CN108719004A - 避免重复浇灌的农业用浇灌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种避免重复浇灌的农业用浇灌装置，包括送水管和浇灌腔体，浇灌腔体上设置有定位单元和方位传感器，浇灌腔体的一侧设置有喷头，喷头通过设置在浇灌腔体内的管道连接送水管，管道上设置有流量计，控制器在定位单元检测到的定位信息不发生变化时，根据定位单元检测到的定位信息以及方位传感器检测到的方位信息，确定作业人员所处的位置以及正对方位，从而确定喷头的位置和正对方位，判断喷头前方的果树是否为已浇灌果树，若否，则控制喷头的阀门打开；控制器在所述流量计检测到的流量等于预设流量时，控制喷头的阀门关闭，此后将喷头前方的果树标记为已浇灌果树。本发明可以避免重复浇灌对果树生长造成影响，且可以提高浇灌液的利用率。

Description

避免重复浇灌的农业用浇灌装置

技术领域

本发明属于农业领域，具体涉及一种避免重复浇灌的农业用浇灌装置。

背景技术

在农业浇灌中，传统的浇灌方式是利用单根水管进行依次浇灌，但是在对果园中果树进行浇灌时，由于果树众多，作业人员很容易忘掉哪棵果树已经浇灌过，哪棵果树没有被浇灌。针对已经浇灌过的果树，如果再次浇灌，不仅会对果树的生长造成不利影响，而且会造成浇灌液利用率较低。

发明内容

本发明提供一种避免重复浇灌的农业用浇灌装置，以解决目前浇灌方式可能会出现重复浇灌，从而影响果树生长，浇灌液利用率较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种避免重复浇灌的农业用浇灌装置，包括送水管和浇灌腔体，所述浇灌腔体上设置有定位单元和方位传感器，所述浇灌腔体的一侧设置有喷头，所述喷头通过设置在所述浇灌腔体内的管道连接所述送水管，所述管道上设置有流量计，所述定位单元、方位传感器、喷头的阀门以及流量计分别与控制器连接；

所述控制器在所述定位单元检测到的定位信息不发生变化时，根据所述定位单元检测到的定位信息以及方位传感器检测到的方位信息，确定作业人员所处的位置以及正对方位，从而确定所述喷头的位置和正对方位，判断所述喷头前方的果树是否为已浇灌果树，若否，则控制所述喷头的阀门打开；所述控制器在所述流量计检测到的流量等于预设流量时，控制所述喷头的阀门关闭，此后将所述喷头前方的果树标记为已浇灌果树。

在一种可选的实现方式中，所述浇灌腔体上还设置有报警装置，所述控制器在判定所述喷头前方的果树为已浇灌果树时，控制所述报警装置进行报警，并不再控制所述喷头的阀门打开。

在另一种可选的实现方式中，所述浇灌腔体上设置有第一红外测距传感器，所述第一红外测距传感器用于检测所述喷头与其前方果树之间的第一距离，所述管道上还设置有与控制器连接的电动压力泵，所述控制器根据所述第一红外测距传感器检测到的第一距离，对所述电动压力泵的压力进行调整，以保证浇灌液喷射到所述喷头前方的果树上。

在另一种可选的实现方式中，所述浇灌腔体上设置有第一红外测距传感器，所述第一红外测距传感器用于检测所述喷头与其前方果树之间的第一距离，并将所述第一距离信息传输给控制器，所述浇灌腔体的底部还设置有第二红外测距传感器，所述第二红外测距传感器用于检测所述浇灌腔体与地面的第二距离，并将该第二距离信息传输给控制器；

控制器用于根据所述第一距离信息和第二距离信息，对电动压力泵的压力进行调整，以将浇灌液喷射到喷头前方的果树的根部。

在另一种可选的实现方式中，所述浇灌腔体上设置与控制器连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测浇灌腔体的水平倾斜度，并将该水平倾斜度信息传输给控制器；所述控制器在所述水平倾斜度小于预设倾斜度时，控制所述喷头的阀门打开。

在另一种可选的实现方式中，所述浇灌腔体上还设置有与控制器连接的启动按钮，所述控制器在接收到所述启动按钮的启动信号后，控制所述定位单元和方位传感器启动。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置定位单元和方位传感器来确定喷头的位置和正对方位，基于位置和方位对果树是否已浇灌进行区分标记，针对已浇灌的果树控制不再进行重复浇灌，由此可以避免重复浇灌对果树生长造成影响，并且可以提高浇灌液的利用率；

2、本发明通过设置报警装置，对当前果树为已浇灌果树的情况进行报警，可以避免作业人员在多次尝试浇灌已浇灌果树未果后出现故障疑惑心理，从而可以提高人机交互效果；

3、本发明通过设置第一红外测距传感器对喷头与果树之间的第一距离进行测量，根据第一距离来对管道上电动压力泵的压力进行调节，可以对喷头的喷射行程进行调节，从而可以避免作业人员对喷头与果树之间的距离进行调整，在保证浇灌液喷射到果树的基础上还可以避免浇灌液反弹回来弄湿作业人员衣物；

4、本发明通过设置第二红外测距传感器，对浇灌腔体与地面的第二距离进行检测，可以根据该第二距离对喷头的喷射弧线进行修正，保证浇灌液喷射到目标果树的根部，从而可以进一步提高浇灌液的利用率；

5、本发明通过设置角度传感器，在角度传感器检测到的浇灌腔体的水平倾斜度小于预设倾斜度时，才控制喷头的阀门打开，可以实现浇灌的准确控制，同时作业人员不作业时只要将浇灌腔体和喷头放下即可，为作业人员提供了短暂停止作业的空间，提高了用户的良好体验度；

6、本发明通过设置启动按钮，可以再按下启动按钮才启动定位单元和方位传感器，由此可以保证浇灌控制的准确性，并降低能耗。

附图说明

图1是本发明避免重复浇灌的农业用浇灌装置的一个实施例结构正视图；

图2是图1的A-A方向透视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明避免重复浇灌的农业用浇灌装置的另一个实施例结构正视图；

图5是图4中浇灌腔体与送水管连接端截面的示意图；

图6是图4的B-B方向透视图；

图7是图4的俯视图；

图8是测距示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明避免重复浇灌的农业用浇灌装置的一个实施例结构正视图。结合图2和图3所示，该避免重复浇灌的农业用浇灌装置可以包括送水管110和浇灌腔体120，所述浇灌腔体120上设置有定位单元130和方位传感器140，所述浇灌腔体120的一侧设置有喷头150，所述喷头150通过设置在所述浇灌腔体120内的管道160连接所述送水管110，所述管道160上设置有流量计170，所述定位单元130、方位传感器140、喷头150的阀门以及流量计170分别与控制器连接；所述控制器在所述定位单元130检测到的定位信息不发生变化时，根据所述定位单元130检测到的定位信息以及方位传感器140检测到的方位信息，确定作业人员所处的位置以及正对方位，从而确定所述喷头150的位置和正对方位，判断所述喷头150前方的果树是否为已浇灌果树，若否，则控制所述喷头150的阀门打开；所述控制器在所述流量计170检测到的流量等于预设流量时，控制所述喷头150的阀门关闭，此后将所述喷头150前方的果树标记为已浇灌果树。

本实施例中，喷头150可以直接固定在浇灌腔体120上且位于浇灌腔体120上与送水管110相对的一侧。控制器在本地预先存储有各个果树的位置信息且为每个果树分配有用于表示其是否已浇灌的标识符，当控制器接收到定位单元检测到的定位信息不发生变化时，表示作业人员将进行作业，根据定位单元检测到的定位信息以及方位传感器检测到的方位信息，确定喷头的位置和正对方位，以喷头的位置为定点，喷头的正对方位为方向，查找该方向上距离喷头最近的果树，判断查找出的该果树的标识符是否表示为已浇灌，若是，则控制器不再控制喷头的阀门打开，否则，控制喷头的阀门打开，对该果树进行浇灌。当流量计检测到的流量等于预设流量时，控制喷头的阀门关闭，并将喷头前方的果树的标识符标记为已浇灌。

由上述实施例可见，本发明通过设置定位单元和方位传感器来确定喷头的位置和正对方位，基于位置和方位对果树是否已浇灌进行区分标记，针对已浇灌的果树控制不再进行重复浇灌，由此可以避免重复浇灌对果树生长造成影响，并且可以提高浇灌液的利用率。

虽然针对已灌溉的果树，本发明可以避免进行重复浇灌，但是浇灌过程中作业人员无法获知是因为装置故障而造成的无法进行浇灌，还是因为该果树已完成浇灌。为此，本发明在浇灌腔体上还设置有报警装置180，所述控制器在判定所述喷头150前方的果树为已浇灌果树时，控制所述报警装置180进行报警，并不再控制所述喷头150的阀门打开。本发明通过设置报警装置，对当前果树为已浇灌果树的情况进行报警，可以避免作业人员在多次尝试浇灌已浇灌果树未果后出现故障疑惑心理，从而可以提高人机交互效果。

通常地，在浇灌时作业人员需要对喷头与果树之间的距离进行调整，如果距离太近，喷射到果树上的浇灌液可能反弹回来弄湿作业人员衣物，如果距离太远，浇灌液又无法喷射到果树上。为此，本发明所述浇灌腔体上设置有第一红外测距传感器190，所述第一红外测距传感器190用于检测所述喷头与其前方果树之间的第一距离，并将所述第一距离信息传输给控制器，所述管道160上还设置有与控制器连接的电动压力泵200，所述控制器根据所述第一红外测距传感器190检测到的第一距离，对所述电动压力泵200的压力进行调整，以保证浇灌液喷射到所述喷头150前方的果树上。本发明通过设置第一红外测距传感器对喷头与果树之间的第一距离进行测量，根据第一距离来对管道上电动压力泵的压力进行调节，可以对喷头的喷射行程进行调节，从而可以避免作业人员对喷头与果树之间的距离进行调整，在保证浇灌液喷射到果树的基础上还可以避免浇灌液反弹回来弄湿作业人员衣物。

虽然本发明可以保证将浇灌液喷射到果树上，但是在喷射过程中有可能喷射到果树的树干上，而非其根部的土壤内。喷射到树干上的浇灌液会暴露在空气中，较易蒸发，从而使得浇灌液的利用率较低。为此，本发明在所述浇灌腔体的底部设置有第二红外测距传感器210，所述第二红外测距传感器210用于检测所述浇灌腔体120与地面的第二距离，并将该第二距离信息传输给控制器；控制器用于根据所述第一距离信息和第二距离信息，对电动压力泵200的压力进行调整，以将浇灌液喷射到喷头前方的果树的根部。其中，本发明可以是在对电动压力泵200的压力调整完成后，控制喷头150的阀门打开。本发明通过设置第二红外测距传感器，对浇灌腔体与地面的第二距离进行检测，可以根据该第二距离对喷头的喷射弧线进行修正，保证浇灌液喷射到目标果树的根部，从而可以进一步提高浇灌液的利用率。

作业人员在作业时可能需要暂停作业、短暂休息，或者遇到原地转动方位与人交谈的情况，此时作业人员通常不会将浇灌腔体平抬起，而是将浇灌腔体和喷头放下，当浇灌腔体放下时喷头对着地面，对应地第一红外测距传感器检测到的是喷头与地面之间的距离，浇灌腔体的底部有可能与果树相对，对应地第二红外测距传感器检测到的是浇灌腔体与果树之间的距离。由于第一红外测距传感器和第二红外测距传感器都能检测到距离信息，因此本发明仍然会根据第一红外测距传感器和第二红外测距传感器检测到的距离信息，对电动压力泵的压力进行调整，然后直接打开喷头阀门进行浇灌。为了避免作业人员在作业中放下浇灌腔体和喷头时喷头阀门仍然被打开进行浇灌，本发明所述浇灌腔体上设置与控制器连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测浇灌腔体的水平倾斜度，并将该水平倾斜度信息传输给控制器；所述控制器在所述水平倾斜度小于预设倾斜度时，控制所述喷头的阀门打开。本发明通过设置角度传感器，在角度传感器检测到的浇灌腔体的水平倾斜度小于预设倾斜度时，才控制喷头的阀门打开，可以实现浇灌的准确控制，同时作业人员不作业时只要将浇灌腔体和喷头放下即可，为作业人员提供了短暂停止作业的空间，提高了用户的良好体验度。

另外，所述浇灌腔体上还设置有与控制器连接的启动按钮，所述控制器在接收到所述启动按钮的启动信号后，控制所述定位单元和方位传感器启动。本发明通过设置启动按钮，可以再按下启动按钮才启动定位单元和方位传感器，由此可以保证浇灌控制的准确性，并降低能耗。

参见图4，为本发明避免重复浇灌的农业用浇灌装置的另一个实施例结构正视图。该图4与图3所示避免重复浇灌的农业用浇灌装置的区别在于，所述喷头150为三个，且包括分别位于所述送水管110中心轴的左侧、右侧和前侧，结合图5所示，所述浇灌腔体120与所述送水管110的连接端截面被划分成三个区域，每个区域都与对应的管道的入口连接，三个管道都弯曲设置在所述浇灌腔体120内，结合图6所示，三个管道上都设置有电动压力泵200且其出口连接位于所述浇灌腔体120外的对应喷头150，针对每个喷头150，其都与位于所述浇灌腔体120外的对应电动机220连接，所述电动机220可带动对应喷头150做左右方向移动，针对每个喷头150，所述浇灌腔体120外还设置有一排第一红外测距传感器190，电动压力泵200、电动机210以及各排第一红外测距传感器190分别与控制器连接；针对每排第一红外测距传感器190，其用于检测对应喷头150前方果树与该喷头150之间的第一距离，并将该第一距离信息传输给控制器；所述控制器根据该第一距离信息，确定距离该喷头150最近的目标果树，再确定所述喷头150方向与目标果树之间的夹角，根据该夹角控制所述电动机220带动所述喷头150转动，以使所述喷头150朝向目标果树，此后根据所述第一距离信息，对电动压力泵200的压力进行调整，以将浇灌液喷射到目标果树上。

本实施例中，各个电动机150的底座可以固定在浇灌腔体120外侧，且各排第一红外测距传感器160可以设置在浇灌腔体120的顶部。针对每排第一红外测距传感器，控制器在本地预先存储有该排第一红外测距传感器中各个第一红外测距传感器与对应喷头之间的垂直距离S，且控制器在本地预先存储有喷头和目标果树之间距离与电动压力泵压力的对应关系。

针对每排第一红外测距传感器，控制器在接收到该排第一红外测距传感器检测到的第一距离信息后，首先比较该排第一红外测距传感器中各个第一红外测距传感器检测到的第一距离，将第一距离最小的第一红外测距传感器标识为待定第一红外测距传感器，判断该待定第一红外测距传感器是否在至少一侧上，沿远离该待定第一红外测距传感器的方向，对应第一红外测距传感器检测到的第一距离呈逐渐增大的趋势，若是，则将该待定第一红外测距传感器作为目标第一红外测距传感器，否则，将该待定第一红外测距传感器去除，返回比较该排第一红外测距传感器中剩余的各个第一红外测距传感器检测到的第一距离，以此类推，直至确定出目标第一红外测距传感器，此时该目标第一红外测距传感器是对距离该喷头最近的目标果树进行测距。由于果园中果树众多，每排第一红外测距传感器中各个第一红外测距传感器检测到的第一距离可能并不是针对同一果树而言，因此本发明通过首先查找出检测到的第一距离最小的第一红外测距传感器，可以快速地找出距离对应喷头最近的目标果树。另外，由于果园中通常不仅有果树，还会有其他障碍物，而果树的特性为圆弧形，因此本发明通过将确定的第一距离最小的第一红外测距传感器仅作为待定第一红外测距传感器，只有当该第一红外测距传感器两侧的第一红外测距传感器检测到的第一距离满足果树对应特性，才会将该待定第一红外测距传感器作为目标第一红外测距传感器，由此可以实现果树的准确定位。

结合图5所示，控制器在确定目标第一红外测距传感器后，根据该目标第一红外测距传感器与对应喷头之间的垂直距离S以及该目标第一红外测距传感器检测到的第一距离L，确定对应喷头与目标果树之间的夹角此后，控制器控制电动机带动对应喷头转动对应角度θ'＝θ+△θ，以使对应喷头朝向目标果树，其中θ表示对应喷头当前的轴向偏离角度。控制器在控制对应喷头朝向目标果树后，首先根据该目标第一红外测距传感器检测到的第一距离L以及夹角△θ，计算出喷头和目标果树之间距离根据距离L'查找出与其对应的电动压力泵的压力，并根据该压力对电动压力泵进行调整，以保证将浇灌液喷射到目标果树上。

控制器在调整完电动压力泵的压力后，控制各个喷头的阀门打开，实施浇灌。为了实现浇灌的自动停止，结合图6所示，在三个管道上都对应设置有流量计170，所述流量计170与控制器连接，用于将检测到的各个管道的流量信息发送给控制器，控制器根据对应流量信息，控制对应喷头的阀门关闭，其中控制器会将对应流量与预设流量进行比较，若等于预设流量时，控制对应喷头的阀门关闭，由此可以避免人为操作喷头开闭，实现科学浇灌。当然，本发明中喷头的开闭也可以采用人为操作的方式进行。

由上述实施例可见，本发明仍然采用人工浇灌的方式，不必在地底布设水管，搭建成本较低，并且本发明采用三个喷头同时进行浇灌，提高了浇灌效率。传统人工浇灌方式需要作业人员首先找到待浇灌目标果树，然后操作喷水管对准该目标果树，如果将三个喷头直接集成到一起，那么作业人员在找到目标果树后，将其中一个喷水管对准目标果树时其他喷水管也会发生转动，因此无法实现三个喷头同时对不同的目标果树进行浇灌。本发明通过针对每个喷头设置一排第一红外测距传感器，可以根据该排第一红外测距传感器检测到的第一距离信息确定距离该喷头最近的目标果树，从而相比于传统人工浇灌方式，不必人为去寻找目标果树，并且喷头浇灌时是针对距离最近的果树进行浇灌，由此可以降低电动压力泵将浇灌液加压喷射至目标果树上所需消耗的能量。本发明通过针对每个喷头设置电动机和一排第一红外测距传感器，可以首先根据该排第一红外测距传感器检测到的第一距离信息，确认喷头方向与目标果树之间的夹角，然后由电动机带动喷头旋转对应角度，以使喷头与目标果树相对，在整个喷头调整过程中并不需要人为参与，并且可以实现同时对多个目标果树进行浇灌，本发明通过使电动机旋转输出端与喷头连接，而电动机底座与浇灌腔体连接，可以实现喷头的固定，避免喷头在重力作用下滑落。本发明通过针对与对应喷头连接的各个管道，分别设置电动压力泵，可以根据喷头与目标果树之间的距离，对电动压力泵的压力进行调整，以在保证浇灌液能喷射到目标果树上的前提下，保证浇灌液不会因压力太大而损坏果树。此外，本发明通过采用喷灌的方式，而非采用喷洒，从喷头喷出的浇灌液为流体状，而非雾状，因此较不易蒸发，从而可以提高浇灌液利用率。

另外，上述实施例虽然可以实现三个喷头同时对三棵不同的果树进行浇灌，且保证将浇灌液喷射到对应的果树上，但是在喷射过程中有可能喷射到果树的树干上，而非其根部的土壤内。喷射到树干上的浇灌液会暴露在空气中，较易蒸发，从而使得浇灌液的利用率较低。为此，本发明在所述浇灌腔体的底部设置有第二红外测距传感器210，所述第二红外测距传感器210用于检测所述浇灌腔体120与地面的第二距离，并将该第二距离信息传输给控制器；控制器用于根据所述第一距离信息和第二距离信息，对电动压力泵200的压力进行调整，以将浇灌液喷射到目标果树的根部。本发明通过设置第二红外测距传感器，对浇灌腔体与地面的第二距离进行检测，可以根据该第二距离对喷头的喷射弧线进行修正，保证浇灌液喷射到目标果树的根部，从而可以进一步提高浇灌液的利用率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，包括送水管和浇灌腔体，所述浇灌腔体上设置有定位单元和方位传感器，所述浇灌腔体的一侧设置有喷头，所述喷头通过设置在所述浇灌腔体内的管道连接所述送水管，所述管道上设置有流量计，所述定位单元、方位传感器、喷头的阀门以及流量计分别与控制器连接；

所述控制器在所述定位单元检测到的定位信息不发生变化时，根据所述定位单元检测到的定位信息以及方位传感器检测到的方位信息，确定作业人员所处的位置以及正对方位，从而确定所述喷头的位置和正对方位，判断所述喷头前方的果树是否为已浇灌果树，若否，则控制所述喷头的阀门打开；所述控制器在所述流量计检测到的流量等于预设流量时，控制所述喷头的阀门关闭，此后将所述喷头前方的果树标记为已浇灌果树。

2.根据权利要求1所述的避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，所述浇灌腔体上还设置有报警装置，所述控制器在判定所述喷头前方的果树为已浇灌果树时，控制所述报警装置进行报警，并不再控制所述喷头的阀门打开。

3.根据权利要求1所述的避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，所述浇灌腔体上设置有第一红外测距传感器，所述第一红外测距传感器用于检测所述喷头与其前方果树之间的第一距离，所述管道上还设置有与控制器连接的电动压力泵，所述控制器根据所述第一红外测距传感器检测到的第一距离，对所述电动压力泵的压力进行调整，以保证浇灌液喷射到所述喷头前方的果树上。

4.根据权利要求1所述的避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，所述浇灌腔体上设置有第一红外测距传感器，所述第一红外测距传感器用于检测所述喷头与其前方果树之间的第一距离，并将所述第一距离信息传输给控制器，所述浇灌腔体的底部还设置有第二红外测距传感器，所述第二红外测距传感器用于检测所述浇灌腔体与地面的第二距离，并将该第二距离信息传输给控制器；

控制器用于根据所述第一距离信息和第二距离信息，对电动压力泵的压力进行调整，以将浇灌液喷射到喷头前方的果树的根部。

5.根据权利要求1所述的避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，所述浇灌腔体上设置与控制器连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测浇灌腔体的水平倾斜度，并将该水平倾斜度信息传输给控制器；所述控制器在所述水平倾斜度小于预设倾斜度时，控制所述喷头的阀门打开。

6.根据权利要求1所述的避免重复浇灌的农业用浇灌装置，其特征在于，所述浇灌腔体上还设置有与控制器连接的启动按钮，所述控制器在接收到所述启动按钮的启动信号后，控制所述定位单元和方位传感器启动。