CN108738946A - 一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，包括支架，所述智能系统还包括喷淋头、用于带动喷淋头与连接喷淋头的输液管沿支架长度方向来回运动的行走机构和用于带动行走机构升降及偏转运动的方位调节机构。本发明通过方位调节机构的设置，便于大棚内喷淋头的喷淋方位调节，通过行走机构的设置，便于在大棚内来回运动进而对果蔬进行喷淋操作，喷淋操作方便，无须人为进入大棚内喷淋。

Description

一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统

技术领域

本发明属于大棚辅助喷淋技术领域，具体涉及一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统。

背景技术

采用大棚覆盖塑料薄膜种植水果、蔬菜，就是人为地创造适宜的生态环境，调整水果、蔬菜生产季节，调节市场需求促进蔬菜优质高产，是增加农民收入的有效手段之一，从多数大棚种菜的农户调查来看，效益是比较明显的，但是也有些农民种植大棚菜，效果不尽人意，南方地区6月下旬至8月上旬，强光高温且有雷阵雨及台风暴雨，严重影响蔬菜生产与早秋菜育苗，近年来遮阳网、无纺布的应用，促进大棚在夏季育苗和栽培上发挥作用。现有的大棚果蔬多采用灌溉浇水，如果不制作导流结构，水四处流散，造成水资源的浪费，并且效率低。对于一些需要喷洒药剂的果蔬，需要人工手持喷淋设备进入大棚中喷淋操作，由于大棚内空间小，在其内部行走易造成多种不便的情况，比如草莓种植大棚，由于其茎叶分散错杂，踩踏时易被踩到，比如种植较高一些的蔬菜，比如西红柿，人工喷淋时不方便操作。对于一种大棚分此外，在密闭的空间内喷洒药剂，对人体损害较大，可能会造成中毒事件。

发明内容

本发明提供一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，目的是便于大棚内喷淋头通过调节高度及角度进行喷淋操作。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，包括支架，所述智能系统还包括喷淋头、用于带动喷淋头与连接喷淋头的输液管沿支架长度方向来回运动的行走机构和用于带动行走机构升降及偏转运动的方位调节机构。

所述方位调节机构包括第一电动推杆、转动座和设于支架顶部内侧面的步进电机，第一电动推杆的底端通过转动座与步进电机的输出端连接，第一电动推杆的顶端伸缩端与行走机构连接。

所述行走机构包括第一驱动机构、导轨、设于导轨上的滑块和设于导轨侧壁的输液管导向容纳槽，所述导轨的侧壁设有与第一电动推杆的顶端伸缩端连接的固定架，所述滑块内设有液体容纳腔，输液管的一端与液体容纳腔连接，喷淋头通过连接管与液体容纳腔连接，第一驱动机构可驱动滑块沿导轨来回运动。

所述智能系统还包括用于配合输液管跟随喷淋头运动进行卷曲收放输液管且对输液管供给喷淋液的卷曲供液机构。

所述卷曲供液机构包括第一输送泵、喷淋液缓存箱、分别设于喷淋液缓存箱上下两侧的收放转轴和用于带动收放转轴转动的第二驱动机构，第一输送泵将喷淋液缓存箱内的液体通过第一导出管导入输液管的进液口。

所述收放转轴的外周向侧壁设有螺旋收放导槽，所述智能系统还包括用于辅助喷淋液缓存箱转动及带动收放转轴升降以使输液管沿螺旋收放导槽收放运动的升降辅转机构。

所述升降辅转机构包括底座、设于底座上的第二电动推杆和设于第二电动推杆伸缩端上的辅转盘，辅转盘上设有滑道，滑道内设有滚轮，喷淋液缓存箱通过连杆与滚轮的旋转轴连接，所述第二驱动机构设于辅转盘上。

所述喷淋液缓存箱的底部设有液位传感器，所述系统还包括用于将喷淋液输送入喷淋液缓存箱的输送机构，输送机构与液位传感器电连接。

所述输送机构包括第二输送泵、配药罐、搅拌电机和设于配药罐内的搅拌轴及搅拌叶片，搅拌叶片通过搅拌轴与设于配药罐上的搅拌电机连接，第二输送泵将配药罐内的药液通过第二导出管导入喷淋液缓存箱。

所述智能系统还包括控制处理单元，所述喷淋头的外侧壁设有图像采集单元，所述行走机构、方位调节机构、升降辅转机构和图像采集单元均与控制处理单元连接通信。

本发明的有益效果：本发明通过方位调节机构的设置，便于大棚内喷淋头的喷淋方位调节，通过行走机构的设置，便于在大棚内来回运动进而对果蔬进行喷淋操作，喷淋操作方便，无须人为进入大棚内喷淋；再辅以卷曲供液机构及升降辅转机构，喷淋水及药剂均可，通用性强，输液管不易打结，安全性强。收放转轴、螺旋收放导槽、卷曲供液机构及升降辅转机构的设置，使得输液管在大棚内拉长时，收放转轴在转动的同时进行上升运动，便于输液管同步滑块沿着导轨作拉长延伸运动；滑块、喷淋头及输液管回缩运动时，收放转轴反向转动的同时进行下降运动，便于输液管缠绕在既定的螺旋收放导槽内。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明的结构示意图；

图2是大棚、方位调节机构及行走机构的结构示意图；

图3是卷曲供液机构及升降辅转机构的结构示意图；

图4是辅转盘与喷淋液缓存箱之间设置驱动电机的正视图；

图5是储液输送机构与卷曲供液机构及升降辅转机构的结构示意图。

图中标记为：

1、支架，2、喷淋头，3、输液管，4、导轨，5、滑块，6、导向容纳槽，7、驱动电机，8、第一输送泵，9、喷淋液缓存箱，10、收放转轴，11、第一导出管，12、螺旋收放导槽，13、底座，14、第二电动推杆，15、辅转盘，16、滑道，17、滚轮，18、液位传感器，19、报警器，20、第二输送泵，21、储液罐，22、搅拌电机，23、搅拌轴，24、搅拌叶片，25、第二导出管，26、第一电动推杆，27、转动座，28、步进电机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图5所示，一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，包括支架1和覆盖支架的棚膜，支架可采用钢质材质的架体焊接或者通过紧固件搭建而成，该智能系统还包括喷淋头2、用于带动喷淋头2与连接喷淋头2的输液管3沿支架长度方向来回运动的行走机构和用于带动行走机构升降及偏转运动的方位调节机构。

方位调节机构包括第一电动推杆26、转动座27和设于支架1顶部内侧面的步进电机28，第一电动推杆26的底端通过转动座27与步进电机28的输出端连接，第一电动推杆26的顶端伸缩端与行走机构连接。

行走机构包括第一驱动机构、导轨4、设于导轨4上的滑块5和设于导轨4侧壁的输液管导向容纳槽6，导轨4的侧壁设有与第一电动推杆的顶端伸缩端连接的固定架，导向容纳槽6与固定架分别设于导轨的两侧，滑块5内设有液体容纳腔，输液管3的一端与液体容纳腔连接，喷淋头2通过连接管与液体容纳腔连接，第一驱动机构可驱动滑块5沿导轨4来回运动。导轨侧壁的导向容纳槽的内径略大于输液管的外径，方便输液管在导向容纳槽内导向运动，同时可以防止输液管收放时搭接的现象。具体设置时，在支架顶部的中间位置，固定安装上述步进电机，步进电机设置多个，多个步进电机均布在支架顶部中间位置的长度方向上，可通过紧固件将步进电机安装座与支架顶部架体固定连接，保证悬挂导轨的稳定性，转动座与第一电动推杆的底端采用可拆卸固定连接，比如采用螺栓螺母的配合，第一电动推杆的伸缩端通过紧固螺栓与固定安装于导轨一侧壁的固定架紧固连接，工作时，根据不同高度的果蔬喷淋需求，通过第一电动推杆的伸缩运动控制悬挂的导轨的高度，通过步进电机旋转微调导轨的翻转角度，以便调节喷淋头进行喷淋操作。第一驱动机构可以采用现有的皮带传动机构、齿轮齿条传动机构或者在导轨底面设置伸缩端与滑块连接的电动推杆，以皮带传动机构为例，在导轨的一端设置驱动电机7，在导轨的两端设置皮带传动轮，通过皮带外绕皮带传动轮，导轨底侧设置容纳皮带机皮带传动轮的空间，驱动电机的输出轴与相应设置在导轨同一端的皮带传动轮连接。滑块内的容纳腔体起到缓冲过渡的作用，首先，输液管输送来的液体先导入容纳腔体内，之后通过连通容纳腔体的连接管将液体导向喷淋头进行罐盖。喷淋头正对着下方的果蔬，在大棚的有限空间内喷淋操作。为了便于控制喷淋头的喷淋覆盖面积及喷淋出水量，在连接管上设有流量调节阀。

为了便于收放输液管以辅助喷淋头进行喷淋操作，上述智能系统还包括用于配合输液管3跟随喷淋头运动进行卷曲收放输液管且对输液管供给喷淋液的卷曲供液机构。卷曲供液机构包括第一输送泵8、喷淋液缓存箱9、分别设于喷淋液缓存箱9上下两侧的收放转轴10和用于带动收放转轴10转动的第二驱动机构，第一输送泵8将喷淋液缓存箱内的液体通过第一导出管11导入输液管3的进液口。第一输送泵可以采用潜水泵，潜水泵设置与喷淋液缓存箱的内部底端面上，潜水泵的出水口通过第一导出管穿过喷淋液缓存箱的顶部端面与外绕于收放转轴的输液管进液口连通；当然也可以在喷淋液缓存箱顶部设置供水泵，供水泵进水口与延伸入喷淋液缓存箱内的导入管连接，出水口通过第一导出管与输液管的进液口连通。第二驱动机构包括驱动电机和固定驱动电机的电机座，驱动电机的输出端与喷淋液缓存箱的底端的固定座固定连接，固定座的设置，起到过渡及连接的作用，避免对喷淋液缓存箱造成磨损。在喷淋操作时，启动第一输送泵，喷淋液缓存箱内的液体导入输液管内，之后输送到喷淋头进行喷淋操作。

为了便于输液管的卷曲收放，收放转轴10的外周向侧壁设有螺旋收放导槽12，该喷淋系统还包括用于辅助喷淋液缓存箱9转动及带动收放转轴升降以使输液管3沿螺旋收放导槽12收放运动的升降辅转机构。升降辅转机构包括底座13、设于底座13上的第二电动推杆14和设于第二电动推杆14伸缩端上的辅转盘15，辅转盘15上设有滑道16，滑道16内设有滚轮17，喷淋液缓存箱9通过连杆与滚轮17的旋转轴连接，第二驱动机构设于辅转盘15上。第二电动推杆为多个，多个第二电动推杆均布于辅转盘的周向方向，此处的多个第二电动推杆通过升降运动，便于承担上部的压力，对辅转盘起到辅助定位的作用。具体设置时，第二电动推杆可以设置为三个，三个第二电动推杆成三角形布置于辅转盘的周向底面，增加支撑的稳定性。三个第二电动推杆的同步升降运动均通过控制处理单元进行控制。

喷淋液缓存箱9的底部设有液位传感器18，喷淋液缓存箱9的顶部设有报警器19，报警器19与液位传感器18电连接。液位传感器用于采集喷淋液缓存箱内的液位信号，当喷淋液缓存箱内的液位过低时，液位传感器采集此时的信号，并将此信号传递给控制处理单元，控制处理单元对此信号处理后，控制报警器报警，及时提醒工作人员向喷淋液缓存箱内加水或者加入所需要的药液。喷淋液缓存箱的加水口设置有密封盖，密封盖可开闭的设置在加水口处，避免杂质通过加水口进入喷淋液缓存箱。

为了便于方便的向喷淋液缓存箱内加水操作，上述喷淋系统还包括用于将喷淋液输送入喷淋液缓存箱的储液输送机构。储液输送机构包括第二输送泵20、储液罐21、搅拌电机22和设于储液罐21内的搅拌轴23及搅拌叶片24，搅拌叶片24通过搅拌轴23与设于储液罐上的搅拌电机22连接，第二输送泵20将储液罐内的药液通过第二导出管25导入喷淋液缓存箱9。仅是输水时，搅拌电机不工作，当报警器报警时，启动第二输送泵，将储液罐内的水导向喷淋液缓存箱。在喷淋液缓存箱的顶部内壁同样可以设置液位传感器，当输入的水位到达此液位线高度时，报警器也报警，说明此时喷淋液缓存箱内液体已满，关闭第二输送泵，停止输送。为了便于自动输送操作，第二输送泵可以与控制处理单元电连接，当喷淋液缓存箱内的液位到达底部液位传感器的位置时，通过控制处理单元控制第二输送泵启动输送水，当喷淋液缓存箱内的液位到达顶部液位传感器的位置时，控制第二输送泵停止输送操作。需要输送药液时，将需要的药剂加入储液罐内，之后启动搅拌电机，通过搅拌叶片搅拌使储液罐内的药剂与水混合均匀，之后的药液输送原理与上述输水原理类似，在此不再过多螯述。此外，在储液罐外可以设置多个第二输送泵，用以对多个相邻的喷淋液缓存箱供液。

为了便于对上述各机构进行智能化控制，该智能系统还包括总控制处理单元，喷淋头2的外侧壁设有图像采集单元，行走机构、方位调节机构、升降辅转机构和图像采集单元均与总控制处理单元连接通信。具体布置时，将步进电机、第一电动推杆、第一驱动机构、图像采集单元、第二驱动机构和第二电动推杆均与控制处理单元连接通信。在大棚外侧设置一个控制箱，用于安装放置控制处理单元，需要喷淋时，通过图像采集单元采集种植物的高度信号，并将此信号传递给控制处理单元，通过控制处理单元处理计算后，控制第一电动推杆伸缩以使导轨及喷淋头达到合适的高度，之后控制第一驱动机构的驱动电机、第二驱动机构的驱动电机及第一输送泵工作，使得喷淋头从支架的一端到另一端伸长运动时，通过步进电机的正反转，控制导轨左右摆动的幅度，以适应大棚内覆盖纵向空间的喷淋，而收放转轴在转动的同时进行上升运动，便于输液管同步滑块沿着导轨作拉长延伸运动；滑块、喷淋头及输液管回缩运动时，收放转轴反向转动的同时进行下降运动，便于输液管缠绕在既定的螺旋收放导槽内。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，包括支架，其特征在于，所述智能系统还包括喷淋头、用于带动喷淋头与连接喷淋头的输液管沿支架长度方向来回运动的行走机构和用于带动行走机构升降及偏转运动的方位调节机构。

2.根据权利要求1所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述方位调节机构包括第一电动推杆、转动座和设于支架顶部内侧面的步进电机，第一电动推杆的底端通过转动座与步进电机的输出端连接，第一电动推杆的顶端伸缩端与行走机构连接。

3.根据权利要求2所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述行走机构包括第一驱动机构、导轨、设于导轨上的滑块和设于导轨侧壁的输液管导向容纳槽，所述导轨的侧壁设有与第一电动推杆的顶端伸缩端连接的固定架，所述滑块内设有液体容纳腔，输液管的一端与液体容纳腔连接，喷淋头通过连接管与液体容纳腔连接，第一驱动机构可驱动滑块沿导轨来回运动。

4.根据权利要求1所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述智能系统还包括用于配合输液管跟随喷淋头运动进行卷曲收放输液管且对输液管供给喷淋液的卷曲供液机构。

5.根据权利要求4所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述卷曲供液机构包括第一输送泵、喷淋液缓存箱、分别设于喷淋液缓存箱上下两侧的收放转轴和用于带动收放转轴转动的第二驱动机构，第一输送泵将喷淋液缓存箱内的液体通过第一导出管导入输液管的进液口。

6.根据权利要求5所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述收放转轴的外周向侧壁设有螺旋收放导槽，所述智能系统还包括用于辅助喷淋液缓存箱转动及带动收放转轴升降以使输液管沿螺旋收放导槽收放运动的升降辅转机构。

7.根据权利要求6所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述升降辅转机构包括底座、设于底座上的第二电动推杆和设于第二电动推杆伸缩端上的辅转盘，辅转盘上设有滑道，滑道内设有滚轮，喷淋液缓存箱通过连杆与滚轮的旋转轴连接，所述第二驱动机构设于辅转盘上。

8.根据权利要求5所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述喷淋液缓存箱的底部设有液位传感器，所述系统还包括用于将喷淋液输送入喷淋液缓存箱的输送机构，输送机构与液位传感器电连接。

9.根据权利要求8所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述输送机构包括第二输送泵、配药罐、搅拌电机和设于配药罐内的搅拌轴及搅拌叶片，搅拌叶片通过搅拌轴与设于配药罐上的搅拌电机连接，第二输送泵将配药罐内的药液通过第二导出管导入喷淋液缓存箱。

10.根据权利要求6所述辅助果蔬大棚喷淋的智能系统，其特征在于：所述智能系统还包括控制处理单元，所述喷淋头的外侧壁设有图像采集单元，所述行走机构、方位调节机构、升降辅转机构和图像采集单元均与控制处理单元连接通信。