CN111149787B - 喷药系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷药系统及其控制方法，包括喷药泵，其出液口连接有喷洒装置，喷药泵用于从进液口抽取药液且通过喷洒装置喷洒药液；高压气体发生装置，用于产生高压气体，高压气体是指气压大于1个大气压的气体；第一三通阀，其第一端与喷药泵的进液口连接，第一三通阀的第二端作为药液入口；第一电磁阀，连接在第一三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间；控制器，用于控制喷药泵启停，以及在控制喷药泵停止后，打开第一电磁阀，使高压气体从所述喷药泵的进液口流入，从喷药泵的出液口流出。本发明通过高压气体清除管道和/或泵中的残留药液，避免系统结冰损坏。本发明可以广泛应用于农用设备领域。

Description

喷药系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及农用设备领域，尤其是一种喷药系统及其控制方法。

背景技术

农用喷药装置的出现，是农业自动化的开端，人们不用再需要人力喷药，大大节省了人力。这些农用喷药装置，通过将药液以水雾状喷出后，洒到农田或者动物上，以防治害虫、疾病等。

然而，现有的农用喷药装置，在天气寒冷的北方，由于在喷药完毕后管道或者喷药泵会有药水残留，如果这些药水不能及时清除，有可能会在喷药泵内结冰，导致系统部件被撑破，从而导致系统损坏。

发明内容

为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种喷药系统及其控制方法，以在系统停止喷药后，清除系统管道和/或泵内的残留药液。

第一方面，本发明实施例提供了一种喷药系统，包括：

喷药泵，其出液口连接有喷洒装置，所述喷药泵用于从进液口抽取药液且通过喷洒装置喷洒药液；

高压气体发生装置，用于产生高压气体，所述高压气体是指气压大于1个大气压的气体；

第一三通阀，其第一端与喷药泵的进液口连接，所述第一三通阀的第二端作为药液入口；

第一电磁阀，连接在所述第一三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间；

控制器，用于控制所述喷药泵启停，以及在控制所述喷药泵停止后，打开第一电磁阀，使高压气体发生装置所产生的高压气体从所述喷药泵的进液口流入，从所述喷药泵的出液口流出。

进一步，所述喷药泵为气动泵，所述喷药泵包括气动入口，所述高压气体发生装置的高压气体输出端与所述喷药泵的气动入口连接。

进一步，所述高压气体发生装置的高压气体输出端和所述喷药泵的气动入口之间通过一个第三电磁阀连接；

所述控制器通过控制第三电磁阀打开以控制喷药泵启动，所述控制器通过控制第三电磁阀关闭以使喷药泵停止。

进一步，还包括：

加药泵，用于抽取第一浓度的药液加入到稀释容器中以产生比第一浓度更低的药液；

第二三通阀，其第一端与加药泵的进液口连接，所述第二三通阀的第二端作为药液入口，所述第二电磁阀，设置于第二三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间；

所述控制器还用于控制所述加药泵启停，以在控制所述加药泵停止后，打开第二电磁阀，使高压气体发生装置所产生的高压气体从所述加药泵的进液口流入，从所述加药泵的出液口流出。

进一步，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一三通阀的第三端通过第一单向阀与第一电磁阀连接，所述第二三通阀的第三端通过第二单向阀与第二电磁阀连接；

所述第一单向阀的入口与第一电磁阀连接，所述第二单向阀的入口与第二电磁阀连接。

进一步，还包括第三单向阀和第四单向阀，所述第三单向阀的出口与所述第一三通阀的第二端连接，所述第四单向阀的出口与所述第二三通阀的第二端连接。

进一步，所述加药泵为气动泵，所述加药泵包括气动入口，所述高压气体发生装置的高压气体输出端与所述喷药泵的气动入口连接；

所述高压气体发生装置的高压气体输出端和所述加药泵的气动入口之间通过一个第四电磁阀连接；

所述控制器通过控制第四电磁阀打开以使加药泵启动，所述控制器通过控制第四电磁阀关闭以使加药泵停止。

进一步，还包括：

第一容器，用于储存药液；

液位传感器，设置于第一容器内，用以在检测到第一容器中的药液高于第一液位时产生第一信号，以及在检测到第一容器中的药液低于第二液位时产生第二信号；其中，第一液位高于所述第二液位；

第五电磁阀，受控于所述控制器，用以控制稀释剂加入到第一容器；

流量计，与第五电磁阀连接，用以测量加入到第一容器的稀释剂；

所述控制器在检测到所述第一信号时，打开第五电磁阀，所述控制器在检测到所述第二信号时，关闭第五电磁阀；控制器根据打开和关闭第五电磁阀之间流量计所检测到的流量，确定加药泵的加药时间。

进一步，还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀的第一端与喷药泵的出液口连接，所述三通电磁阀的第二端与所述喷洒装置连接，所述三通电磁阀的第三端连接有伸入到所述第一容器的管道；

所述控制器在加药泵停止加药后，控制三通电磁阀改变连通状态，以使喷药泵的出液口与所述三通电磁阀的第三端连通，并启动喷药泵。

第二方面，本发明实施例提供了一种喷药系统的控制方法，包括以下步骤：

在检测到第一信号时，打开第五电磁阀；

在检测到第二信号时，关闭第五电磁阀；

获取流量计在打开和关闭第五电磁阀之间所检测到的流量；

根据所述流量计算加药泵的工作时长；

根据所述工作时长控制加药泵工作。

本发明实施例的有益效果是：通过设置高压气体发生装置产生高压，控制器在清除残留药液时，控制第一电磁阀打开，使得高压气体通过第一三通阀从喷药泵的进液口进入，高压气体从喷药泵的出液口喷出，从而排除喷药泵和/或中间管道的残留药液，使得系统在寒冷地区不会因为残留药液结冰而损坏。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的喷药系统的模块框图；

图2为本发明一种具体实施例的喷药系统的原理图；

图3为本发明一种具体实施例的喷药系统的喷药控制方法的流程图；

图4为本发明一种具体实施例的喷药系统的加药控制方法的流程图；

图5为本发明一种具体实施例的喷药系统的残留药液清理控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

参照图1，本实施例公开了一种喷药系统，其包括喷药泵、高压气体发生装置、第一三通阀、第一电磁阀和控制器。

喷药泵，其出液口连接有喷洒装置，所述喷药泵用于从进液口抽取药液且通过喷洒装置喷洒药液。

具体地，喷药泵可以采用电动泵或者气动泵，由于部署在室外，本方案优选采用气动泵以避免漏电。其中，药液从喷药泵的进液口进入，从出液口流出，经过喷洒装置后雾化，洒到农作物或者动物上，以实现杀菌，杀灭害虫等功能。

高压气体发生装置，用于产生高压气体，所述高压气体是指气压大于1个大气压的气体。一般情况下，采用2～5个大气压的气体。

第一三通阀，其第一端与喷药泵的进液口连接，所述第一三通阀的第二端作为药液入口。三通阀是三向流通的组件，在本实施例中第一三通阀的第二端连接有管道，从容器中抽取药液。

第一电磁阀，连接在所述第一三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间。

具体地，电磁阀根据电信号改变自身状态，使得电磁阀两端在连通和不连通的状态下切换。

控制器，用于控制所述喷药泵启停，以及在控制所述喷药泵停止后，打开第一电磁阀，使高压气体发生装置所产生的高压气体从所述喷药泵的进液口流入，从所述喷药泵的出液口流出。

本实施例的控制器可以采用单片机、台式机或者其他具备计算能力的处理设备实现。其中，控制器通过接通或者切断喷药泵的供电或者供气来控制喷药泵的启停。

控制器也用于控制第一电磁阀的关闭和打开，当高压气体发生装置在工作时，控制器可以打开第一电磁阀以使高压气体从喷药泵的进液口进入，并从出液口喷出，这样高压气体可以带走残留药液。其中控制器可以通过电磁阀来控制气动喷药泵的工作，同时，控制器也可以控制高压气体发生装置的启动和关闭。各部件用于流通气体或者液体的部分可以通过管道连接。

本实施例利用了高压气体清理喷药泵和与喷药泵连接的管道内的残留药液，可以避免残留药液结冰，撑坏部件。

图2公开了一种喷药系统，其包括高压气体发生器101、第一电磁阀111、第二电磁阀112、第三电磁阀113、第四电磁阀114、第五电磁阀115、三通电磁阀116、第一单向阀121、第二单向阀122、第三单向阀123、第四单向阀124、第一三通阀131、第二三通阀132、喷药泵141、加药泵142、温度传感器151、控制器161、第一调压阀171、第二调压阀172、第三调压阀173、第一容器181、第二容器182、喷洒装置191、液位传感器201、过滤器202、流量计203、第一流量调节器204和第二流量调节器205。

在本实施例中，加药泵142和喷药泵141采用气动泵，该气动泵包括气动入口。使用气动泵时，向气动入口输送高压气体，使得气动泵的叶片旋转。

高压气体发生装置101，用于产生高压气体，本实施例中的高压气体为2～5个大气压的气体。在本实施例中，高压气体发生装置101产生的高压气体用于驱动加药泵和喷药泵，以及用于清理加药泵和喷药泵以及与他们连接且用于运输药液的管道中的残留药液。

其中，高压气体发生装置101的高压气体输出端分别经过第三电磁阀113和第三调压阀173与喷药泵141的气动入口连接，其中，第三调压阀173用于调节进入喷药泵141的气体的气压，从而调节喷药泵141的转速。第三电磁阀113由控制器161控制通断，控制器161以此间接控制喷药泵141的启停。

高压气体发生装置101的高压气体输出端分别经过第四电磁阀114和第四调压阀174与加药泵142的气动入口连接，其中，第四调压阀174用于调节进入加药泵142的气体的气压，从而调节加药泵142的转速。第四电磁阀114由控制器161控制通断，控制器161以此间接控制加药泵142的启停。

喷药泵141的进液口连接有第一三通阀131、出液口连接有三通电磁阀116。其中，第一三通阀131的第一端与喷药泵141的进液口连接，第一三通阀131的第二端与第三单向阀123的出口连接，第三单向阀123连接有伸入第一容器181的管道，该管道的末端连接有过滤器202。三通电磁阀116的公共口(第一端)与喷药泵141的出液口连接，三通电磁阀116的第二端与喷洒装置191连接，该喷洒装置191由多个喷头组成。三通电磁阀116的第三端连接有管道，该管道伸入第一容器181中，该管道末端连接有第一流量调节器204。

加药泵142的进液口连接有第二三通阀132、出液口连接有延伸至第一容器181的管道。其中第二三通阀132的第一端与加药泵142的进液口连接，第二三通阀132的第二端与第四单向阀124的出口连接，第四单向阀124的入口连接有伸入第一容器181的管道。

第一三通阀131的第三端和第二三通阀132的第三端均用于输入高压气体。

其中，第一三通阀131的第三端通过第一电磁阀111、第一单向阀121以及第一调压阀171与高压气体发生装置101的高压气体输出端连接。

第二三通阀132的第三端通过第二电磁阀112、第二单向阀122以及第一调压阀171与高压气体发生装置101的高压气体输出端连接。

其中，第一单向阀121的入口与第一电磁阀111连接，第一电磁阀121的出口与第一三通阀131的第三端连接。第二单向阀122的入口与第二电磁阀112连接，第二单向阀122的出口与第二三通阀132的第三端连接。第一调压阀171用于调节用于清理残留药液的高压气体的气压。第一电磁阀111和第二电磁阀112分别受控于控制器161，控制器161通过控制第一电磁阀111和第二电磁阀112的通断来控制高压气体是否能够进入喷药泵141和加药泵142的进液口。

流量计203和第五电磁阀115连接在稀释剂供应管道上，本实施例中的稀释剂是自来水，流量计203连接的管道伸入第一容器181中，该管道的末端连接有第二流量调节器205。第一容器181中设置有液位传感器201。

在本实施例中，第一容器181用于装稀释药液，第二容器182用于装浓缩药液。加药泵142从第二容器182抽取浓缩药液到第一容器181之中，然后稀释剂经过第五电磁阀115加入到第一容器181之中进行稀释，得到使得浓缩药液在第一容器181之中变成浓度较低的稀释药液。

设置第一单向阀121和第二单向阀122的目的在于防止药液倒灌。设置第三单向阀123和第四单向阀124目的在于防止高压气体吹向第一容器181和第二容器182，以使得药液飞溅，同时避免药液在高压气体的作用下氧化或者发生其他反应。

设置第一调压阀171的目的在于调节进入加药泵142和喷药泵141的气体压力，以调节清理残留药液的效果。

设置第二调压阀172和第三调压阀173的作用在于调节加药泵142和喷药泵141的转，以控制加药和喷药的速度。

设置过滤器202的目的在于防止杂质堵塞喷药泵141。

设置第二流量调节器205的目的在于控制稀释剂的流量。

参照图3，本实施例的在喷药时控制器161执行以下步骤：

步骤301：控制第一电磁阀111、第二电磁阀112、第四电磁阀114和第五电磁阀115关闭，控制三通电磁阀116切换连通装置，使得喷药泵141的出液口与喷洒装置191连通。

步骤302：控制高压气体发生装置101启动；

步骤303：打开第三电磁阀113。

此时，高压气体发生装置101产生的高压气体流经第三电磁阀113和第三调压阀173后进入到喷药泵141使其叶片按照一定的速度旋转，从而使得第一容器181中的稀释液体经过第三单向阀123和第一三通阀131抽入喷药泵141的进液口，然后从喷药泵141的出液口喷出，药液在压力的作用下，经过三通电磁阀116从喷洒装置191中喷出，并在喷洒装置191的作用下变成水雾状。

其中，该过程可以是持续一段时间，或者有规律的间断进行，例如，持续喷洒一分钟，或者在1分钟内，进行6次持续5秒的喷洒。

下面对加药的过程进行说明，在本实施例中，

液位传感器201，设置于第一容器181内，用以在检测到第一容器181中的药液高于第一液位时产生第一信号，以及在检测到第一容器181中的药液低于第二液位时产生第二信号；其中，第一液位高于所述第二液位。在本实施例中，第一液位是第一容器181的80％容积的液位，第二液位是第一容器182的20％的容积的液位。

第五电磁阀115，受控于所述控制器161，用以控制稀释剂加入到第一容器181；

流量计203，与第五电磁阀115连接，用以测量加入到第一容器181的稀释剂；其中，本实施例中，流量计203测量的是在第五电磁阀115从一次启动到关闭之间的流量。

所述控制器161在检测到所述第一信号时，打开第五电磁阀115，所述控制器161在检测到所述第二信号时，关闭第五电磁阀115；控制器161根据打开和关闭第五电磁阀115之间流量计203所检测到的流量，确定加药泵142的加药时间。

参照图4，在本实施例中控制器所执行的控制方法如下：

步骤401、在检测到第一信号时，打开第五电磁阀115。具体地，相当于检测到低液位时，执行加药。在本实施例中，第一信号可以是电平信号、脉宽冲信号、上升下降沿信号、数值指令等。控制器通过控制第五电磁阀115的电源来控制其通断。

步骤402、在检测到第二信号时，关闭第五电磁阀115。第二信号为与第一信号不同的信号。

步骤403、获取流量计203在打开和关闭第五电磁阀115之间所检测到的流量。

步骤404、根据所述流量计算加药泵142的工作时长。其中，工作时长＝系数*流量，其中，系数由工作时长和流量的单位确定，本公式可以看作一个无量纲计算。

步骤405、根据所述工作时长控制加药泵142工作。具体地，按照工作时长来打开第四电磁阀114。由于加药泵142的转速由第二调压阀172决定，因此当第二调压阀172设置后以后，加药泵142的转速是稳定的。只要将加药泵142的转速考虑到工作时长的计算公式的系数中即可。

此时的第一电磁阀111、第二电磁阀112和第三电磁阀113均关闭，三通电磁阀116的状态不限定。

此时，加药泵从第二容器182抽取到第一容器181之中的浓缩药液与加入到第一容器181之中的稀释剂的比例是相对固定，因此，本实施例可以代替人工加药，避免药液对工作人员的身体健康产生威胁，节省人力，同时可以保证喷洒的药液的浓度的准确性。

当然，在本实施例中，在加药泵142停止工作后，还包括：

步骤406、控制三通电磁阀116切换工作状态，以使喷药泵141的出液口与三通电磁阀116的第三端口连通。即喷药泵141的出液口与伸入第一容器181的管道连通。

步骤407、控制第三电磁阀113打开。打开第三电磁阀113后，喷药泵141相当于在第一容器181进行循环抽取，这样可以使得浓缩药液与稀释剂充分搅匀。在本实施例中，可以设置搅匀时间，例如搅匀30秒后关闭喷药泵141。

参照图5，本实施例对清理残留药液时控制器161的控制方法进行说明，清理残留药液的步骤在执行完加药或者喷药时，针对加药泵142和/或喷药泵141执行，步骤如下：

步骤501、获取温度传感器151的检测温度，判断检测温度是否低于设定值(例如0摄氏度)，若是，执行步骤502～504，否则结束。

步骤502、关闭第三电磁阀113和第四电磁阀114。

步骤503、打开第一电磁阀111和/或第二电磁阀112。

步骤504、经过预设时间后关闭已经打开的第一电磁阀111和/或第二电磁阀112。

对于上述方法实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种喷药系统，其特征在于，包括：

喷药泵，其出液口连接有喷洒装置，所述喷药泵用于从进液口抽取药液且通过喷洒装置喷洒药液；

高压气体发生装置，用于产生高压气体，所述高压气体是指气压大于1个大气压的气体；

第一三通阀，其第一端与喷药泵的进液口连接，所述第一三通阀的第二端作为药液入口；

第一电磁阀，连接在所述第一三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间；

第一调压阀，连接在所述第一三通阀的第三端和所述高压气体发生装置的高压气体输出端之间；

第三单向阀，所述第一三通阀的第二端与所述第三单向阀的出口连接，所述第三单向阀连接有伸入第一容器的管道；

控制器，用于控制所述喷药泵启停，以及在控制所述喷药泵停止后，打开第一电磁阀，使高压气体发生装置所产生的高压气体从所述喷药泵的进液口流入，从所述喷药泵的出液口流出；

加药泵，用于抽取第二容器中第一浓度的药液加入到第一容器中以产生比第一浓度更低的药液；

第二三通阀，其第一端与加药泵的进液口连接，所述第二三通阀的第二端作为药液入口，所述第二电磁阀，设置于第二三通阀的第三端和高压气体发生装置的高压气体输出端之间；

第四单向阀，所述第四单向阀的出口与第二三通阀的第二端连接，所述第四单向阀的入口连接有伸入所述第二容器的管道；

所述控制器还用于控制所述加药泵启停，以在控制所述加药泵停止后，打开第二电磁阀，使高压气体发生装置所产生的高压气体从所述加药泵的进液口流入，从所述加药泵的出液口流出；

其中，所述加药泵为气动泵，所述加药泵包括气动入口，所述高压气体发生装置的高压气体输出端与所述喷药泵的气动入口连接；

所述高压气体发生装置的高压气体输出端和所述加药泵的气动入口之间通过一个第四电磁阀连接；

所述控制器通过控制第四电磁阀打开以使加药泵启动，所述控制器通过控制第四电磁阀关闭以使加药泵停止；

所述喷药泵为气动泵，所述喷药泵包括气动入口，所述高压气体发生装置的高压气体输出端与所述喷药泵的气动入口连接。

所述高压气体发生装置的高压气体输出端和所述喷药泵的气动入口之间通过一个第三电磁阀连接；

所述控制器通过控制第三电磁阀打开以控制喷药泵启动，所述控制器通过控制第三电磁阀关闭以使喷药泵停止。

2.根据权利要求1所述的一种喷药系统，其特征在于，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一三通阀的第三端通过第一单向阀与第一电磁阀连接，所述第二三通阀的第三端通过第二单向阀与第二电磁阀连接；

所述第一单向阀的入口与第一电磁阀连接，所述第二单向阀的入口与第二电磁阀连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种喷药系统，其特征在于，还包括：

第一容器，用于储存药液；

液位传感器，设置于第一容器内，用以在检测到第一容器中的药液高于第一液位时产生第一信号，以及在检测到第一容器中的药液低于第二液位时产生第二信号；其中，第一液位高于所述第二液位；

第五电磁阀，受控于所述控制器，用以控制稀释剂加入到第一容器；

流量计，与第五电磁阀连接，用以测量加入到第一容器的稀释剂；

所述控制器在检测到所述第二信号时，打开第五电磁阀，所述控制器在检测到所述第一信号时，关闭第五电磁阀；控制器根据打开和关闭第五电磁阀之间流量计所检测到的流量，确定加药泵的加药时间。

4.根据权利要求3所述的一种喷药系统，其特征在于，还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀的第一端与喷药泵的出液口连接，所述三通电磁阀的第二端与所述喷洒装置连接，所述三通电磁阀的第三端连接有伸入到所述第一容器的管道；

所述控制器在加药泵停止加药后，控制三通电磁阀改变连通状态，以使喷药泵的出液口与所述三通电磁阀的第三端连通，并启动喷药泵。

5.一种如权利要求4所述的喷药系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在检测到第二信号时，打开第五电磁阀；

在检测到第一信号时，关闭第五电磁阀；

获取流量计在打开和关闭第五电磁阀之间所检测到的流量；

根据所述流量计算加药泵的工作时长；

根据所述工作时长控制加药泵工作。

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