CN109224904A - 基于多点喷射式的混药装置及混药方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多点喷射式的混药装置及混药方法，该混药装置包括：取水组件、取药组件、混药单元、以及分别与取水组件和取药组件连接的控制组件，控制组件控制取水组件和取药组件按照与作物类别匹配的水药比取对应流量的水和药输入混药单元；取水组件的出水管通过注水口接入混药单元，取药组件的出药管通过两个以上注药口接入混药单元，注水口与两个以上的注药口在呈角度布置，使得水流从混药单元的一端开始在混药单元内依次与两个以上的注药口的药流喷射混合后从混药单元的另一端的药液出口输出。本发明通过多点喷射式进行水和药的混合，提高药水配比精度，并能保证均匀混合。

Description

基于多点喷射式的混药装置及混药方法

技术领域

本发明涉及植保技术领域，尤其涉及一种基于多点喷射式的混药装置及混药方法。

背景技术

民以食为天，作为粮食生产大国，中农业生产过程中，对农作物病虫害的防治主要采用化学方法。当前在进行农药配比的过程中主要采用预混式，多为人工手动混药，该混药方式误差大，药物污染以及药物浪费严重，同时严重危害操作者健康。

当前高压混药比的射流式混药器虽混药精度高，但均需要设置增压泵，使用的经济性差。

发明内容

本发明提供一种基于多点喷射式的混药装置及混药方法，以解决目前高压混药比的射流式混药器经济性较差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种基于多点喷射式的混药装置，包括：取水组件、取药组件、混药单元、以及分别与取水组件和取药组件连接的控制组件，控制组件控制取水组件和取药组件按照与作物类别匹配的水药比取对应流量的水和药输入混药单元；

取水组件的出水管通过注水口接入混药单元，取药组件的出药管通过两个以上注药口接入混药单元，注水口与两个以上的注药口在呈角度布置，使得水流从混药单元的一端开始在混药单元内依次与两个以上的注药口的药流喷射混合后从混药单元的另一端的药液出口输出。

作为本发明的混药装置的进一步改进：

优选地，混药单元内设置有螺旋内腔，注水口与一个注药口设置在螺旋内腔的头部，其他的注药口均匀设置在螺旋内腔的螺旋内，药液出口设置于螺旋内腔的尾部。

优选地，混药单元为圆柱型，螺旋内腔由设置于圆柱型的内壁上的呈螺旋线排列的扰流板以及圆柱型的内壁围绕而成。

优选地，注水口与位于螺旋内腔的头部的扰流板呈角度布置并保持注水口输出的水流冲击至扰流板后在螺旋内腔中形成螺旋水流，两个以上注药口与注水口以及位于螺旋内腔的头部的扰流板分别呈角度布置，使得两个以上的注药口输出的药流均冲击至扰流板并汇入螺旋水流。

优选地，药液出口的管径小于注水口的管径。

优选地，取水组件包括第一流量传感器，取药组件包括第二流量传感器；控制组件获取来自第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，并根据水药比反馈调节取水组件的水流量和取药组件的药流量。

优选地，取水组件包括水箱和取水泵；取水泵与水箱相连并将水箱的水通过注水口输出至混药单元；第一流量传感器装设于取水泵和混药单元之间的管路上并与控制组件相连，控制组件与取水泵的控制端相连；

取药组件包括药箱和注药泵，注药泵与药箱相连并将药箱的药液通过两个以上的注药口输出至混药单元，第二流量传感器装设于注药泵和混药单元之间的管路上并与控制组件相连，控制组件还与注药泵的控制端相连。

优选地，混药单元的药液出口与一喷药装置连接，喷药装置包括药水箱、比例电磁阀和喷头；混药单元的药液出口与药水箱连接，喷头通过管道与药水箱连接，比例电磁阀连接于药水箱与喷头之间用于实时控制喷头的流量；

取水泵为隔膜泵，隔膜泵与混药单元之间还设置有第一溢流阀和第一单向阀，第一溢流阀的溢流端返回水箱；

注药泵为蠕动泵，蠕动泵与混药单元之间还设置有第二溢流阀和第二单向阀，第二溢流阀的溢流端返回药箱。

优选地，水箱上装设有第一液位传感器，药箱上装设有第二液位传感器，第一液位传感器、第二液位传感器均与控制组件相连。

本发明还提供一种使用上述的混药装置的混药方法，包括以下步骤：

根据用户输入的与作物类别匹配的水药比，取对应流量的水和药输入混药单元；

获取第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，当水流量数据或药流量数据与理论的水流量或药流量有差异时，调节取水泵或注药泵的转速至实际水流量或药流量满足水药比。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的基于多点喷射式的混药装置，无需增压泵便能混合均匀。该装置可以根据实际喷雾需求实现药液与水的在线均匀混合，药水配比区间较大，可在300:1～3000:1的范围内精准调节。采用多点喷射的方法进行水和药剂的混合，提高药水配比精度，药水混合更为均匀，满足精准配药的需求，减少农药的残留，且本装置可实现实时在线混药，避免农药浪费，减少环境污染，模块化程度高，安装操作简单，适用于当前的大部分植保机械。

2、在优选方案中，本发明采用多点喷射式混药器混合，确保药剂和水的充分混合，获得浓度更为精准的药水。采用多点喷射式混药，可以降低对注水泵和注药泵的要求，降低成本，装置模块化程度高，降低了混药成本，装置更为经济实惠。

3、本发明的基于多点喷射式的混药装置的混药方法，可通过采集实际的水流量和药流量反馈调节取水泵和注药泵的转速，从而获得更精准的混药药水；无需使用加压泵，使得水和药液体积不变化又能混合均匀，节约了成本，操作简单，混合精度高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的基于多点喷射式的混药装置的混药单元的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的基于多点喷射式的混药装置的结构示意图；

图3是本发明优选实施例1的基于多点喷射式的混药装置的结构示意图；

图4是本发明优选实施例1的采用基于多点喷射式的混药装置的混药方法流程示意图；

图5是本发明优选实施例1的控制组件的结构示意图；

图6是本发明优选实施例1的流量传感器的安装原理示意图。

图中各标号表示：

1、药液出口；2、注药口；3、扰流板；4、注水口；5、混药单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1、图2，本发明的基于多点喷射式的混药装置，包括：取水组件、取药组件、混药单元5、以及分别与取水组件和取药组件连接的控制组件，控制组件控制取水组件和取药组件按照与作物类别匹配的水药比取对应流量的水和药输入混药单元5；取水组件的出水管通过注水口4接入混药单元5，取药组件的出药管通过两个以上注药口2接入混药单元5，注水口4与两个以上的注药口2在呈角度布置，使得水流从混药单元5的一端开始在混药单元5内依次与两个以上的注药口2的药流喷射混合后从混药单元5的另一端的药液出口1输出。该装置可以根据实际喷雾需求实现药液与水的在线均匀混合，药水配比区间较大，可在300:1～3000:1的范围内精准调节。采用多点喷射的方法进行水和药剂的混合，提高药水配比精度，药水混合更为均匀，满足精准配药的需求。

实际实施时，以上的混药装置还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。

实施例1：

参见图3，本实施例的基于多点喷射式的混药装置，包括：取水组件、取药组件、混药单元5、以及分别与取水组件和取药组件连接的控制组件，控制组件控制取水组件和取药组件按照与作物类别匹配的水药比取对应流量的水和药输入混药单元5。取水组件的出水管通过注水口4接入混药单元5，取药组件的出药管通过两个以上注药口2接入混药单元5，注水口4与两个以上的注药口2在呈角度布置，使得水流从混药单元5的一端开始在混药单元5内依次与两个以上的注药口2的药流喷射混合后从混药单元5的另一端的药液出口1输出。

其中，取水组件包括第一流量传感器、水箱和取水泵；取水泵与水箱相连并将水箱的水通过注水口4输出至混药单元5；第一流量传感器装设于取水泵和混药单元5之间的管路上并与控制组件相连，控制组件与取水泵的控制端相连，本实施例中，取水泵为隔膜泵，隔膜泵与混药单元5之间还设置有第一溢流阀和第一单向阀，第一溢流阀的溢流端返回水箱。其中，隔膜泵为四缸隔膜泵，水箱采用耐腐蚀的水箱塑料，隔膜泵的转动轴与隔膜泵的驱动电机的动力输出轴连接。

取药组件包括第二流量传感器、药箱和注药泵，注药泵与药箱相连并将药箱的药液通过单向阀和具有压差补偿装置的流量传感器注入两个以上的注药口2输出至混药单元5，第二流量传感器装设于注药泵和混药单元5之间的管路上并与控制组件相连，控制组件还与注药泵的控制端相连。本实施例中，注药泵为蠕动泵，蠕动泵与混药单元5之间还设置有第二溢流阀和第二单向阀，第二溢流阀的溢流端返回药箱。其中，药箱材质为PVC耐腐蚀塑料。

本实施例的控制组件的结构如图5所示，控制组件包括控制器——STM32F103R8T6芯片，电源电路，驱动电路，键盘，显示，液位传感器，流量传感器，放大电路，RS485通讯等电路。流量传感器将液体流量转换成电信号，经过放大电路放大后输送给控制器。RS485通讯电路主要实现与上位机的通讯。实施时，控制组件获取来自第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，并根据水药比反馈调节取水组件的水流量和取药组件的药流量。

本实施例中，水流量传感器、药液流量传感器均采用差压补偿法进行流量测量，提高测量精度，控制器采用主动自适应闭环反馈实时控制方法，参见图6，差压补偿法是根据流量计两端压差调节流量计转子转速，补偿测量误差的方法，具体如下：压强a是流量计入口的液体压力，压强b是流量计出口的液体压力，压差为△P＝压强a-压强b。流量计的转轴上装有控制电机起到补偿作用，控制电机的转速受到压差控制，根据压差控制容积式液体流量传感器的转子转速，维持压差尽量为0的状态。该流程为闭环负反馈控制。同时利用485通讯方法，直接读取流量计或传感器的累计和瞬时流量，避免二次计算，减小测量误差，提高控制精度。

本实施例中，参见图1，混药单元5为圆柱型，混药单元5内设置有螺旋内腔，螺旋内腔由设置于圆柱型的内壁上的呈螺旋线排列的扰流板3以及圆柱型的内壁围绕而成。注水口4与一个注药口2设置在螺旋内腔的头部，其他的注药口2均匀设置在螺旋内腔的螺旋内，药液出口1设置于螺旋内腔的尾部。注水口4与位于螺旋内腔的头部的扰流板3呈角度布置并保持注水口4输出的水流冲击至扰流板3后在螺旋内腔中形成螺旋水流，两个以上注药口2与注水口4以及位于螺旋内腔的头部的扰流板3分别呈角度布置，使得两个以上的注药口2输出的药流均冲击至扰流板3并汇入螺旋水流。注药口2与注水口4的角度呈垂直布置，效果较好，注药口2的管径小于注水口4，药液出口1的管径小于注水口4的管径，使得混药单元5内能保持微压，这样就可以不设置增压泵对输入的水流和药流进行增压，可以节约成本。

本实施例中，参见图3，混药单元5的药液出口1与一喷药装置连接，喷药装置包括药水箱、比例电磁阀和喷头；混药单元5的药液出口1与药水箱连接，喷头通过管道与药水箱连接，比例电磁阀连接于药水箱与喷头之间用于实时控制喷头的流量。通过控制组件对比例电磁阀进行调节，实现了药剂和水的实时在线混合，且混药比调节范围较大，可达300:1～3000:1。例如，根据传感器测得的植保机械的行进速度，调节比例电磁阀开度，进行变量喷药作业。

本实施例中，水箱上装设有第一液位传感器，药箱上装设有第二液位传感器，第一液位传感器、第二液位传感器均与控制组件相连。参见图3，药水箱也可设置第三液位传感器，用来显示药水箱的液位，第三液位传感器也可与控制单元相连，混合药液不足时，可以关闭喷头或者降低比例电磁阀的开度。

参见图4，本实施例还提供一种使用上述的混药装置的混药方法，包括以下步骤：

根据用户输入的与作物类别匹配的水药比，取对应流量的水和药输入混药单元5；

控制组件获取第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，当水流量数据或药流量数据与理论的水流量或药流量有差异时，调节取水泵或注药泵的转速至实际水流量或药流量满足水药比。

控制组件获取第一液位传感器的水箱液位数据和第二液位传感器的药箱液位数据，当水箱的液位或者药箱的液位低于相应的标定最低液位时，停止工作、报警或者注水或注药。例如，当液位达到最小预设值发出警报，提醒操作人员停止作业，进行水箱和药箱中分别注入水和药剂的工作，当液位达到最大预设值时，控制器报警，提醒操作人员，停止对水箱和药箱中注入水和药剂的工作。

重复上面的步骤，直至所有完成喷药工作。

本实施例中，控制组件还可以外接显示屏以及输入单元，以便操作人员能及时得知各流量传感器、液位传感器的数值，现有的混药比，以及压力值等，并可以手动对这些参数进行调节。

综上可知，本发明可根据实际喷雾需求实现药液与水的在线均匀混合，药水配比区间较大，可在300:1～3000:1的范围内精准调节。在微压状态下通过多点喷射式进行水和药的混合，避免水和药产生体积变化，提高药水配比精度，并能保证均匀混合，满足精准配药的需求，减少农药的残留，避免农药浪费，减少环境污染。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，包括：

取水组件、取药组件、混药单元(5)、以及分别与所述取水组件和取药组件连接的控制组件，

所述控制组件控制所述取水组件和取药组件按照与作物类别匹配的水药比取对应流量的水和药输入所述混药单元(5)；

所述取水组件的出水管通过注水口(4)接入所述混药单元(5)，所述取药组件的出药管通过两个以上注药口(2)接入所述混药单元(5)，所述注水口(4)与所述两个以上的注药口(2)在呈角度布置，使得所述水流从混药单元(5)的一端开始在所述混药单元(5)内依次与所述两个以上的注药口(2)的药流喷射混合后从所述混药单元(5)的另一端的药液出口(1)输出。

2.根据权利要求1所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述混药单元(5)内设置有螺旋内腔，所述注水口(4)与一个所述注药口(2)设置在所述螺旋内腔的头部，其他的注药口(2)均匀设置在所述螺旋内腔的螺旋内，所述药液出口(1)设置于所述螺旋内腔的尾部。

3.根据权利要求2所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述混药单元(5)为圆柱型，所述螺旋内腔由设置于所述圆柱型的内壁上的呈螺旋线排列的扰流板(3)以及所述圆柱型的内壁围绕而成。

4.根据权利要求3所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述注水口(4)与位于所述螺旋内腔的头部的扰流板(3)呈角度布置并保持所述注水口(4)输出的水流冲击至所述扰流板(3)后在所述螺旋内腔中形成螺旋水流，所述两个以上注药口(2)与所述注水口(4)以及所述位于螺旋内腔的头部的扰流板(3)分别呈角度布置，使得所述两个以上的注药口(2)输出的药流均冲击至所述扰流板(3)并汇入所述螺旋水流。

5.根据权利要求4所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述药液出口(1)的管径小于所述注水口(4)的管径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述取水组件包括第一流量传感器，所述取药组件包括第二流量传感器；所述控制组件获取来自所述第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，并根据所述水药比反馈调节所述取水组件的水流量和取药组件的药流量。

7.根据权利要求6所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述取水组件包括水箱和取水泵；所述取水泵与所述水箱相连并将所述水箱的水通过所述注水口(4)输出至混药单元(5)；第一流量传感器装设于所述取水泵和混药单元(5)之间的管路上并与控制组件相连，所述控制组件与所述取水泵的控制端相连；

所述取药组件包括药箱和注药泵，所述注药泵与所述药箱相连并将所述药箱的药液通过所述两个以上的注药口(2)输出至所述混药单元(5)，第二流量传感器装设于所述注药泵和混药单元(5)之间的管路上并与控制组件相连，所述控制组件还与所述注药泵的控制端相连。

8.根据权利要求6所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述混药单元(5)的药液出口(1)与一喷药装置连接，所述喷药装置包括药水箱、比例电磁阀和喷头；所述混药单元(5)的药液出口(1)与所述药水箱连接，所述喷头通过管道与所述药水箱连接，所述比例电磁阀连接于所述药水箱与所述喷头之间用于实时控制所述喷头的流量；

所述取水泵为隔膜泵，所述隔膜泵与所述混药单元(5)之间还设置有第一溢流阀和第一单向阀，所述第一溢流阀的溢流端返回所述水箱；

所述注药泵为蠕动泵，所述蠕动泵与所述混药单元(5)之间还设置有第二溢流阀和第二单向阀，所述第二溢流阀的溢流端返回所述药箱。

9.根据权利要求6所述的基于多点喷射式的混药装置，其特征在于，所述水箱上装设有第一液位传感器，所述药箱上装设有第二液位传感器，所述第一液位传感器、第二液位传感器均与所述控制组件相连。

10.一种使用如权利要求1至9任一项所述的基于多点喷射式的混药装置的混药方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据用户输入的与作物类别匹配的水药比，取对应流量的水和药输入所述混药单元(5)；

获取第一流量传感器的水流量数据以及来自第二流量传感器的药流量数据，当所述水流量数据或所述药流量数据与理论的水流量或药流量有差异时，调节所述取水泵或注药泵的转速至实际水流量或所述药流量满足所述水药比。