CN109606692A - 一种只加水不加农药的油电混动植保无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，包括油电混动无人机、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块。与现有技术相比：（1）本发明实现了对植保药剂的“自产自喷”和“边产边喷”，在航空植保领域是一种全新突破式的生产作业方式；（2）本发明所用“药剂”是具有强效防治效果的臭氧水溶液，且制备原料只有空气和水，这完全摈弃了现有作业模式下所使用的常规市售农药，从源头上实现了“无农药”飞防作业；（3）本发明在借助臭氧实现对农业、林业有害微生物和部分害虫进行广谱、强效、快速触杀之后，常温常压下水溶液中剩余的臭氧能够在短时间内自行分解为人畜无害的氧气，从根本上实现了“无农残”飞防作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种完全摆脱对农药依赖的一体化植保无人机作业系统，尤其是在农业有害细菌、真菌、病毒等微生物防治过程中，利用植保无人机实时制备、喷施具有广谱、强效消杀作用的臭氧水溶液，以实现“无农药”、“无农残”基础上的精准、绿色、生态作业。更特别地说，是指一种只加水不加农药的油电混动植保无人机。
背景技术
随着人民对蔬菜、瓜果、粮食等农产品的质量安全要求越来越高，近年来国家对相关农产品的田间管理环节提出了“化肥农药双减”目标。但不可否认的是，未来很长一段时期内，植保作业环节要想完全摆脱对农药的依赖，仍有很长一段路要走。
臭氧为农业摆脱对农药依赖提供了良好的解决方案。研究表明，仅仅以空气、水等为原料就可以制备出具有强氧化能力的臭氧或臭氧水溶液，其对农业有害微生物（如细菌、真菌、病毒）和部分害虫（如红蜘蛛、蚜虫、粉虱）具有广谱、强效的消杀作用，且臭氧制备过程中的附属氮氧产物还具有明显的促生和增产效果。例如，臭氧水溶液能有效防治番茄、香瓜、黄瓜、葡萄的霜霉病、灰霉病等，并能去除茄子、蘑菇类、盆花等的霉杂菌及蚜虫，目前已作为防治病虫害并避免农药残留、降低环境污染的一个有效方式广泛应用于有机农业生产领域。
目前，就适用于臭氧或臭氧水溶液的喷施作业系统而言，目前主要有固定式臭氧水喷、滴灌系统和背负式臭氧水喷雾器，且均已在棚室内得到部分推广应用。例如，专利号为201820238006.6的实用新型专利公开了一种背负式低压水解臭氧喷雾器及其臭氧发生器；专利号为201620259970.8的实用新型专利公开了一种臭氧水喷雾器；专利号为201620800233.4的实用新型专利公开了一种臭氧水移动式喷雾器。然而，能够适用于大田作物尤其是露天蔬菜、果园、粮田和园林，基于臭氧水溶液喷施这种“无农药”、“无农残”植保新技术且作业方式更加灵活、高效、精准的一体化植保无人机作业系统尚未见报道。特别是，将具有大载荷、长航时、高工效、精准作业能力的油电混动植保无人机用于臭氧水溶液的实时制备和航空喷施，进而开发一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，将是一个值得探索且具有远大前景的新方向。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，以解决现有大田作物尤其是露天蔬菜、果园、粮田和园林植保作业中缺乏基于臭氧水溶液喷施且作业方式更加绿色、高效、精准的一体化植保无人机作业系统的现实问题。在农业有害细菌、真菌、病毒等微生物防治过程中，利用油电混动植保无人机实时制备、精准喷施具有广谱、强效消杀作用的臭氧水溶液，可以实现“无农药”、“无农残”基础上的精准、绿色、生态作业。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，包括油电混动无人机、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块，所述机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块均搭载、固定于油电混动无人机上；所述机载电源模块包括逆变器、变压器，逆变器的输入端与油电混动无人机专用电池的输出端相连接，逆变器的输出端与变压器的输入端相连接，变压器的输出端与机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块中各用电器件的输入端相连接；所述机载制氧模块包括气源罐、臭氧发生器、冷却器，气源罐的出气口与臭氧发生器的入气口相连通，臭氧发生器用于以气源罐中的压缩气体为原料制取臭氧气体，冷却器固定于臭氧发生器外壳体上，冷却器用于制氧过程中给臭氧发生器冷却降温；所述机载制液模块包括净水罐、气液混合器、药箱，净水罐用于提供净水给气液混合器，气液混合器用于将臭氧发生器产生的臭氧气体与净水相混合，以实时调配、制备航空植保用臭氧水溶液，药箱用于临时存储气液混合器所实时调配出的航空植保用臭氧水溶液，气液混合器的入气口与臭氧发生器的出气口相连通，气液混合器的入水口与净水罐的出水口相连通，气液混合器的出液口与药箱的入液口相连通；所述航空喷施模块包括液泵、喷杆、航空喷头，液泵的抽液管伸入药箱底部，液泵的排液管与喷杆的入液口相连通，航空喷头固定于喷杆上，航空喷头的入液口与喷杆的内腔体相连通，液泵工作时将药箱中的航空植保用臭氧水溶液依次泵入喷杆和航空喷头，并通过航空喷头将臭氧水溶液雾化为雾滴。
进一步的，所述油电混动无人机是油电混动多旋翼无人机、油电混动单旋翼无人机、油电混动固定翼无人机中的一种。
进一步的，所述气源罐中的压缩气体是压缩空气、压缩氧气中的一种。
进一步的，所述臭氧发生器是高压放电式臭氧发生器。
进一步的，所述臭氧发生器的臭氧产量为5g/h～50g/h。
进一步的，所述冷却器是水冷型冷却器、气冷型冷却器中的一种。
进一步的，所述气液混合器是文丘里射流混合器、气液强力混合腔、气液混合泵中的一种。
进一步的，所述净水是蒸馏水、去离子水、纯水中的一种。
进一步的，所述药箱中航空植保用臭氧水溶液的质量百分比浓度为0.2mg/L～0.5mg/L。
本发明的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其工作过程为：油电混动无人机起飞，逆变器和变压器将油电混动无人机专用电池输出的低压电流转变为机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块中各用电器件能够使用的电流形式；气源罐将压缩空气或压缩氧气持续供给由冷却器提供冷却作用的高压放电式臭氧发生器，臭氧发生器直接以上述压缩气体为原料不断制取出臭氧气体并将其通入气液混合器；气液混合器将来自于净水罐的净水和来自于臭氧发生器的臭氧气体进行快速、充分混合，并按一定浓度调配出符合农业有害微生物或农业害虫防治要求的航空植保用臭氧水溶液，进而将航空植保用臭氧水溶液注入药箱；液泵持续工作，将药箱中的航空植保用臭氧水溶液依次泵入喷杆和航空喷头，并通过航空喷头将臭氧水溶液雾化为雾滴；油电混动无人机将短时间内具有一定化学稳定性的航空植保用臭氧水溶液喷洒到田间或林带，完成对农业、林业有害微生物（如细菌、真菌、病毒）和部分害虫（如红蜘蛛、蚜虫、粉虱）的防治作业；当净水罐中的净水消耗后，需要人工添加净水。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：（1）本发明提出的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，实现了对植保药剂的“自产自喷”和“边产边喷”，在航空植保领域是一种全新的、突破式的生产作业方式；（2）本发明提出的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其“自产自喷”和“边产边喷”的“药剂”只是具有一定浓度和温度且短时间内具有强效防治效果的臭氧水溶液，且制备该“药剂”的原材料只有空气和水，这完全摈弃了现有作业模式下所使用的各种常规市售农药，从而从源头上实现了真正意义上的“无农药”飞防作业；（3）本发明提出的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其制备并喷施的航空植保用臭氧水溶液，在借助臭氧实现对农业、林业有害微生物和部分害虫进行广谱、强效、快速触杀之后，常温常压下水溶液中剩余的臭氧能够在15min～30min内自行分解为人畜无害的氧气，从而从根本上实现了真正意义上的“无农残”飞防作业；（4）本发明提出的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，为现有大田作物尤其是露天蔬菜、果园、粮田和园林植保作业提供了一种基于臭氧水溶液喷施且作业方式更加绿色、高效、精准的解决方案。
附图说明
图1是本发明的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机除去油电混动无人机后的各功能模块构成图。
图2是本发明的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机整机外观正视图。
图中：1、逆变器 2、变压器 3、气源罐 4、臭氧发生器 5、冷却器 6、净水罐 7、气液混合器 8、药箱 9、液泵 10、喷杆 11、航空喷头 12、油电混动无人机。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图2所示，本发明是一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，包括油电混动无人机12、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块，所述油电混动无人机12是油电混动多旋翼无人机，所述机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块均搭载、固定于油电混动无人机12上。
所述机载电源模块包括逆变器1、变压器2，逆变器1的输入端与油电混动无人机12专用电池的输出端相连接，逆变器1的输出端与变压器2的输入端相连接，变压器2的输出端与机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块中各用电器件的输入端相连接。
所述机载制氧模块包括气源罐3、臭氧发生器4、冷却器5，气源罐3的出气口与臭氧发生器4的入气口相连通，臭氧发生器4用于以气源罐3中的压缩气体为原料制取臭氧气体，臭氧发生器4的臭氧产量为40g/h，气源罐3中装有压缩氧气，风冷型冷却器5固定于臭氧发生器4外壳体上，冷却器5用于制氧过程中给臭氧发生器4冷却降温。
所述机载制液模块包括净水罐6、气液混合器7、药箱8，净水罐6用于提供净水给气液混合器7，净水罐6中装有蒸馏水，气液混合器7用于将臭氧发生器4产生的臭氧气体与净水相混合，以实时调配、制备航空植保用臭氧水溶液，所述航空植保用臭氧水溶液的质量百分比浓度为0.4mg/L，所述气液混合器7是文丘里射流混合器，药箱8用于临时存储气液混合器7所实时调配出的航空植保用臭氧水溶液，气液混合器7的入气口与臭氧发生器4的出气口相连通，气液混合器7的入水口与净水罐6的出水口相连通，气液混合器7的出液口与药箱8的入液口相连通。
所述航空喷施模块包括液泵9、喷杆10、航空喷头11，液泵9的抽液管伸入药箱8底部，液泵9的排液管与喷杆10的入液口相连通，航空喷头11固定于喷杆10上，航空喷头11的入液口与喷杆10的内腔体相连通，液泵9工作时将药箱8中的航空植保用臭氧水溶液依次泵入喷杆10和航空喷头11，并通过航空喷头11将臭氧水溶液雾化为雾滴。
该只加水不加农药型油电混动植保无人机的工作过程为：油电混动无人机12起飞，逆变器1和变压器2将油电混动无人机12专用电池输出的低压电流转变为机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块中各用电器件能够使用的电流形式；气源罐3将压缩空气或压缩氧气持续供给由冷却器5提供冷却作用的高压放电式臭氧发生器4，臭氧发生器4直接以上述压缩气体为原料不断制取出臭氧气体并将其通入气液混合器7；气液混合器7将来自于净水罐6的净水和来自于臭氧发生器4的臭氧气体进行快速、充分混合，并按一定浓度调配出符合农业有害微生物或农业害虫防治要求的航空植保用臭氧水溶液，进而将航空植保用臭氧水溶液注入药箱8；液泵9持续工作，将药箱8中的航空植保用臭氧水溶液依次泵入喷杆10和航空喷头11，并通过航空喷头11将臭氧水溶液雾化为雾滴；油电混动无人机12将短时间内具有一定化学稳定性的航空植保用臭氧水溶液喷洒到田间或林带，完成对农业、林业有害微生物（如细菌、真菌、病毒）和部分害虫（如红蜘蛛、蚜虫、粉虱）的防治作业；当净水罐6中的净水消耗后，需要人工添加净水。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以显示和描述本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，所属领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于，包括：油电混动无人机（12）、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块，所述机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块均搭载、固定于油电混动无人机（12）上；所述机载电源模块包括逆变器（1）、变压器（2），逆变器（1）的输入端与油电混动无人机（12）专用电池的输出端相连接，逆变器（1）的输出端与变压器（2）的输入端相连接，变压器（2）的输出端与机载制氧模块、机载制液模块、航空喷施模块中各用电器件的输入端相连接；所述机载制氧模块包括气源罐（3）、臭氧发生器（4）、冷却器（5），气源罐（3）的出气口与臭氧发生器（4）的入气口相连通，臭氧发生器（4）用于以气源罐（3）中的压缩气体为原料制取臭氧气体，冷却器（5）固定于臭氧发生器（4）外壳体上，冷却器（5）用于制氧过程中给臭氧发生器（4）冷却降温；所述机载制液模块包括净水罐（6）、气液混合器（7）、药箱（8），净水罐（6）用于提供净水给气液混合器（7），气液混合器（7）用于将臭氧发生器（4）产生的臭氧气体与净水相混合，以实时调配、制备航空植保用臭氧水溶液，药箱（8）用于临时存储气液混合器（7）所实时调配出的航空植保用臭氧水溶液，气液混合器（7）的入气口与臭氧发生器（4）的出气口相连通，气液混合器（7）的入水口与净水罐（6）的出水口相连通，气液混合器（7）的出液口与药箱（8）的入液口相连通；所述航空喷施模块包括液泵（9）、喷杆（10）、航空喷头（11），液泵（9）的抽液管伸入药箱（8）底部，液泵（9）的排液管与喷杆（10）的入液口相连通，航空喷头（11）固定于喷杆（10）上，航空喷头（11）的入液口与喷杆（10）的内腔体相连通，液泵（9）工作时将药箱（8）中的航空植保用臭氧水溶液依次泵入喷杆（10）和航空喷头（11），并通过航空喷头（11）将臭氧水溶液雾化为雾滴。
2.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述油电混动无人机（12）是油电混动多旋翼无人机、油电混动单旋翼无人机、油电混动固定翼无人机中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述气源罐（3）中的压缩气体是压缩空气、压缩氧气中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述臭氧发生器（4）是高压放电式臭氧发生器。
5.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述臭氧发生器（4）的臭氧产量为5g/h～50g/h。
6.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述冷却器（5）是水冷型冷却器、气冷型冷却器中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述气液混合器（7）是文丘里射流混合器、气液强力混合腔、气液混合泵中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述净水是蒸馏水、去离子水、纯水中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的油电混动植保无人机，其特征在于：所述药箱（8）中航空植保用臭氧水溶液的质量百分比浓度为0.2mg/L～0.5mg/L。
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