CN109644659A - 一种立式气肥雾灌复合作业装置及旋耕机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种立式气肥雾灌复合作业装置和旋耕机，执行机构、检测机构和控制系统，执行机构包括液体供应系统和气体供应系统，液体供应系统的一端与药液箱连接，另一端与喷雾管路的一端连接，气体供应系统一端连接气体，另一端与喷雾管路连接，喷雾管路的另一端设有若干雾化喷头；喷雾管路为立式布置；检测机构用于检测车辆行驶速度、液体供应系统的液体流量、喷雾管路最高点与地面的距离；控制系统分别与液体供应系统、气体供应系统和检测机构连接。本发明根据土壤体积控制肥液喷洒的量，解决了排肥不均匀，肥料施撒精度低的问题，使土壤能更大程度的渗透养料，更大程度上节约了成本；提高了农业生产的效率，使用便捷，控制简单。

Description

一种立式气肥雾灌复合作业装置及旋耕机
技术领域
本发明属于农机研究领域，具体涉及一种立式气肥雾灌复合作业装置及旋耕机。
背景技术
目前在农业工程领域施肥还是主要以固体肥料施肥机为主，虽说固体肥料的施撒更加智能化，固体肥料施肥机的缺点逐渐的被发现，如传统的施肥器械会出现排肥不均匀且难控制的现象；传统的固体施肥器械的施撒容易造成浪费，在一般情况下土壤并不能有效的及时的吸收固体肥料，除此以外在肥料受潮结块的情况下传统的施肥器并不能处理这种状况，需要人工干预；最后固体肥料制作的原料要求高，生产成本高且生产过程中对环境的影响较大等等。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。本发明提供一种立式气肥雾灌复合作业装置及旋耕机，不仅能够有效的完成均匀喷洒肥料，根据行进的速度得出土壤体积控制肥液喷洒的量，解决了排肥不均匀，肥料施撒精度低的问题，使土壤能更大程度的渗透养料，更大程度上节约了成本；提高了农业生产的效率，使用便捷，控制简单。
本发明的技术方案是：一种立式气肥雾灌复合作业装置，包括
执行机构，所述执行机构包括液体供应系统和气体供应系统，所述液体供应系统的一端与药液箱连接，另一端与喷雾管路的一端连接，所述气体供应系统一端连接气体，另一端与喷雾管路连接，所述喷雾管路的另一端设有若干雾化喷头；所述喷雾管路为立式布置；
检测机构，所述检测机构用于检测车辆行驶速度、液体供应系统的液体流量、喷雾管路最高点与地面的距离；
和控制系统，所述控制系统分别与液体供应系统、气体供应系统和检测机构连接。
上述方案中，所述喷雾管路的高度与旋耕刀与旋耕刀的高度一致。
上述方案中，所述控制系统根据土壤体积来确定施肥量；
所述施肥量根据以下公式计算：
式中，W为肥液施撒量，单位为L/m3；Q为液体流量，单位为L/s；D为旋耕机的宽度，单位为m；v为车辆行驶速度，单位为m/s；t为车辆行驶的时间，单位为s；H为喷雾管路总高度，单位为m；h(x)是拟合函数，以检测机构实时测量喷雾管路最高点与地面的距离与H之间的差为纵坐标，以v速度与时间t的乘积为横坐标。
上述方案中，所述液体供应系统包括药液箱、第一电磁阀、水泵、第二电磁阀和管道；
所述管道的一端设有药液箱和水泵，管道的另一端与喷雾管路连接；
所述第一电磁阀设在药液箱和水泵之间连接的管道上；所述第二电磁阀设在喷雾管路上。
上述方案中，所述液体供应系统还包括比例溢流阀；
所述比例溢流阀并联在药液箱与水泵出水口之间。
上述方案中，所述气体供应系统包括空压机、压缩空气油水分离器和气用电磁阀；
所述空压机通过管路依次与压缩空气油水分离器、气用电磁阀和喷雾管路连接。
上述方案中，所述检测机构包括测速装置、流量压力检测装置和超声波测距传感器；
所述测试装置用于检测车辆的行驶速度；
所述流量压力检测装置用于检测液体供应系统的液体流量；
所述超声波测距传感器用于检测喷雾管路最高点与地面的距离。
进一步的，所述超声波测距传感器的前方设有挡泥板；
所述挡泥板上安装弹簧托盘，且弹簧托盘位于超声波测距传感器的正下方。
上述方案中，所述喷雾管路的另一端还设有扇叶；
所述扇叶位于雾化喷头的前方。
一种旋耕机，包括所述的立式气肥雾灌复合作业装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明是为解决在对农作物施肥过程中对化肥的浪费问题，这样不仅节约了成本，还能使农作物更高效吸收化肥，而且液体肥料由于其速溶、均匀的优点，无需搅拌溶解，非常适合自动化施肥。另外本发明构造简单，使用便捷，工作稳定，雾状的小液滴又能使化肥更好的渗透到土壤当中，促使农作物能更好吸收，这与以往的施撒固体肥料相比，更能合理利用资源。
2.本发明检测机构可以实时的检测通过肥液的流量，判断出肥液喷洒量，控制系统根据旋耕机在行进过程中旋耕的土壤体积来计算施肥量，在发送命令给执行机构，实现变量喷雾，避免化肥结块造成的肥料不均匀现象。
3、本发明中的锥形雾化喷头可以在土壤中行进，每个喷头可单独控制，可提高了作业的精确性。
4.本发明所述的扇叶动力源由多孔锥形超声雾化喷头喷出的高压气液所提供，当扇叶转动时，除了将小液滴二次细化，还将肥液与土壤搅拌均匀，使土壤能更好的吸收肥液。
5.本发明所述弹簧托盘位于超声波测距传感器的正下方，用来防止地面有大的空隙以及杂草对超声波反射造成影响。
6、本发明的结构简单，设计新颖，控制方便，大大提高了农业生产效率。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施方式的立式气肥雾灌复合作业装置结构示意图；
图2是本发明一实施方式的雾化喷头的示意图；
图3是本发明控制系统框图。
其中，1-药液箱；2-第一电磁阀；3-过滤装置；4-水泵；5-比例溢流阀；6-流量压力检测装置；7-第二电磁阀；8-多孔锥形雾化喷头；9-控制系统；10-测速装置；11-管道；12-扇叶；13-气用电磁阀；14-气压计；15-减压阀；16-压缩空气油水分离器；17-空压机；18-超声波测距传感器；19-GPS装置；20-弹簧托盘；21-喷雾管路；22-挡泥板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。
实施例1
图1所示为本发明所述立式气肥雾灌复合作业装置的一种实施方式，所述立式气肥雾灌复合作业装置，包括执行机构、检测机构和控制系统9。
所述执行机构包括液体供应系统和气体供应系统，所述液体供应系统的一端与药液箱1连接，另一端与喷雾管路21的一端连接，所述气体供应系统一端连接气体，另一端与喷雾管路21连接，所述喷雾管路21的另一端设有若干雾化喷头8；所述喷雾管路21为立式布置；所述检测机构用于检测车辆行驶速度、液体供应系统的液体流量、喷雾管路21最高点与地面的距离；所述控制系统9分别与液体供应系统、气体供应系统和检测机构连接。
具体的，所述喷雾管路21的高度与旋耕刀与旋耕刀的高度一致。
所述控制系统9根据土壤体积来确定施肥量，所述施肥量根据以下公式计算：
式中，W为肥液施撒量，单位为L/m3；Q为液体流量，单位为L/s；D为旋耕机的宽度，单位为m；v为车辆行驶速度，单位为m/s；t为车辆行驶的时间，单位为s；H为喷雾管路21总高度，单位为m；h(x)是拟合函数，以检测机构实时测量喷雾管路21最高点与地面的距离与H之间的差为纵坐标，以v速度与时间t的乘积为横坐标。
优选的，所述液体供应系统用于提供肥液，包括药液箱1、第一电磁阀2、水泵4、第二电磁阀7和管道11；所述管道11的一端设有药液箱1和水泵4，管道11的另一端与喷雾管路21连接；所述第一电磁阀2设在药液箱1和水泵4之间连接的管道上，第一电磁阀2和水泵4之间设有过滤装置3；所述第二电磁阀7设在喷雾管路21上，且位于雾化喷头8上方，用来控制液体的流量。所述第一电磁阀2为直动式电磁阀，所述第二电磁阀7为高频电磁阀。所述高频电磁阀7是通过脉宽调制来控制，控制系统9中的信号发生器改变频率和占空比，来改变肥液的流量，实现变量施肥。
优选的，所述液体供应系统还包括比例溢流阀5；所述比例溢流阀5并联在药液箱1与水泵4出水口之间。
优选的，所述气体供应系统用于提供高压气体，包括空压机17、压缩空气油水分离器16、减压阀15和气用电磁阀13；所述空压机17通过管路依次与压缩空气油水分离器16、减压阀15、气用电磁阀13和喷雾管路21连接。
所述比例溢流阀5和减压阀15对系统的压力进行调节及对系统起卸荷的作用。
优选的，所述检测机构包括测速装置10、流量压力检测装置6和超声波测距传感器18；所述测试装置10用于检测车辆的行驶速度；所述流量压力检测装置6用于检测液体供应系统的液体流量；所述超声波测距传感器18用于检测喷雾管路21最高点与地面的距离。
优选的，所述检测机构还包括GPS装置19；所述GPS装置19通过作业前设置好的田块的施肥量和相对应的GPS定位点，当机具进入设置田块，并采集到实时的行进速度，结合预先设置的施肥参数即可计算出高频电磁阀7驱动脉冲频率，进而控制喷雾。
如图2所示，优选的，所述雾化喷头8为多孔锥形雾化喷头。每个多孔锥形雾化喷头单独工作互不影响，具体的，多孔锥形雾化喷头可放置于土壤地表之下10-20cm，喷头上均匀分布的小孔，半径为2mm，间距为3-5cm。所述喷雾管路21的另一端还设有扇叶12；所述扇叶12位于雾化喷头8的前方，所述扇叶12动力源优选由多孔锥形超声雾化喷头喷出的高压气液所提供，当扇叶12转动时，除了将小液滴二次细化，还将肥液与土壤搅拌均匀，使土壤能更好的吸收肥液。
优选的，所述超声波测距传感器18的前方设有挡泥板22，为了防止地面有大的空隙以及杂草对超声波反射造成影响，所述挡泥板22上安装弹簧托盘20，弹簧托盘20的弹簧位于托盘的上方；且弹簧托盘20位于超声波测距传感器18的正下方，用来防止地面有大的空隙以及杂草对超声波反射造成影响。所述超声波测距传感器18通过发射声波垂直打向弹簧托盘20，以此方法来测量与土壤的距离。
如图3所示，优选的，所述测速装置10通过无线模块将信号发送给控制系统9并处理信息，接着控制系统9再对高频电磁阀和比例溢流阀5、水泵4、气用电磁阀13、减压阀15、压缩空气油水分离器16、空压机17分别进行控制。
当立式气肥雾灌复合作业装置工作前，先打开控制系统9，接着打开第一电磁阀2并保持，当运动时再开启水泵4、第二电磁阀7、气用电磁阀13、减压阀15、压缩空气油水分离器16、空压机17，在运动过程中控制系统9接收信号，对比所接收到的气体和液体流量压力信息是符合相应的工作状态，并根据行驶速度和时间算出旋耕的土壤的体积，通过体积计算出所需流量，再决策出相应的调整指令，发送给比例溢流阀5和高频电磁阀7以及气用电磁阀13，从而改变喷洒量。
如图3所示，控制系统9通过收集行进速度、喷雾管路21与地面的距离计算出行进中旋耕土壤的体积，通过体积大小来控制高频电磁阀从而控制流量；水泵、油水分离器、空压机、以及其他电磁阀由控制系统9控制开与关，同时控制系统9可以显示流量、水压、气压、地理位置等数值。
实施例2
一种旋耕机，包括实施例1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，因而具有实施例1所具有的全部有益效果，此处不再赘述。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，包括
执行机构，所述执行机构包括液体供应系统和气体供应系统，所述液体供应系统的一端与药液箱(1)连接，另一端与喷雾管路(21)的一端连接，所述气体供应系统一端连接气体，另一端与喷雾管路(21)连接，所述喷雾管路(21)的另一端设有若干雾化喷头(8)；所述喷雾管路(21)为立式布置；
检测机构，所述检测机构用于检测车辆行驶速度、液体供应系统的液体流量、喷雾管路(21)最高点与地面的距离；
和控制系统(9)，所述控制系统(9)分别与液体供应系统、气体供应系统和检测机构连接。
2.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述喷雾管路(21)的高度与旋耕刀与旋耕刀的高度一致。
3.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述控制系统(9)根据土壤体积来确定施肥量；
所述施肥量根据以下公式计算：
式中，W为肥液施撒量，单位为L/m3；Q为液体流量，单位为L/s；D为旋耕机的宽度，单位为m；v为车辆行驶速度，单位为m/s；t为车辆行驶的时间，单位为s；H为喷雾管路(21)总高度，单位为m；h(x)是拟合函数，以检测机构实时测量喷雾管路(21)最高点与地面的距离与H之间的差为纵坐标，以v速度与时间t的乘积为横坐标。
4.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述液体供应系统包括药液箱(1)、第一电磁阀(2)、水泵(4)、第二电磁阀(7)和管道(11)；
所述管道(11)的一端设有药液箱(1)和水泵(4)，管道(11)的另一端与喷雾管路(21)连接；
所述第一电磁阀(2)设在药液箱(1)和水泵(4)之间连接的管道上；所述第二电磁阀(7)设在喷雾管路(21)上。
5.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述液体供应系统还包括比例溢流阀(5)；
所述比例溢流阀(5)并联在药液箱(1)与水泵(4)出水口之间。
6.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述气体供应系统包括空压机(17)、压缩空气油水分离器(16)和气用电磁阀(13)；
所述空压机(17)通过管路依次与压缩空气油水分离器(16)气用电磁阀(13)和喷雾管路(21)连接。
7.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述检测机构包括测速装置(10)、流量压力检测装置(6)和超声波测距传感器(18)；
所述测试装置(10)用于检测车辆的行驶速度；
所述流量压力检测装置(6)用于检测液体供应系统的液体流量；
所述超声波测距传感器(18)用于检测喷雾管路(21)最高点与地面的距离。
8.根据权利要求7所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述超声波测距传感器(18)的前方设有挡泥板(22)；
所述挡泥板(22)上安装弹簧托盘(20)，且弹簧托盘(20)位于超声波测距传感器(18)的正下方。
9.根据权利要求1所述的立式气肥雾灌复合作业装置，其特征在于，所述喷雾管路(21)的另一端还设有扇叶(12)；
所述扇叶(12)位于雾化喷头(8)的前方。
10.一种旋耕机，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的立式气肥雾灌复合作业装置。
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