台5固连。风机旋转座57的旋转可带动风机31进行旋转，风机31的旋转可带动风力雾化喷头30进行旋转。风机31可采用吸尘器风机，但对此不作限制。

药液输送系统是用于供给药液，药液输送系统的药液输出端与风力雾化喷头30相连，输出的药液经风力雾化喷头30喷出。

本实施例提供的风送施药装置的具体操作流程为：当需要施药的时候，先将装置移动到合适的位置，比如可在两行作物之间的空行处；施药的过程中，升降平台5带动风力雾化喷头30进行上下移动，同时风力雾化喷头30进行旋转运动，对不同位置的作物以及作物的从上到下各个部位施药。

本实施例提供的风送施药装置，采用风送喷雾技术，可实现大面积、远距离的施药；通过设置升降机构，使施药的时候能够对作物进行上下全方位施药，实现全面的施药；同时喷雾机构能够旋转，可使其左右摆动，可同时对两行作物或者不同位置的作物进行上下部位全面的施药，提高了施药的效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1，所述升降机构还包括：拖链4、上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58；所述拖链4固定在所述龙门架2上，所述拖链4用于封装管路和输电线路；所述上行程限位光电传感器1和所述下行程限位光电传感器58分别布置在所述龙门架2的顶部和底部，所述上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58用于限制所述升降平台5的位置。

本实施例是基于上述实施例，增加了拖链4、上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58。拖链4内部封装所需的管路和输电线路，拖链4一端固定在升降平台5上，另一端固定在龙门架2的侧壁的底部。采用拖链4一方面在升降平台5上下移动的时候，能够使所需的管路和输电线路相应的上下移动；另一方面，对管路和输电线路起到隔离保护作用。

上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58分别布置在所述龙门架2的顶部和底部，可分别布置在龙门架2的一侧壁的上下部位。当升降平台5接近龙门架2的顶部或接近龙门架2的底部时，上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58可检测到升降平台5，从而对升降平台5的移动进行限制。这样，控制升降平台5在上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58之间进行来回的上下移动，可提高装置运行的稳定性，提高施药效率。

参考图2，在上述实施例的基础上，进一步地，一种风送施药装置还包括：行走机构；所述行走机构包括导轨14和移动底盘；所述导轨14固定在地面，所述升降机构、喷雾机构和所述药液输送系统均布置在所述移动底盘上，所述移动底盘与一直流减速电机32相连，所述直流减速电机32带动所述移动底盘在所述导轨14上移动，所述移动底盘的前方、后方和侧方分别设置前停车光电传感器35、后停车光电传感器13和侧方停车光电传感器21，所述前停车光电传感器35、后停车光电传感器13和侧方停车光电传感器21用于限制所述移动底盘的位置。

本实施例提供的一种风送施药装置，在上述实施例的基础上增加了行走机构，用于带动整个装置移动。行走机构包括导轨14和移动底盘，移动底盘沿着导轨14进行移动。升降机构、喷雾机构和药液输送系统均布置在移动底盘上。导轨14固定在地面上。

移动底盘的具体结构为：移动底盘包括底盘支架34、四个轨道轮24、直流减速电机32、后桥33、罩壳28、前停车光电传感器35、后停车光电传感器13和侧方停车光电传感器21。后桥33和轨道轮24安装在底盘支架34下方，后桥33两侧动力输出轴与两个轨道轮24的轮轴通过内外花键连接；直流减速电机32与后桥33的动力输入轴通过固定套筒连接；罩壳28通过螺丝固定在底盘支架34上；在罩壳28上方可安装底板，用于支撑整个风送施药装置；前停车光电传感器35和后停车光电传感器13分别安装在罩壳28的前后位置，侧方停车光电传感器21安装在罩壳28侧板上。

其中，导轨14可为两条V型钢铁导轨，两条V型钢铁导轨平行铺设于垄行种植模式下的作物一端的路面上，并用螺栓固定于路面。轨道轮24沿着V型钢铁导轨行走，搭载整个风送施药装置前进或后退。

在导轨14的始端和末端分别设置有挡板，移动底盘在导轨14上从始端移动到末端。移动底盘在接近末端时，位于移动底盘前方的前停车光电传感器35能检测到导轨14末端的挡板；移动底盘在接近始端时，位于移动底盘后方的后停车光电传感器13能检测到导轨14始端的挡板，以此来限制移动底盘的位置。

而位于移动底盘侧方的侧方停车光电传感器21，可用来检测设置在导轨14一侧、作物空行处的插地标签，可使移动底盘停在合适的位置进行施药，提高施药的效率。

本实施例中通过设置行走机构，使整个风送施药装置方便移动，通过在行走机构上设置前停车光电传感器35、后停车光电传感器13和侧方停车光电传感器21，可以更好的控制行走机构的位置，使施药变得智能自动化，提高施药效率。

图3为根据本发明实施例的一种风送施药装置中电缆收放机构的结构示意图；图4为根据本发明实施例的一种风送施药装置中电缆收放机构的结构示意图。参考图3和图4，在上述实施例的基础上，进一步地，一种风送施药装置还包括：电缆收放机构；所述电缆收放机构布置在所述移动底盘上，所述电缆收放机构包括绕线机构，所述绕线机构包括绕线卷筒36、电极环16、从动大链轮37、主动链轮39和步进电机19；所述绕线卷筒36固定在卷筒支架17上，所述绕线卷筒36上缠绕所述电缆线12，所述电极环16的一端与供电插座51连接，所述电极环16的另一端穿过所述绕线卷筒36内部与所述电缆线12的一端连接，所述绕线卷筒36的一侧套设在所述从动大链轮37的连接轴上，所述从动大链轮37与所述主动链轮39通过链条传动，所述主动链轮39固定在所述卷筒支架17上，所述主动链轮39与所述步进电机19的轴固连。

本实施例中绕线机构的具体结构为：绕线机构包括两侧带有薄壁凸缘的绕线卷筒36，绕线卷筒36的筒壁设有长方形开口，中心设有圆孔的方形盖53通过螺钉固定在筒壁的长方形开口上方。中部设有圆孔的从动大链轮37通过四个螺栓固连在绕线卷筒36一侧，绕线卷筒36和从动大链轮37同轴，薄壁凸缘与从动大链轮37之间通过套在螺栓上的轴套隔开一定距离。

绕线卷筒36的两侧焊接管型轴申，管型轴申与绕线卷筒36内部相通，一侧管型轴申穿过从动大链轮37的圆孔，套在锻压轴承座38内。另一侧管型轴申套在带座轴承内，该侧管型轴申的外侧安装有电极环16。

电极环16与管型轴申同轴，电极环16的一端导线经管型轴申进入绕线卷筒36内，从方形盖53中心圆孔穿出与电缆线12的一端连接，电缆线12在绕线卷筒36上层层缠绕。电极环16的另一端导线与供电插座51连接。

锻压轴承座38和管型轴申另一侧的轴承座，通过螺栓固定于卷筒支架17上。其中，卷筒支架17可为两个平行的梯形支架，绕线卷筒36的两侧分别固定在两个平行的梯形支架的上方。采用梯形支架是因为梯形支架稳定性较好，但对此不作限制。

两个平行的梯形支架前端下部通过长铁板44固连，后端通过步进电机座40固连。步进电机19通过螺栓固定于步进电机座40侧板上，步进电机19的输出轴上安装主动链轮39，主动链轮39与从动大链轮37通过链条传动，步进电机19的输出轴旋转可带动绕线卷筒39旋转收放电缆。

其中，主动链轮39与从动大链轮37的传动比为1:3，但主动链轮39与从动大链轮37的传动比不局限于此，只要能使绕线卷筒36的转速合适即可。

进一步地，绕线卷筒36的外直径为90mm，长度为150mm，壁厚为3mm，薄壁凸缘直径为400mm，厚度为3mm。绕线卷筒36的尺寸以及具体形状也不局限于此，只要大小合适能够绕线即可。

参考图3和图4，在上述实施例的基础上，进一步地，所述电缆收放机构还包括：排线机构；所述排线机构包括第一耳座、第二耳座、导向光轴50、八字往复丝杠48、柱形壳体45、两个凹槽滑轮49、传动链轮52和从动小链轮47；所述第一耳座和所述第二耳座分别固连在所述卷筒支架17上，所述导向光轴50的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述八字往复丝杠48的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述导向光轴50和所述八字往复丝杠48平行且长度相等，所述柱形壳体45通过往复丝杠螺母46固定在所述八字往复丝杠48上，所述柱形壳体45的前后设有大小相同的矩形开口，所述柱形壳体45的内部安装所述两个凹槽滑轮49，所述两个凹槽滑轮49的轮轴均固定在所述柱形壳体45的侧壁上，所述电缆线12的另一端从所述两个凹槽滑轮49之间穿过连接外部电源，所述导向光轴50穿过所述柱形壳体45的侧壁；

所述传动链轮52布置在所述绕线卷筒36的另一侧，所述传动链轮52与所述从动大链轮37同轴连接，所述从动小链轮47安装在所述八字往复丝杠48的轴端，所述从动小链轮47与所述传动链轮52同侧，所述从动小链轮47与所述传动链轮52通过链条传动。

本实施例中的排线机构的具体结构为：排线机构两侧耳座42分别称为第一耳座和第二耳座，第一耳座和第二耳座分别通过螺栓固定在两片折弯支撑板41的上部；两片折弯支撑板41的下部通过螺栓固定在卷筒支架17的前端。

两侧耳座42上下各开一个圆孔，两侧耳座42上相对的圆孔大小相同且同轴，每个圆孔处同心安装一个镀锌轴承座43。两侧耳座42上部的同轴镀锌轴承座43内安装导向光轴50，下部的同轴镀锌轴承座43内安装八字往复丝杠48。八字往复丝杠48导程部分套有往复丝杠螺母46，往复丝杠螺母46上固定柱形壳体45。

柱形壳体45前后设有相同大小矩形开口，柱形壳体45内部安装两个凹槽滑轮49，凹槽滑轮49的轮轴固定在柱形壳体45两侧壁上。缠绕在绕线卷筒36上的电缆线12的另一端从两凹槽滑轮49之间穿出。柱形壳体45上部的侧壁开有两个通孔，导向光轴50穿过通孔，起到导向作用。

传动链轮52套设在上述实施例中的管型轴申上，与从动大链轮37分别位于绕线卷筒36的两侧，管型轴申的一端穿过传动链轮52套在带座轴承内。在传动链轮52同侧的八字往复丝杠48的轴端，安装从动小链轮47。从动小链轮47与传动链轮52通过链条进行传动，从动小链轮47带动八字往复丝杠48转动，使固定于往复丝杠螺母46上的柱形壳体45自动往复移动，达到排线目的。

进一步地，传动链轮52与从动小链轮47的传动比为9:10，但传动链轮52与从动小链轮47的传动比不局限于此，只要能使八字往复丝杠48以合适的速度转动即可。

进一步地，八字往复丝杠48总长250mm，直径10mm，导程150mm，螺距10mm；导向光轴50总长250mm，直径10mm。但八字往复丝杠48和导向光轴50的尺寸也并不局限于此，只要大小合适，能达到排线效果即可。

参考图3和图4，在上述实施例的基础上，进一步地，所述电缆收放机构还包括：绕线速度检测机构；所述绕线速度检测机构包括摆动矩形铁框11和限位开关；所述摆动矩形铁框11安装在所述导向光轴50上，所述摆动矩形铁框11的两侧边分别紧靠所述第一耳座和所述第二耳座，所述限位开关安装在所述第一耳座或所述第二耳座上，所述限位开关包括上限位开关54和下限位开关55，所述摆动矩形铁框11的一侧边位于所述上限位开关54和所述下限位开关55之间，所述电缆线12穿过所述摆动矩形铁框11连接电源。

本实施例基于上述实施例的电缆收放机构，提供一种绕线速度检测机构。绕线速度检测机构的具体操作流程为：电缆线12的一端缠绕在绕线卷筒36上，另一端穿过摆动矩形铁框11与外界电源相接。摆动矩形铁框11可绕着导向光轴50上下摆动。电缆线12的张紧会带动摆动矩形铁框11向上摆动，电缆线12的松弛会使摆动矩形铁框11向下摆动。摆动矩形铁框11向上摆动会触发上限位开关54，摆动矩形铁框11向下摆动会触发下限位开关55。

在移动底盘带动整个风送施药装置移动的过程中，当向前移动时，电缆线12是处于张紧的状态，这时摆动矩形铁框11向上摆动，触发上限位开关54，可以对绕线卷筒36的转动速度进行调整，以使电缆线12能够脱离绕线卷筒36，供前进所需。当后退移动时，电缆线12是处于松弛状态，这时摆动矩形铁框11向下摆动，触发下限位开关55，同样可对绕线卷筒36的转动速度进行相应的调整，使电缆线12能及时的在绕线卷筒36上缠绕，使后退的时候更加方便。

本实施例提供的绕线速度检测机构，可根据风送施药装置的移动，及时地对电缆线12进行收放调节，收放调节过程简单精确，且不需人力，可在风送施药装置移动的时候保证电能的输送，使施药过程能够更好的完成。

图5为根据本发明实施例的一种风送施药装置中药液输送系统的结构示意图。参考图5，在上述实施例的基础上，进一步地，所述药液输送系统包括：药液箱29、水泵63、电磁阀61、三通管62、主路球阀25、回路球阀27和流量传感器22；所述药液箱29的出液口与所述水泵63的进液口相连，所述水泵63的出液口与所述电磁阀61的进液口相连，所述电磁阀61的出液口与所述三通管62的进液口连接，所述三通管62的两个出液口分别与所述主路球阀25和所述回路球阀27的一端连接，所述主路球阀25的另一端连接所述流量传感器22的进液口，所述流量传感器22的出液口与所述风力雾化喷头30相连，所述回路球阀27与所述药液箱29的进液口相连。

本实施例基于上述实施例，提供一种药液输送系统。药液输送系统可安装在移动底盘的前端，用于药液供给。其中，各部件之间通过药液管23连接，用于输送药液。水泵63将药液从药液箱29中抽出，药液流经电磁阀61进入三通管62。三通管62的另两个出液口，一个通向风力雾化喷头30用于施药；另一个通向药液箱29。

三通管63通向风力雾化喷头30的那一端，连接主路球阀25用于控制流量，该路药液还要流经流量传感器22，用于精确测量流量。三通管63通向药液箱29的那一端，连接回路球阀27用于控制流量，该路药液与流向风力雾化喷头30的那路药液形成循环，便于控制药液的流量。可通过调节主路球阀25和回路球阀27使流量达到目的流量。

图6为根据本发明实施例的一种风送施药装置结构示意图。参考图6，在上述实施例的基础上，进一步地，一种风送施药装置还包括：自动施药控制系统，用于实现自动施药和智能控制；所述自动施药控制系统包括触摸屏8、主控器和信号输出单元，所述触摸屏8与所述主控器的输入端连接，所述信号输出单元与所述主控器的输出端连接；所述主控器和所述信号输出单元封装在控制箱9内，所述控制箱9内封装直流电源，所述控制箱9安装在所述移动底盘上，所述触摸屏8设置在所述控制箱9的表面，所述控制箱9表面设有电源启动按钮7；

所述触摸屏8用于显示和设定参数；所述主控器包括PLC；所述信号输出单元包括第一直流电机驱动器、第二直流电机驱动器、第三直流电机驱动器、步进电机驱动器、第一继电器和第二继电器。

本实施例基于上述实施例提供一种自动施药控制系统，该系统基于PLC，可实现风送施药装置的自动施药和智能控制。自动施药控制系统主要包括触摸屏8、主控器和信号输出单元。主控器为PLC。触摸屏8作为人机交互界面可显示各参数；也可用于设定目标参数，比如可设定步进电机19的快慢转速、移动底盘的移动速度、丝杠3的转速、风机旋转座57的转速，还可显示喷雾的流量值。

触摸屏8与主控器的信号输入端连接，信号输出单元与主控器的信号输出端连接。触摸屏8设定的参数可传送至主控器，主控器再对信号输出单元下发控制指令，以进行控制和调节。

进一步地，可通过触摸屏8选择远程遥控模式，对风送施药装置进行远程控制。也可选择自动控制模式，风送施药装置安装设定的参数进行自动施药。

主控器和信号输出单元封装在控制箱9内，控制箱9可通过固定安装在控制箱支架10上，控制箱支架10固定在移动底盘上。触摸屏8设置在控制箱9的表面；控制箱9内还封装直流电源；控制箱9的表面设有电源启动按钮7，用于控制直流电源的开关。

图7为根据本发明实施例的一种风送施药装置中自动施药控制系统的结构示意图。参考图1至图7，在上述实施例的基础上，进一步地，所述上行程限位光电传感器1、下行程限位光电传感器58、前停车光电传感器35、后停车光电传感器13、侧方停车光电传感器21、上限位开关54、下限位开关55和流量传感器22分别与所述主控器的输入端相连；

所述第一直流电机驱动器与所述直流减速电机32相连，所述第二直流电机驱动器与所述丝杆旋转电机20相连，所述第三直流电机驱动器与所述风机旋转座转动电机6相连，所述步进电机驱动器与所述步进电机19相连，所述第一继电器与所述风机31相连，所述第二继电器分别与所述水泵63和所述电磁阀61相连。

本实施例具体说明了自动施药控制系统与整个风送施药装置的连接关系。其中，触摸屏8、上行程限位光电传感器1、下行程限位光电传感器58、前停车光电传感器35、后停车光电传感器13、侧方停车光电传感器21、上限位开关54、下限位开关55和流量传感器22分别与主控器的输入端相连，分别对主控器输入信号。

主控器接收的信号可以分为以下部分：触摸屏8是人机交互界面。流量传感器22是用来采集流量，是流量采集部分。前停车光电传感器35、后停车光电传感器13和侧方停车光电传感器21是用来控制移动底盘的启停，是移动底盘启停部分。上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58是用来限制升降平台5的行程位置，是升降平台5行程限位部分。上限位开关54和下限位开关55是用来控制绕线卷筒36的转动速度，是绕线转速控制部分。

主控器为PLC，内部设置有控制软件及预设程序。主控器对接收到的信号进行分析，输出相应的指令。

信号输出单元中的第一直流电机驱动器、第二直流电机驱动器、第三直流电机驱动器、步进电机驱动器、第一继电器和第二继电器分别连接主控器的输出端。这些部件接收主控器下发的指令并控制相关部件执行指令。

主控器输出的信号可分为以下部分：第一直流电机驱动器用于控制直流减速电机32，从而控制移动底盘的移动速度，是移动底盘驱动部分。第一继电器用于控制风机31，第二直流电机驱动器用于控制丝杠旋转电机20，第三直流电机驱动器用于控制风机旋转座转动电机6，是升降喷雾执行部分。第二继电器用于控制水泵63和电磁阀61的启停，是药液输送系统。步进电机驱动器用于控制步进电机19，是电能传送装置。

本实施例提供的自动施药控制系统，可实现自动对风送施药装置的升降机构、喷雾机构、行走机构、电缆收放机构和药液输送系统进行全面的控制和调节，能够实现自动施药和智能控制，大大减少了劳动强度，避免了作业人员接触农药带来的健康问题，提高了施药效率。

参考图6，在上述实施例的基础上，一种风送施药装置包括：升降机构、喷雾机构、药液输送系统、行走机构、电缆收放机构和自动施药控制系统。其中，行走机构包括导轨14和移动底盘。电缆收放机构安装在移动底盘的后端，包括绕线机构、排线机构和绕线速度检测机构，满足整个装置的电能供给。升降机构安装在移动底盘的中部，喷雾机构安装在升降机构上，实现对藤蔓作物由上至下，对作物行由前至后全幅风送施药。

药液输送系统安装在移动底盘的前端，满足喷雾施药过程中的药液供应。基于PLC的自动施药控制系统由触摸屏8、主控器和信号输出单元和人机交互界面组成，用于实现自动施药和智能控制。

一种风送施药装置的具体操作流程为：首先，按下电源启动按钮7，人机交互界面触摸屏8自动高亮显示。通过触摸屏8进入手动控制喷雾模式，风机31、电磁阀61、水泵63启动后，调节主路球阀25和回路球阀27，根据触摸屏8上显示的流量大小将流量调节到目的流量。关闭手动喷雾模式，风机31、电磁阀61和水泵63关闭。

然后，通过触摸屏8设定步进电机19快慢转速、移动底盘移动速度、升降平台5移动速度和风机旋转座57旋转速度，各速度设定好后进入自动运行模式。

导轨14布置在垄行种植模式下作物的一端，移动底盘搭载整个施药装置沿导轨14从始端前进，绕线机构的绕线卷筒36由电缆线12张紧力带动旋转，使电缆线12放出。侧方停车光电传感器21检测到空行设置的插地标签后，移动底盘停于空行位置。风力雾化喷头30根据设定的转速以45°角左右对称摆动，左右摆动的角度是45°。由风力雾化的雾滴吹向空行及空行两侧的作物行，同时升降平台5沿竖直方向上升，风力雾化喷头30由下至上，由近到远对作物冠层喷药。

当上行程限位光电传感器1检测到升降平台5，喷药停止。移动底盘继续前进至下一空行停止，风力雾化喷头30由上至下、由近到远给作物冠层喷药。当下行程限位光电传感器58检测到升降平台5，喷药停止，移动底盘继续前进至下一空行停止，重复操作。

之后，对全部空行喷雾完成后，升降机构、喷雾机构和药液输送系统停止工作。前停车光电传感器35检测到导轨14末端设置的挡板，移动底盘自动以0.3m/s移动速度后退。电能传送装置的步进电机19旋转，经主动链轮39带动绕线卷筒36慢速转动回收电缆线12。电缆线12松弛状态下压摆动矩形铁框11，摆动矩形铁框11触发下限位开关55接通，步进电机19转速加快，使绕线速度加快。同理，电缆线12张紧状态触发上限位开关54接通，步进电机19转速减慢，使绕线速度变慢。当后停车光电传感器13检测到导轨14始端的挡板立即停车，完成所有施药操作。

本实施例根据本发明提供的风送施药装置，实现温室藤蔓作物垄行种植模式下，自动远距离、大面积施药功能，提高了温室施药效率，减少了药液浪费，减轻环境污染，避免化学药剂对温室管理人员造成伤害。

本实施例根据本发明提供的风送施药装置与现有温室施药设备和施药方法相比，由于具备电缆收放功能，解决了大功率施药设备长行程施药过程的供电问题；利用风送喷雾技术实现了大面积、远距离施药功能，提高了施药效率；提出风力雾化喷头对空行摆动、升降风送施药方法解决了温室藤蔓作物垄行种植模式下施药困难问题；应用基于PLC的自动控制系统实现了施药过程的自动化，减轻了劳动强度。

在上述实施例的基础上，本实施例提供一种基于风送施药装置的施药方法，该方法包括：设置步进电机19转速、移动底盘移动速度、升降平台5移动速度、风机旋转座57旋转速度和药液流量；检测设置在空行处的插地标签，在空行处停止，风力雾化喷头30按照设定的转速以一定的角度进行左右摆动，同时按照设定的速度竖直上升或下降，对空行两侧的作物施药；当上行程限位光电传感器1或下行程限位光电传感器58检测到升降平台5时，暂停施药，移动到下一空行处进行施药；当检测到设置在导轨14末端的挡板时，自动后退；当检测到设置在导轨14始端的挡板时，结束施药。

本实施例提供的基于风送施药装置的施药方法，是一种应用于上述各实施例中的风送施药装置的自动智能施药方法。该方法流程为：首先，通过人机交互界面设定目标参数，主控器会根据这些目标参数来控制相应的部件执行该参数。

施药开始时，使风送施药装置在空行处停止，通过左右摆动，同时对两侧的作物进行上下施药。可在作物的每个空行处设置插地标签，在风送施药装置上设置相应的侧方停车光电传感器21，在侧方停车光电传感器21感应到插地标签时停止。

在上下施药的过程中，设置上行程限位光电传感器1和下行程限位光电传感器58用于限制升降平台5的位置。同时可用于控制风送施药装置的移动，当上行程限位光电传感器1或下行程限位光电传感器58检测到升降平台5时，暂停施药，风送施药装置继续前进，直到检测到下一空行处的插地标签，然后停止进行施药。

当风送施药装置前进至导轨14末端时，使其自动退回；当退回至导轨14的始端时，施药结束。在风送施药装置前进或后退的过程中，可通过电缆收放机构对电缆线12进行收放。

本实施例提供的施药方法，在自动施药控制系统启动后，电缆线12随移动底盘的移动同步收放。移动底盘于空行位置停止，施药完成自动行进至下一空行重复施药。红外光电传感器监测到施药装置行进至导轨14终端，施药装置自动倒退返回原位置。施药装置停于空行处施药时，风力雾化喷头30沿竖直方向匀速移动，同时以45°角摆动对两侧作物行喷雾。

本实施例提供的一种基于风送施药装置的施药方法，使装置在两行作物的空行处进行施药，同时对两行作物进行上下施药，可提高施药效率；且对整个装置有较好的控制，可实现自动施药，自动远距离、大面积施药，减少劳动强度，避免了化学药剂对工作人员造成伤害。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风送施药装置，其特征在于，包括：升降机构、喷雾机构和药液输送系统；所述升降机构包括龙门架、丝杠、丝杠旋转电机和升降平台，所述丝杠的两端分别与所述龙门架的顶部和底部固连，所述升降平台通过丝杠螺母与所述丝杠固连，所述升降平台的一侧固定装有两个滚针轴承，所述龙门架的一侧壁位于两个滚针轴承之间，所述丝杠旋转电机与所述丝杠相连；所述喷雾机构包括风机旋转座、风机旋转座转动电机、风机和风力雾化喷头，所述风机旋转座安装在所述升降平台上方，所述风机旋转座与所述风机旋转座转动电机的输出轴固连，所述风机固定在所述风机旋转座上，所述风机的出口与所述风力雾化喷头固连；所述药液输送系统与所述风力雾化喷头相连，用于药液供给；

还包括：行走机构和电缆收放机构；

所述行走机构包括导轨和移动底盘；所述导轨固定在地面，所述升降机构、喷雾机构和所述药液输送系统均布置在所述移动底盘上，所述移动底盘与一直流减速电机相连，所述直流减速电机带动所述移动底盘在所述导轨上移动，所述移动底盘的前方、后方和侧方分别设置前停车光电传感器、后停车光电传感器和侧方停车光电传感器，所述前停车光电传感器、后停车光电传感器和侧方停车光电传感器用于限制所述移动底盘的位置；

所述电缆收放机构布置在所述移动底盘上，所述电缆收放机构包括绕线机构，所述绕线机构包括绕线卷筒、电极环、从动大链轮、主动链轮和步进电机；所述绕线卷筒固定在卷筒支架上，所述绕线卷筒上缠绕电缆线，所述电极环的一端与供电插座连接，所述电极环的另一端穿过所述绕线卷筒内部与所述电缆线的一端连接，所述绕线卷筒的一侧套设在所述从动大链轮的连接轴上，所述从动大链轮与所述主动链轮通过链条传动，所述主动链轮固定在所述卷筒支架上，所述主动链轮与所述步进电机的轴固连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降机构还包括：拖链、上行程限位光电传感器和下行程限位光电传感器；所述拖链固定在所述龙门架上，所述拖链用于封装管路和输电线路；所述上行程限位光电传感器和所述下行程限位光电传感器分别布置在所述龙门架的顶部和底部，所述上行程限位光电传感器和下行程限位光电传感器用于限制所述升降平台的位置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电缆收放机构还包括：排线机构；所述排线机构包括第一耳座、第二耳座、导向光轴、八字往复丝杠、柱形壳体、两个凹槽滑轮、传动链轮和从动小链轮；所述第一耳座和所述第二耳座分别固连在所述卷筒支架上，所述导向光轴的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述八字往复丝杠的两端分别与所述第一耳座和所述第二耳座固连，所述导向光轴和所述八字往复丝杠平行且长度相等，所述柱形壳体通过往复丝杠螺母固定在所述八字往复丝杠上，所述柱形壳体的前后设有大小相同的矩形开口，所述柱形壳体的内部安装所述两个凹槽滑轮，所述两个凹槽滑轮的轮轴均固定在所述柱形壳体的侧壁上，所述电缆线的另一端从所述两个凹槽滑轮之间穿过连接外部电源，所述导向光轴穿过所述柱形壳体的侧壁；

所述传动链轮布置在所述绕线卷筒的另一侧，所述传动链轮与所述从动大链轮同轴连接，所述从动小链轮安装在所述八字往复丝杠的轴端，所述从动小链轮与所述传动链轮同侧，所述从动小链轮与所述传动链轮通过链条传动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电缆收放机构还包括：绕线速度检测机构；所述绕线速度检测机构包括摆动矩形铁框和限位开关；所述摆动矩形铁框安装在所述导向光轴上，所述摆动矩形铁框的两侧边分别紧靠所述第一耳座和所述第二耳座，所述限位开关安装在所述第一耳座或所述第二耳座上，所述限位开关包括上限位开关和下限位开关，所述摆动矩形铁框的一侧边位于所述上限位开关和所述下限位开关之间，所述电缆线穿过所述摆动矩形铁框连接电源。

5.根据权利要求2至4任一所述的装置，其特征在于，所述药液输送系统包括：药液箱、水泵、电磁阀、三通管、主路球阀、回路球阀和流量传感器；所述药液箱的出液口与所述水泵的进液口相连，所述水泵的出液口与所述电磁阀的进液口相连，所述电磁阀的出液口与所述三通管的进液口连接，所述三通管的两个出液口分别与所述主路球阀和所述回路球阀的一端连接，所述主路球阀的另一端连接所述流量传感器的进液口，所述流量传感器的出液口与所述风力雾化喷头相连，所述回路球阀与所述药液箱的进液口相连。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：自动施药控制系统，用于实现自动施药和智能控制；所述自动施药控制系统包括触摸屏、主控器和信号输出单元，所述触摸屏与所述主控器的输入端连接，所述信号输出单元与所述主控器的输出端连接；所述主控器和所述信号输出单元封装在控制箱内，所述控制箱内封装直流电源，所述控制箱安装在所述移动底盘上，所述触摸屏设置在所述控制箱的表面，所述控制箱表面设有电源启动按钮；

所述触摸屏用于显示和设定参数；所述主控器包括PLC；所述信号输出单元包括第一直流电机驱动器、第二直流电机驱动器、第三直流电机驱动器、步进电机驱动器、第一继电器和第二继电器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述上行程限位光电传感器、下行程限位光电传感器、前停车光电传感器、后停车光电传感器、侧方停车光电传感器、上限位开关、下限位开关和流量传感器分别与所述主控器的输入端相连；

所述第一直流电机驱动器与所述直流减速电机相连，所述第二直流电机驱动器与所述丝杠旋转电机相连，所述第三直流电机驱动器与所述风机旋转座转动电机相连，所述步进电机驱动器与所述步进电机相连，所述第一继电器与所述风机相连，所述第二继电器分别与所述水泵和所述电磁阀相连。

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