CN108812208A - 三喷头农业用果园浇灌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三喷头农业用果园浇灌装置，包括送水管以及与送水管连通的浇灌腔体，浇灌腔体与送水管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浇灌腔体内，三个管道上都设置有电动压力泵且其出口连接位于浇灌腔体外的对应喷头，三个喷头分别位于送水管中心轴的左侧、右侧和前侧，针对每个喷头，其都与位于浇灌腔体外的对应电动机连接，电动机可带动对应喷头做左右方向移动，针对每个喷头，所述浇灌腔体外还设置有一排第一红外测距传感器，电动压力泵、电动机以及各排第一红外测距传感器分别与控制器连接。本发明可以实现三个喷头同时对不同目标果树进行浇灌，从而以较低成本提高浇灌效率。

Description

三喷头农业用果园浇灌装置

技术领域

本发明属于农业领域，具体涉及一种三喷头农业用果园浇灌装置。

背景技术

在农业灌溉中，传统的灌溉方式是利用单根水管进行依次浇灌，但是这种方式效率非常低。为此，人们发明了喷洒浇灌方式，在地上铺上水管，并在水管对应位置处设置喷洒，以对农作物进行浇灌，在浇灌时只要控制打开对应的喷洒即可，无需人为前往浇灌，这种浇灌方式虽然可以提高浇灌效率，但是铺设水管的成本较高，并且喷洒过程中浇灌液会形成细微水滴，这些水滴喷射到空气中很容易被蒸发掉，从而使得浇灌液的利用率较低。由此可见，为了提高浇灌效率，则需要付出较多的搭建成本，而为了降低使用成本，又无法保证浇灌效率。

发明内容

本发明提供一种三喷头农业用果园浇灌装置，以解决目前浇灌方式搭建成本与浇灌效率之间的矛盾。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种三喷头农业用果园浇灌装置，包括送水管以及与所述送水管连通的浇灌腔体，所述浇灌腔体与所述送水管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内，三个管道上都设置有电动压力泵且其出口连接位于所述浇灌腔体外的对应喷头，三个喷头分别位于所述送水管中心轴的左侧、右侧和前侧，针对每个喷头，其都与位于所述浇灌腔体外的对应电动机连接，所述电动机可带动对应喷头做左右方向移动，针对每个喷头，所述浇灌腔体外还设置有一排第一红外测距传感器，电动压力泵、电动机以及各排第一红外测距传感器分别与控制器连接；

针对每排第一红外测距传感器，其用于检测对应喷头前方果树与该喷头之间的第一距离，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，确定距离该喷头最近的目标果树，再确定所述喷头方向与目标果树之间的夹角，根据该夹角控制所述电动机带动所述喷头转动，以使所述喷头朝向目标果树，此后根据所述第一距离信息，对电动压力泵的压力进行调整，以将浇灌液喷射到目标果树上。

在一种可选的实现方式中，在所述浇灌腔体的底部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，以将浇灌液喷射到目标果树的根部。

在另一种可选的实现方式中，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。

在另一种可选的实现方式中，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。

在另一种可选的实现方式中，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。

在另一种可选的实现方式中，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。

在另一种可选的实现方式中，在三个管道上都对应设置有流量计，所述流量计与控制器连接，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。

本发明的有益效果是：

1、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；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灌溉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；

2、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；

3、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；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；

4、本发明通过设置流量计，可以实现喷头阀门的自动关闭。

附图说明

图1是本发明三喷头农业用果园浇灌装置的一个实施例结构正视图；

图2是浇灌腔体与送水管连接端截面的示意图；

图3是图1的A-A方向透视图；

图4是图1的俯视图；

图5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，为本发明三喷头农业用果园浇灌装置的一个实施例结构正视图。该三喷头农业用果园浇灌装置可以包括送水管110以及与所述送水管110连通的浇灌腔体120，结合图2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，结合图3所示，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，三个管道上都设置有电动压力泵130且其出口连接位于所述浇灌腔体120外的对应喷头140，三个喷头140分别位于所述送水管110中心轴的左侧、右侧和前侧，针对每个喷头140，其都与位于所述浇灌腔体120外的对应电动机150连接，所述电动机150可带动对应喷头140做左右方向移动，针对每个喷头140，所述浇灌腔体120外还设置有一排第一红外测距传感器160，电动压力泵130、电动机150以及各排第一红外测距传感器160分别与控制器连接；针对每排第一红外测距传感器160，其用于检测对应喷头140前方果树与该喷头140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140最近的目标果树，再确定所述喷头140方向与目标果树之间的夹角，根据该夹角控制所述电动机150带动所述喷头140转动，以使所述喷头140朝向目标果树，此后根据所述第一距离信息，对电动压力泵130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，如图4所示，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，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灌溉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180，所述第二红外测距传感器180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130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。

在浇灌过程中作业人员采用本发明实施浇灌时很可能出现重复浇灌的情况，过多的浇灌不仅不利于果树的生长，而且会造成浇灌液的浪费。为此，本发明控制器在本地预先存储有各个果树的位置信息，并且在浇灌腔体120上设置有与控制器连接的定位单元190和方位传感器200。控制器在检测到定位单元测量到的定位信息不发生变化时，首先控制方位传感器启动，然后根据方位传感器检测到的方位信息，确定作业人员正对、左侧和右侧方向，并根据定位信息以及各个果树的位置信息，确定作业人员正对、左侧和右侧方向上距离作业人员最近的果树，在浇灌结束后将确定的果树标记为已浇灌果树。其中，控制器向喷头阀门发送关闭信号后表示浇灌结束，或者控制器检测到喷头阀门关闭后表示浇灌结束。

作业人员进行浇灌时，首先站定到一个位置不动，此时定位单元检测到的定位信息将不会发生变化。控制器首先控制方位传感器启动，然后根据方位传感器检测到的方位信息，确定作业人员正对、左侧和右侧方向，并根据定位信息以及各个果树的位置信息，确定作业人员正对、左侧和右侧方向上距离作业人员最近的果树，判断确定的各个果树是否为已浇灌果树，若是，则不再对确定的对应方向上的果树进行浇灌，否则，对确定的对应方向上的果树进行浇灌，启动对应的该排第一红外测距传感器。

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 (7)

1.一种三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，包括送水管以及与所述送水管连通的浇灌腔体，所述浇灌腔体与所述送水管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内，三个管道上都设置有电动压力泵且其出口连接位于所述浇灌腔体外的对应喷头，三个喷头分别位于所述送水管中心轴的左侧、右侧和前侧，针对每个喷头，其都与位于所述浇灌腔体外的对应电动机连接，所述电动机可带动对应喷头做左右方向移动，针对每个喷头，所述浇灌腔体外还设置有一排第一红外测距传感器，电动压力泵、电动机以及各排第一红外测距传感器分别与控制器连接；

针对每排第一红外测距传感器，其用于检测对应喷头前方果树与该喷头之间的第一距离，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，确定距离该喷头最近的目标果树，再确定所述喷头方向与目标果树之间的夹角，根据该夹角控制所述电动机带动所述喷头转动，以使所述喷头朝向目标果树，此后根据所述第一距离信息，对电动压力泵的压力进行调整，以将浇灌液喷射到目标果树上。

2.根据权利要求1所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，在所述浇灌腔体的底部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，以将浇灌液喷射到目标果树的根部。

3.根据权利要求1所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，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。

4.根据权利要求3所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，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。

5.根据权利要求3或4所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，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。

6.根据权利要求1所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的三喷头农业用果园浇灌装置，其特征在于，在三个管道上都对应设置有流量计，所述流量计与控制器连接，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。