CN108887003B - 一种能改变输液压力的树木输液系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树木养护领域，具体涉及一种能改变输液压力的树木输液系统及方法。该系统包括支架、安装在支架上的平台、设于平台上的药液瓶和补液瓶、固定在支架上的分机；所述支架与平台通过齿条连接，电机为平台的上升下降提供动力，分机与电机相连，为电机提供动力；还包括设于支架上，与分机相连的温度传感模块和光照传感模块；通过本发明提供的方法，分机对温度传感模块和光照传感模块的数据进行处理计算，对平台进行升降，从而改变对植株输液时的液体压力，从而改变输液速度。从而实现在高温强光下加快输液的目的。同时本发明还能将药液瓶和补液瓶的剩余液高度与光照强度、气温实时传给管理主机，提供实况监视。

Description

一种能改变输液压力的树木输液系统及方法

技术领域

本发明涉及树木养护领域，具体涉及一种能改变输液压力的树木输液系统及方法。

背景技术

树木由适生区引种到其分布区的南界或南界以南地区，夏季强光高温时节由于地上部分蒸腾旺盛，而地下根系因土壤高温造成吸水困难，往往发生生理干旱、严重时造成落叶，甚至死亡。因此有必要在炎热强光时段，或者白天给树木输液补充水分，满足树木的蒸腾耗水补充。

同时为了防治病虫害，增强植株的耐高温等逆境能力，树木也需要输入相应的药液。无论高温干旱与否，病虫害的防治药液都应进行输液。

传统的输液装置无法根据气温和光照情况改变而针对性改变植株的输液速度，同时，输液过程需要受到监控，人工巡视输液瓶液体剩余量非常费力并且不准确，不能及时记录更换液体。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术中的问题，而提出一种能改变输液压力的树木输液系统及方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种能改变输液压力的树木输液系统，包括支架、安装在支架上能上下滑动的平台、设于平台上的药液瓶和补液瓶、固定在支架上的分机；

所述药液瓶中含有抵御虫害的药液，所述补液瓶为补充因高温蒸腾而失去的过多水分而设置的。

所述平台上固定有一个电机，所述支架上设有齿条，电机通过电机轴上安装的与齿条匹配的齿轮，与齿条咬合，提供平台升降的动力；

还包括设于支架上，与分机相连的温度传感模块和光照传感模块；

所述药液瓶通过输液管、单向阀连接到混液三通的第一个进液口；

所述补液瓶依次通过输液管、单向阀、与分机相连的电控阀连接到混液三通的第二个进液口；

药液需要始终进行输液，以防治病虫害，补液可以根据情况停输，所以在补液瓶下方设置电控阀。

混液三通的输出口通过一个分液多通连接到若干个输液针。

药液瓶与补液瓶中液体经过混液，最终经分液多通提供给若干输液针，对多个植株同时进行输液，最终为植株输液的压力取决于输液针与平台的高度差，所以升降平台可以调节输液针处的输液压力。

两个单向阀的作用在于，防止两个瓶子液体互灌。通过分机对温度传感器和光照传感器的数据分析和做出控制，可以控制电控阀的开启与关闭，做到温度或者光照强度高于一个设定值时同时输入药液和补充液，否则只输入药液。

本发明进一步改进在于，所述药液瓶底部设有药液位置传感器，所述补液瓶底部设有补液位置传感器，所述药液位置传感器和补液位置传感器分别与分机相连。

本发明进一步改进在于，所述输液针外层设有一层橡胶堵漏装置，所述橡胶堵漏装置为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管方向增厚。橡胶卡入针管与树木之间缝隙实现堵漏功能。

本发明进一步改进在于，还包括WIFI路由器、管理主机；

所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；

所述分机包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、第一驱动模块、第二驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的模拟输入端口连接到药液位置传感器、补液位置传感器、温度传感模块、光照传感模块；所述WIFI模块无线连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述第一驱动模块的输出端连接电控阀，所述第二驱动模块的输出端连接电机。

利用本发明的方法，包括以下步骤：

步骤1，药液瓶装入足量抗病虫害药液，补液瓶装入足量植物耐高温干旱补充液；

步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针并用堵漏装置密封针孔；

步骤3，温度传感模块将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时温度t，光照传感模块将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时光照强度e；

步骤3.1，预设三对变量节点T1/E1，T2/E2，T3/E3其中T1<T2<T3，E1<E2<E3；

步骤3.2，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当e<E1，t<T1时，处理模块控制平台降低到最低位置，关闭电控阀，进入步骤3，否则进入步骤3.3；

步骤3.3，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当E1≦e<E2或者T1≦t<T2时，处理模块控制平台降低到最低位置，打开电控阀，进入步骤3，否则进入步骤3.4；

步骤3.4，打开电控阀，控制电机升高平台，系数

k=max((t-T2)/(T3-T2),(e-E2)/(E3-E2))

k为升高高度与齿条活动长度的比例；

本算法原理是：所述E1.E2.E3 T1.T2.T3为分界值，取温度t与光照强度e中相对较高的值作为系统动作的参考值，该变量由低到高对应系统的状态为：关闭阀门，打开阀门但是压力最低，打开阀门平台提升，打开阀门平台升顶。

步骤4，药液位置传感器和补液位置传感器将各自瓶中药液情况传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4.1；

步骤4.1，将药液位置传感器、补液位置传感器、温度传感模块、光照传感模块的数值通过WIFI模块传递给管理主机，显示在管理应用程序中，进行集中监视；

步骤5，管理主机通过WIFI模块向处理模块发送停止运行、恢复运行的命令；在接到停止运行命令后，处理模块通过第一驱动模块关闭电控阀，降低平台到最低位置；接到恢复运行命令后，恢复执行步骤3.1。

本发明的有益效果在于：

本发明，通过设置药液瓶和补液瓶分体并通过电控阀控制补液瓶，实现了药液和补充液分离控制，提高了输液效率；

本发明通过一个可升降的平台，改变药液瓶和补液瓶的高度，可以根据光照和温度情况改变输液压力，从而改变输液速度；

本发明中管理主机可以对所有分机级输液装置进行监控，并进行管理控制。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的电路功能连接示意图；

图3是本发明中输液针11的结构示意图；

图4是本发明实施例的芯片端口连接关系图。

图中：1-支架，2-齿条，3-平台，4-电机，5-分机，51-药液位置传感器，52-补液位置传感器，53-温度传感模块，54-光照传感模块，55-电控阀，6-药液瓶，7-补液瓶，8-单向阀，9-混液三通，10-分液多通，11-输液针，111-橡胶，12-输液管。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1，一种能改变输液压力的树木输液系统，包括支架1、安装在支架1上能上下滑动的平台3、设于平台3上的药液瓶6和补液瓶7、固定在支架1上的分机5；

所述平台3上固定有一个电机4，所述支架1上设有齿条2，电机4通过电机轴上安装的与齿条2匹配的齿轮，与齿条2咬合，提供平台升降的动力；

还包括设于支架1上，与分机5相连的温度传感模块53和光照传感模块54；所述温度传感模块53为一个常规热敏电阻温度传感模块53；所述光照传感模块54为常规的光敏二极管传感模块。

所述药液瓶6通过输液管12、单向阀8连接到混液三通9的第一个进液口；

所述补液瓶7依次通过输液管12、单向阀8、与分机5相连的电控阀55连接到混液三通9的第二个进液口；

混液三通9的输出口通过一个分液多通10连接到若干个输液针11，如图3，所述输液针11外层设有一层橡胶堵漏装置111，所述橡胶堵漏装置111为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管12方向增厚。

所述药液瓶6底部设有药液位置传感器51，所述补液瓶7底部设有补液位置传感器52，所述药液位置传感器51和补液位置传感器52分别与分机5相连，两个传感器均为液压传感器。

如图2，所述系统还包括WIFI路由器、管理主机；

所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；

所述分机5包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、第一驱动模块、第二驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的模拟输入端口连接到药液位置传感器51、补液位置传感器52、温度传感模块53、光照传感模块54；所述WIFI模块无线连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述第一驱动模块的输出端连接电控阀55，所述第二驱动模块的输出端连接电机4。

具体的模块连接电路关系如图4，图中多路数模传感器为AD1974芯片，其IN1-4为输入口，连接系统中的四个传感器；

处理模块为STM32F103芯片及其周边电路，AD1974的CLK时钟接口与STM32F103的P1接口相连，O1输出接口与STM32F103的P2接口相连。P1接口控制AD1974的时钟，P2接口用于对接数字。

所述第一驱动电路为一个简单的二极管扩流电路，P3端口通过二极管扩流连接电控阀55，所述电控阀55为驱动即开启，不驱动即关闭的电磁阀。

所述第二驱动电路为一个有刷双向电调，产品可以选择好盈的10A有刷双向电调，具体规格可以根据平台3的重量选择不同电机4及对应电流。所述电机4为一个与电调匹配的有刷电机4。STM32F103的P5端口输出PWM波形到有刷双向电调的信号端口，有刷双向电调根据该信号对有刷电机4进行驱动，升降平台3。

STM32F103的P4端口连接到WIFI模块的通信端口，进行与管理主机的通信。

利用本系统实现输液的方法，包括以下步骤：

步骤1，药液瓶6装入足量抗病虫害药液，补液瓶7装入足量植物耐高温干旱补充液；

步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针11；

步骤3，温度传感模块53将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时温度t，光照传感模块54将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时光照强度e；

步骤3.1，预设三对变量节点T1/E1，T2/E2，T3/E3其中T1<T2<T3，E1<E2<E3；

步骤3.2，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当e<E1，t<T1时，处理模块控制平台3降低到最低位置，关闭电控阀55，进入步骤3，否则进入步骤3.3；

步骤3.3，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当E1≦e<E2或者T1≦t<T2时，处理模块控制平台3降低到最低位置，打开电控阀55，进入步骤3，否则进入步骤3.4；

步骤3.4，打开电控阀55，控制电机4升高平台3，系数

k=max((t-T2)/(T3-T2),(e-E2)/(E3-E2))

k为升高高度与齿条2活动长度的比例；

步骤4，药液位置传感器51和补液位置传感器52将各自瓶中药液情况传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量此处为压强传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4.1；

步骤4.1，将药液位置传感器51、补液位置传感器52、温度传感模块53、光照传感模块54的数值通过WIFI模块传递给管理主机，管理主机将数据换算成液体剩余高度、摄氏度、标准光照强度，显示在管理应用程序中，进行集中监视；

步骤5，管理主机通过WIFI模块向处理模块发送停止运行、恢复运行的命令；在接到停止运行命令后，处理模块通过第一驱动模块关闭电控阀55，降低平台3到最低位置；接到恢复运行命令后，恢复执行步骤3.1。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种能改变输液压力的树木输液方法，其特征在于：利用能改变输液压力的树木输液系统实现，所述树木输液系统包括支架（1）、安装在支架（1）上能上下滑动的平台（3）、设于平台（3）上的药液瓶（6）和补液瓶（7）、固定在支架（1）上的分机（5）；

所述平台（3）上固定有一个电机（4），所述支架（1）上设有齿条（2），电机（4）通过电机轴上安装的与齿条（2）匹配的齿轮，与齿条（2）咬合，提供平台升降的动力；

还包括设于支架（1）上，与分机（5）相连的温度传感模块（53）和光照传感模块（54）；

所述药液瓶（6）通过输液管（12）、单向阀（8）连接到混液三通（9）的第一个进液口；

所述补液瓶（7）依次通过输液管（12）、单向阀（8）、与分机（5）相连的电控阀（55）连接到混液三通（9）的第二个进液口；

混液三通（9）的输出口通过一个分液多通（10）连接到若干个输液针（11）；

所述药液瓶（6）底部设有药液位置传感器（51），所述补液瓶（7）底部设有补液位置传感器（52），所述药液位置传感器（51）和补液位置传感器（52）分别与分机（5）相连；

还包括WIFI路由器、管理主机；

所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；

所述分机（5）包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、第一驱动模块、第二驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的模拟输入端口连接到药液位置传感器（51）、补液位置传感器（52）、温度传感模块（53）、光照传感模块（54）；所述WIFI模块无线连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述第一驱动模块的输出端连接电控阀（55），所述第二驱动模块的输出端连接电机（4）；

利用树木输液系统进行树木输液的方法，包括以下步骤：

步骤1，药液瓶（6）装入足量抗病虫害药液，补液瓶（7）装入足量植物耐高温干旱补充液；

步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针（11）；

步骤3，温度传感模块（53）将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时温度t，光照传感模块（54）将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块得到实时光照强度e；

步骤3.1，预设三对变量节点T1/E1，T2/E2，T3/E3其中T1<T2<T3，E1<E2<E3；

步骤3.2，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当e<E1，t<T1时，处理模块控制平台（3）降低到最低位置，关闭电控阀（55），进入步骤3，否则进入步骤3.3；

步骤3.3，由处理模块对比e与E1、E2关系，t与T1、T2关系，当E1≦e<E2或者T1≦t<T2时，处理模块控制平台（3）降低到最低位置，打开电控阀（55），进入步骤3，否则进入步骤3.4；

步骤3.4，打开电控阀（55），控制电机（4）升高平台（3），系数

k=max((t-T2)/(T3-T2),(e-E2)/(E3-E2))

k为升高高度与齿条（2）活动长度的比例；

步骤4，药液位置传感器（51）和补液位置传感器（52）将各自瓶中药液情况传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4.1；

步骤4.1，将药液位置传感器（51）、补液位置传感器（52）、温度传感模块（53）、光照传感模块（54）的数值通过WIFI模块传递给管理主机，显示在管理应用程序中，进行集中监视；

步骤5，管理主机通过WIFI模块向处理模块发送停止运行、恢复运行的命令；在接到停止运行命令后，处理模块通过第一驱动模块关闭电控阀（55），降低平台（3）到最低位置；接到恢复运行命令后，恢复执行步骤3.1。

2.根据权利要求1所述的一种能改变输液压力的树木输液方法，其特征在于：所述输液针（11）外层设有一层橡胶堵漏装置（111），所述橡胶堵漏装置（111）为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管（12）方向增厚。