CN109744037B - 一种树木根部仿形防治系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种树木根部仿形防治系统及方法，包括载运系统、工作位置调节系统、树根探测模块、仿形防治工作头、防治介质发生装置，本发明先准确定位树根的位置，确保工作头下降的地方处在树根的正上方；该系统是通过金属铲上的套叉伸入到树根周围对其进行热处理或者化学防治的，可以使热蒸汽、热水或者化学药剂直接作用于树木根部，减少不必要的浪费；在金属铲的表面覆盖一层地膜，可以减少热量的散发，达到保温的效果，充分利用所输蒸汽；通过金属铲上的温度传感器，能够直接明确的观察到金属铲内外温差的变化，从而及时调节所输热蒸汽的温度，进而达到热处理的目的。

Description

一种树木根部仿形防治系统及方法

技术领域

本发明涉及植保领域，具体涉及一种树木根部仿形防治系统及方法。

背景技术

传统的树木根部病虫害防治手段有以下几种：

1、表面直接喷洒式，直接在地表施药，上述方式用药量大，挥发明显，残留严重，且使得农药弥漫在土壤表面和树木周围，造成较大面积化学污染；

2、树干注射式，通过树干钻孔的方式注射施药，上述方式不直接作用于树木根部，且人工成本高，作业效率低；

3、土壤蒸汽消毒，一般采用多针头组合垂直升降以插入土壤后覆盖加热，上述方式无法连续作业，热量浪费严重，且作业效率低；

上述手段都无法直接解决树木根部的病虫害防治问题，且存在根部防治效果差，效率低，浪费和污染严重等问题。

发明内容

本发明针对现有技术中树木根部病虫害防治方法或装置中存在的问题，提供一种树木根部仿形防治系统及方法，该方法功能完整、可靠，便于在林间有效实施作业。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种树木根部仿形防治系统，包括载运系统、工作位置调节系统、树根探测模块、仿形防治工作头、防治介质发生装置，其中：

所述载运系统包括车体和自动驾驶系统；

所述工作位置调节系统包括套叉推杆、工作头升降杆、机架升降杆、工作头分合杆、水平伸缩杆和液压站；所述套叉推杆一端固定在外套叉内壁上，另一端固定在内套叉顶端，通过液压驱动，并由内外套叉间轨道限位，实现出药的通断；所述工作头升降杆一端固定在工作头保持架上，另一端固定在工作铲外壁上，通过液压推动工作铲深入土壤；所述机架升降杆一端固定在车体伸出架上，另一端固定在工作头顶环，通过液压推动工作头整体上下移动；所述工作头分合杆一端固定在车体伸出架上，另一端固定在与工作头顶环相套合的连杆上，通过液压驱动，实现工作铲的开合；所述水平伸缩杆一端固定在车体上，另一端固定在工作头上，通过液压推动工作头整体水平移动；

所述树根探测模块包括阵列式光线传感器和超声波测距装置；所述阵列式光线传感器安装在工作头正上方边缘处，通过对光源的感应确保工作头处于树荫正下方、树根正上方；所述超声波测距装置安装在工作头正上方边缘处，记录工作头和树根间的距离，方便对树根直径进行估算；

所述仿形防治工作头包括若干个工作铲、温度传感器阵列和套叉；其中，所述工作铲包括金属铲和保温层，所述保温层分布在金属铲外壁上；所述套叉包括内套叉和外套叉，外套叉安装在金属铲内壁上，内套叉安装在外套叉内部；所述温度传感器阵列分布在套叉的内外两侧，内侧沿套叉形状依次均匀分布，外侧均匀分布在金属铲的外壁上；

所述防治介质发生装置至少包括一个蒸汽发生器和一个水箱或者药箱，所述的水箱或者药箱和一个水泵相连接，并通过三通阀选择适当的防治介质。

金属铲上的套叉伸入到树根周围对其进行热处理或者化学防治，直接作用于树木根部。

在金属铲的表面覆盖一层地膜，金属铲的内外两侧分布有温度传感器。

自动驾驶系统根据设定好的路线控制车体行驶到树木侧方，所述的工作位置调节系统根据阵列式光线传感器和超声波测距装置控制工作头在树根上方并缓慢下降直至插入土中，用液压将金属铲内壁上的内套叉抽出，使其与外套叉的孔位相重合，打开蒸汽发生器或者水泵，输送热蒸汽、热水或者化学药剂，观察金属铲上内外温度传感器的变化，控制内部的温度，在完成一棵树的防治措施后，车体按照导航路径，行驶到下一颗树的侧方，并以此为一个流程，完成树木根部防治的工作。

所述的套叉推杆由所述的液压站控制；所述工作头升降杆调节工作头距离树根的位置；所述机架升降杆控制机架的上下移动；所述水平伸缩杆调节工作头和车体的水平距离；所述的工作头分合杆控制工作头的分合。

仿形防治工作头上的阵列式光线传感器和超声波测距装置利用对光源的感应以及通过超声波来准确定位树根的位置，确保工作头下降的地方处在树根的正上方。

所述的保温层分布在金属铲的外表面，若干个工作铲同时插入土中时将树根包裹在工作铲内部；所述的温度传感器分布在金属铲的内外两侧，以便观察内外的温度差；同时，用液压将内套叉往上提，使内外套叉的开孔相重合。

根据实施中的需要，选择热处理防治或者化学防治，相应的打开蒸汽发生器或者水泵，输送热蒸汽、热水或者化学药剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明仿形防治工作头上的阵列式光线传感器和超声波测距装置可以利用对光源的感应以及通过超声波来准确定位树根的位置，确保工作头下降的地方处在树根的正上方；该系统是通过金属铲上的套叉伸入到树根周围对其进行热处理或者化学防治的，可以使热蒸汽、热水或者化学药剂直接作用于树木根部，减少不必要的浪费；在金属铲的表面覆盖一层地膜，可以减少热量的散发，达到保温的效果，充分利用所输蒸汽；通过金属铲上的温度传感器，能够直接明确的观察到金属铲内外温差的变化，从而及时调节所输热蒸汽的温度，进而达到热处理的目的。

附图说明

图1是本发明树木根部仿形防治系统整体结构示意图。

图2是本发明工作位置调节系统结构示意图。

图3是本发明树根探测模块结构示意图。

图4是本发明防治介质发生装置结构示意图。

图5是本发明树木根部仿形防治系统工作剖面图。

图6是本发明仿形防治工作头结构示意图。

图7是本发明树木根部仿形防治系统工作轨迹图。

图8是本发明树木根部仿形防治系统防治过程示意图。

图中：1-工作位置调节系统、2-防治介质发生装置、3-载运系统、4-树根探测模块、5-仿形防治工作头；101-套叉推杆、102-工作头升降杆、103-机架升降杆、104-工作头分合杆、105-水平伸缩杆、106-液压站；201-蒸汽发生器、202-三通阀、203-水箱或者药箱、204-水泵；401-光线传感器、402-超声波测距装置；501-连接管、502-工作铲、503-套叉、504-温度传感器阵列；6-树干截面、7-土壤；8-地膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种树木根部仿形防治系统，其主体单元中包括有载运系统3、工作位置调节系统1、树根探测模块4、仿形防治工作头5、防治介质发生装置2，其中：所述载运系统，包括车体和自动驾驶系统；所述工作位置调节系统，包括套叉推杆101、工作头升降杆102、机架升降杆103、工作头分合杆104、水平伸缩杆105和液压站106；所述树根探测模块，包括阵列式光线传感器401和超声波测距装置402；所述仿形防治工作头，包括数个工作铲502、温度传感器阵列503和套叉504；其中，工作铲包括金属铲和保温层；套叉包括内套叉和外套叉；所述防治介质发生装置，至少包括一个蒸汽发生器201和一个水箱或者药箱203，所述的水箱或者药箱和一个水泵204相连接，并通过三通阀202择适当的防治介质。

所述套叉推杆101一端固定在外套叉内壁上，另一端固定在内套叉顶端，通过液压驱动，并由内外套叉间轨道限位，实现出药的通断；所述工作头升降杆102一端固定在工作头保持架上，另一端固定在工作铲外壁上，通过液压推动工作铲深入土壤；所述机架升降杆103一端固定在车体伸出架上，另一端固定在工作头顶环，通过液压推动工作头整体上下移动；所述工作头分合杆104一端固定在车体伸出架上，另一端固定在与工作头顶环相套合的连杆上，通过液压驱动，实现工作铲的开合；所述水平伸缩杆105一端固定在车体上，另一端固定在工作头上，通过液压推动工作头整体水平移动。

所述工作铲包括金属铲和保温层，所述保温层分布在金属铲外壁上；所述套叉503包括内套叉和外套叉，外套叉安装在金属铲内壁上，内套叉安装在外套叉内部；所述温度传感器阵列分布在套叉503的内外两侧，内侧沿套叉形状依次均匀分布，外侧均匀分布在金属铲的外壁上；

所述自动驾驶系统根据设定的路线控制车体行驶到树木侧方；所述的套叉推杆101由所述的液压站106控制；所述工作头升降杆102调节工作头距离树根的位置；所述机架升降杆103控制机架的上下移动；所述水平伸缩杆105调节工作头和车体的水平距离；所述的工作头分合杆104控制工作头的分合；所述阵列式光线传感器401安装在工作头正上方边缘处，通过对光源的感应确保工作头处于树荫正下方、树根正上方；所述超声波测距装置402安装在工作头正上方边缘处，记录工作头和树根间的距离，方便对树根直径进行估算；所述的保温层分布在金属铲的外表面，数个工作铲502同时插入土中并将树根包裹在工作铲内部；所述的温度传感器阵列503分布在金属铲的内外两侧，以便观察内外的温度差，同时记录土壤中热处理介质的散热和保温情况；同时，液压系统将内套叉往上提，使内外套叉的开孔相重合；根据实施中的需要，可以选择热处理防治或者化学防治，输送热蒸汽、热水或者化学药剂。

本发明所述树木根部仿形防治系统中，仿形防治工作头上的阵列式光线传感器401和超声波测距装置402，可以利用对光源的感应以及通过超声波来准确定位树根的位置，确保工作头下降的地方处在树根的正上方；该系统是通过金属铲上的套叉504伸入到树根周围对其进行热处理或者化学防治的，可以使热蒸汽、热水或者化学药剂直接作用于树木根部，减少不必要的浪费；在金属铲的表面覆盖一层地膜，可以减少热量的散发，达到保温的效果，充分利用所输蒸汽；通过金属铲上的温度传感器503，能够直接明确的观察到金属铲内外温差的变化，从而及时调节所输热蒸汽的温度，进而达到热处理的目的。

实施例2：

一种树木根部仿形防治系统的防治方法，所述的树木根部防治方法具体是自动驾驶系统根据设定好的路线控制车体行驶到树木侧方，所述的工作位置调节系统根据阵列式光线传感器401和超声波测距装置402控制工作头在树根上方并缓慢下降直至插入土中，用液压将金属铲内壁上的内套叉抽出，使其与外套叉的孔位相重合，打开蒸汽发生器201或者水泵204，输送热蒸汽、热水或者化学药剂，观察金属铲上内外温度传感器的变化，控制内部的温度，在完成一棵树的防治措施后，车体按照导航路径，行驶到下一颗树的侧方，并以此为一个流程，完成树木根部防治的工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种树木根部仿形防治系统，其特征在于：包括载运系统、工作位置调节系统、树根探测模块、仿形防治工作头、防治介质发生装置，其中：

所述载运系统包括车体和自动驾驶系统；

所述仿形防治工作头包括若干个工作铲、温度传感器阵列和套叉；所述工作铲包括金属铲和保温层，保温层分布在金属铲外壁，保温层为金属铲表面覆盖的一层地膜；

所述工作位置调节系统包括套叉推杆、工作头升降杆、机架升降杆、工作头分合杆、水平伸缩杆和液压站；所述套叉推杆一端固定在外套叉内壁上，另一端固定在内套叉顶端；所述工作头升降杆一端固定在工作头保持架上，另一端固定在工作铲外壁上；所述机架升降杆一端固定在车体伸出架上，另一端固定在工作头顶环；所述工作头分合杆一端固定在车体伸出架上，另一端固定在与工作头顶环相套合的连杆上；所述水平伸缩杆一端固定在车体上，另一端固定在仿形防治工作头上；

所述树根探测模块包括阵列式光线传感器和超声波测距装置；所述阵列式光线传感器安装在仿形防治工作头正上方边缘处，通过对光源的感应确保仿形防治工作头处于树荫正下方、树根正上方；所述超声波测距装置安装在仿形防治工作头正上方边缘处，记录仿形防治工作头和树根间的距离，方便对树根直径进行估算；

所述防治介质发生装置至少包括一个蒸汽发生器和一个水箱或者药箱，所述的水箱或者药箱和一个水泵相连接，并通过三通阀选择适当的防治介质；

所述套叉包括内套叉和外套叉，外套叉安装在金属铲内壁上，内套叉安装在外套叉内部；所述温度传感器阵列分布在套叉的内外两侧，内侧沿套叉形状依次均匀分布，外侧均匀分布在金属铲的外壁上；

金属铲上的套叉伸入到树根周围对其进行热处理或者化学防治，直接作用于树木根部；

金属铲的内外两侧分布有温度传感器。

2.采用权利要求1所述系统进行树木根部仿形防治的方法，其特征在于：自动驾驶系统根据设定好的路线控制车体行驶到树木侧方，所述的工作位置调节系统根据阵列式光线传感器和超声波测距装置控制仿形防治工作头在树根上方并缓慢下降直至插入土中，用液压将金属铲内壁上的内套叉抽出，使其与外套叉的孔位相重合，打开蒸汽发生器或者水泵，输送热蒸汽、热水或者化学药剂，观察金属铲上内外温度传感器的变化，控制内部的温度，在完成一棵树的防治措施后，车体按照导航路径，行驶到下一颗树的侧方，并以此为一个流程，完成树木根部防治的工作。

3.根据权利要求2所述的进行树木根部仿形防治的方法，其特征在于：所述的套叉推杆由所述的液压站控制；所述工作头升降杆调节仿形防治工作头距离树根的位置；所述机架升降杆控制机架的上下移动；所述水平伸缩杆调节仿形防治工作头和车体的水平距离；所述的工作头分合杆控制仿形防治工作头的分合。

4.根据权利要求2所述的进行树木根部仿形防治的方法，其特征在于：仿形防治工作头上的阵列式光线传感器和超声波测距装置利用对光源的感应以及通过超声波来准确定位树根的位置，确保仿形防治工作头下降的地方处在树根的正上方。

5.根据权利要求2所述的进行树木根部仿形防治的方法，其特征在于：所述的保温层分布在金属铲的外表面，若干个工作铲同时插入土中时将树根包裹在工作铲内部；所述的温度传感器分布在金属铲的内外两侧，以便观察内外的温度差；同时，用液压将内套叉往上提，使内套叉、外套叉的开孔相重合。

6.根据权利要求2所述的进行树木根部仿形防治的方法，其特征在于：根据实施中的需要，选择热处理防治或者化学防治，相应的打开蒸汽发生器或者水泵，输送热蒸汽、热水或者化学药剂。