CN109819958A - 一种只加水不加农药的高压电离风送式agv系统植保车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，包括AGV地面控制系统、AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、AGV植保车、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块。与现有技术相比，具有如下优点：（1）本发明采用“自产自喷”和“边产边喷”的“药剂”为强效防治的臭氧水溶液，“药剂”由空气和水制成，从源头上实现了“无农药”作业，借助臭氧触杀之后，水溶液中剩余臭氧能够自行分解为氧气，实现“无农残”作业；（2）本发明采用风送雾化机雾化程度高，雾滴更易黏附作物表面上，穿透强，深入作物内部，对于稠密作物病虫害有很好的防治效果；（3）本发明采用AGV系统植保车，可以实现无人自动化农业植保管理作业。

Description

一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车

技术领域

本发明涉及一种完全摆脱对农药依赖的一体化AGV植保车作业系统，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、绿生态作业。更特别地说，是指一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车。

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。

同时，以AGV系统为核心的电磁导引AGV小车最初应用在物流仓储业领域，随着物流系统的迅速发展，AGV系统的应用范围拓展到工业、军事、交通运输、电子等领域,其具有良好的环境适应能力、很强的抗干扰能力和目标识别能力。AGV控制系统包含地面控制系统、车载控制系统及导航系统，三者系统结合，能够实现对AGV系统下的所有AGV小车进行任务分配、车辆管理、交通路径管理、通讯管理等，应用在农业植保作业中可以实现无人自动化管理作业。

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，背负式臭氧水喷雾器和车载喷杆式，且均已在棚室内和田间得到部分推广应用。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；专利号为201721911280.7 的实用新型专利公开了一种水污染治理用臭氧消毒船；专利号为201721826514.8 的实用新型专利公开了一种喷杆式臭氧水植保拖拉机。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AGV植保车作业系统尚未见报道。特别是，将具有高工效、精准作业能力的AGV植保车用于臭氧水溶液的实时制备和地面喷施，进而开发一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，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高压电离风送式AGV系统植保车，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AGV植保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，利用高压电离风送式AGV系统植保车实时制备、精准喷施具有广谱、强效消杀作用的臭氧水溶液并进行地面实时喷施，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高压电离风送式AGV系统植保车，包括AGV地面控制系统、AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、AGV植保车、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块，所述AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块均搭载、固定于AGV植保车上；所述AGV地面控制系统对多台AGV植保车进行任务分配、车辆管理、工作路线管理、通讯管理等；所述AGV车载控制系统用于植保车辆的驱动、工作路径的行驶和臭氧溶液的制取与喷施；所述AGV导引控制系统用于环境信息的采集、工作路径地形的反馈和植保车的导航行驶；所述机载电源模块包括逆变器、变压器，逆变器的输入端与AGV植保车上的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、机载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，气源罐中装有压缩氧气，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，净水罐中装有蒸馏水，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、制备地面植保用臭氧水溶液，药箱用于临时存储气液混合器所实时调配出的地面植保用臭氧水溶液，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；所述机载喷施模块包括液泵、风送雾化机，液泵的抽液管伸入药箱底部，液泵的排液管与风送雾化机的入液口相连通，液泵工作时将药箱中的地面植保用臭氧水溶液依次泵入风送雾化机构，并通过风送雾化机将臭氧水溶液雾化为雾滴；所述风送雾化机套在旋转轴上，旋转轴固定在AGV植保车后部。

进一步的，所述的任务管理包括AGV地面控制系统根据AGV导引系统反馈信息对工作环境的分析和路径的分析，根据任务的优先级进行AGV植保车的调度运行，和根据任务对AGV植保车的各种指令操作。

进一步的，所述的车辆管理包括AGV地面控制系统根据任务请求分配调度AGV植保车执行任务，优化AGV植保车的工作路径并控制指挥AGV植保车的行走过程。

进一步的，所述的交通管理包括AGV地面控制系统根据AGV植保车的物理尺寸大小、运行状态和路况情况，提供AGV植保车互相自动避让的措施。

进一步的，所述的通讯管理是指AGV地面控制系统与AGV植保车之间建立一个无线网络进行无线电通讯，从而保证AGV地面控制系统对AGV植保车的控制与监测。

进一步的，所述的AGV导引控制系统是直接坐标导引、电磁导引、磁带导引 、光学导引、 激光导引、惯性导引、视觉导引、 GPS导引方法中的一种 ，其中优选视觉导引和GPS卫星导引。

进一步的，所述臭氧发生器是高压电离式臭氧发生器。

进一步的，所述臭氧发生器的臭氧产量为100g/h～1000g/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，所述药箱中地面植保用臭氧水溶液的质量百分比浓度为0.2mg/L～0.5mg/L。

一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其工作过程为：根据工作任务需要，AGV地面控制系统发出启动指令，AGV植保车启动，车载AGV导引系统进行工作环境信息采集、工作地形采集和导航信息反馈给AGV地面控制系统；AGV地面控制系统根据AGV导引系统反馈信息进行工作路径的规划与最佳路径的选择、AGV植保车的任务调度、以及发出启动工作指令；AGV植保车收到指令启动工作，AGV车载控制系统驱动AGV植保车行驶，同时机载电源模块中的逆变器和变压器将AGV植保车上的专用电池产生的直流电变为机载制氧模块、机载制液模块、机载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地面植保用臭氧水溶液，进而将地面植保用臭氧水溶液注入药箱；液泵持续工作，将药箱中的地面植保用臭氧水溶液泵入风送雾化机入液口，并通过风送雾化机将臭氧水溶液雾化为雾滴，同时可以操作摇杆调整风送雾化机的转动和旋转角度；AGV植保车将短时间内具有一定化学稳定性的地面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。

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高压电离风送式AGV系统植保车，实现了对植保药剂的“自产自喷”和“边产边喷”，在地面领域是一种全新的、突破式的生产喷洒作业方式；（2）本发明提出的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，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”作业；（3）本发明提出的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其制备并喷施的地面植保用臭氧水溶液，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”作业；（4）本发明提出的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，为现有大田作物尤其是露天蔬菜、果园、粮田、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。（5）本发明采用风送雾化机进行臭氧水溶液的喷洒，该种喷洒方式雾化程度高，臭氧溶液雾滴更易黏附作物表面上，使得作业效果好，同时可以有效地减少臭氧水使用量，降低生产成本。在气流的作用下，作物叶片发生翻动，雾滴的穿透能力得到加强，雾滴可以深入作物内部，对于稠密作物中下部的病虫害有很好的防治效果。同时操作灵活，可以遥控和手动操作，实现水平旋转和喷雾角度调整。（6）本发明采用的AGV系统植保车包含地面控制系统、车载控制系统及导引控制系统，三者结合可以实现无人自动化农业植保管理作业。（7）本发明采用的AGV系统植保车是多台植保车机械同时工作，AGV地面控制系统可以根据实际情情况来进行调度各个植保车工作，优化工作路径，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车俯视图及各功能模块构成图。

图2是本发明的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车主视图。

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、AGV植保车11、风送雾化机12、旋转轴。

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，本发明一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，包括AGV地面控制系统、AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、AGV植保车10、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块，所述AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块均搭载、固定于AGV植保车10上。

所述AGV地面控制系统对多台AGV植保车10进行任务分配、车辆管理、工作路线管理、通讯管理等。

所述AGV车载控制系统用于植保车辆的驱动、工作路径的行驶和臭氧溶液的制取与喷施。

所述AGV导引控制系统用于环境信息的采集、工作路径地形的反馈和植保车的导航行驶。

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AGV植保车10上的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、机载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，气源罐3中装有压缩氧气，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、制备地面植保用臭氧水溶液，药箱8用于临时存储气液混合器7所实时调配出的地面植保用臭氧水溶液，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。

所述机载喷施模块包括液泵9、风送雾化机11，液泵9的抽液管伸入药箱8底部，液泵9的排液管与风送雾化机11的入液口相连通，液泵9工作时将药箱8中的地面植保用臭氧水溶液依次泵入风送雾化机构11，并通过风送雾化机11将臭氧水溶液雾化为雾滴。

所述风送雾化机11套在旋转轴12上，旋转轴12固定在AGV植保车10后部。

该只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车工作过程为：根据工作任务需要，AGV地面控制系统发出启动指令，AGV植保车10启动，车载AGV导引系统进行工作环境信息采集、工作地形采集和导航信息反馈给AGV地面控制系统；AGV地面控制系统根据AGV导引系统反馈信息进行工作路径的规划与最佳路径的选择，AGV植保车10的任务调度，以及发出启动工作指令；AGV植保车10收到指令启动工作，AGV车载控制系统驱动AGV植保车10行驶，同时机载电源模块中的逆变器1和变压器2将AGV植保车10上的专用电池产生的直流电变为机载制氧模块、机载制液模块、机载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地面植保用臭氧水溶液，进而将地面植保用臭氧水溶液注入药箱8；液泵9持续工作，将药箱8中的地面植保用臭氧水溶液泵入风送雾化机11入液口，并通过风送雾化机11将臭氧水溶液雾化为雾滴，同时可以操作摇杆调整风送雾化机11的转动和旋转角度；AGV植保车10将短时间内具有一定化学稳定性的地面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。

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 (12)

1.一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于，包括：AGV地面控制系统、AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、AGV植保车（10）、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块，所述AGV车载控制系统、AGV导引控制系统、机载电源模块、机载制氧模块、机载制液模块、机载喷施模块均搭载、固定于AGV植保车（10）上；所述AGV地面控制系统对多台AGV植保车（10）进行任务分配、车辆管理、工作路线管理、通讯管理等；所述AGV车载控制系统用于植保车辆的驱动、工作路径的行驶和臭氧溶液的制取与喷施；所述AGV导引控制系统用于环境信息的采集、工作路径地形的反馈和植保车的导航行驶；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AGV植保车（10）上的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、机载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，气源罐（3）中装有压缩氧气，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、制备地面植保用臭氧水溶液，药箱（8）用于临时存储气液混合器（7）所实时调配出的地面植保用臭氧水溶液，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（4）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；所述机载喷施模块包括液泵（9）、风送雾化机（11），液泵（9）的抽液管伸入药箱（8）底部，液泵（9）的排液管与风送雾化机（11）的入液口相连通，液泵（9）工作时将药箱（8）中的地面植保用臭氧水溶液依次泵入风送雾化机构（11），并通过风送雾化机（11）将臭氧水溶液雾化为雾滴；所述风送雾化机（11）套在旋转轴（12）上，旋转轴（12）固定在AGV植保车（10）后部。

2.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述的任务管理包括AGV地面控制系统根据AGV导引系统反馈信息对工作环境的分析和路径的分析，根据任务的优先级进行AGV植保车（10）的调度运行，和根据任务对AGV植保车（10）的各种指令操作。

3.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述的车辆管理包括AGV地面控制系统根据任务请求分配调度AGV植保车（10）执行任务，优化AGV植保车（10）的工作路径并控制指挥AGV植保车（10）的行走过程。

4.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述的交通管理包括AGV地面控制系统根据AGV植保车（10）的物理尺寸大小、运行状态和路况情况，提供AGV植保车（10）互相自动避让的措施。

5.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述的通讯管理是指AGV地面控制系统与AGV植保车（10）之间建立一个无线网络进行无线电通讯，从而保证AGV地面控制系统对AGV植保车（10）的控制与监测。

6.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述的AGV导引控制系统是直接坐标导引、电磁导引、磁带导引 、光学导引、 激光导引、惯性导引、视觉导引、 GPS导引方法中的一种 ，其中优选视觉导引和GPS卫星导引。

7.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述臭氧发生器（4）是高压电离式臭氧发生器。

8.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述臭氧发生器（4）的臭氧产量为100g/h～1000g/h。

9.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，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。

10.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，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。

11.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述净水是蒸馏水、去离子水、纯水中的一种。

12.根据权利要求1所述的一种只加水不加农药的高压电离风送式AGV系统植保车，其特征在于：所述药箱（8）中地面植保用臭氧水溶液的质量百分比浓度为0.2mg/L～0.5mg/L。