CN111406489A - 一种水肥药智能喷洒系统 - Google Patents

Abstract

一种水肥药智能喷洒系统，属于农作物植保技术领域。本发明解决了现有的在进行喷灌作业时，采用大型农用喷灌机械进入田间易对农田土壤造成压实破坏以及对作物造成损伤，采用人工进行喷灌所需要劳动强度大的问题。它包括控制系统及对称布置在农田两端的工作平台，所述工作平台相对于地面能够实现水平移动，每个工作平台上各对应布置一个水肥药一体化喷施系统，每个水肥药一体化喷施系统的输出管路均连通固接有喷淋管，每个喷淋管各负责半个跨度的农田植保作业，通过控制系统控制工作平台及水肥药一体化喷施系统工作，实现对农作物进行水、肥、药的自动喷洒。减少了喷灌机等大型设备对农田土壤的压实破坏和对作物的损伤，降低了劳动强度。

Description

一种水肥药智能喷洒系统

技术领域

本发明涉及一种水肥药智能喷洒系统，属于农作物植保技术领域。

背景技术

农业植保机械是农业生产过程必要的装备。现有的机械化喷灌设备为大型的行走式喷灌车，具有幅宽大、工作效率高等优点，但是设备昂贵，工作过程需要驶入田间，会对作物和土壤造成伤害，而且设备需要配套水箱，不适于大水量和长距离喷灌，主要应用在大地块的农田；小地块的农田目前还主要以手持式灌溉设备为主，工作所需劳动强度大，工作效率低。

随着农田标准化建设的推进，农田配套建有灌水用的标准化水渠，便于收集雨水和存水，实现水资源的充分利用。目前，通过水渠灌溉主要采用伺服泵取水后直接灌溉至农田，灌溉均匀性差，农作物长势参差不齐，而且无法兼顾施肥和施药，需要后续通过人工完成，费时费工，质量难以保证。因此，亟需研制出一种可以与水渠配套使用，可实现农田灌溉以及田间作物液态肥和农药喷洒的智能农机装备。

发明内容

本发明是为了解决现有的大型农用喷灌机在进行喷灌作业时，进入田间易对农田土壤造成压实破坏以及对作物造成损伤，采用人工进行喷灌所需要劳动强度大的问题，进而提供了一种水肥药智能喷洒系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种水肥药智能喷洒系统，它包括控制系统及对称布置在农田两端的工作平台，所述工作平台相对于地面能够实现水平移动，每个工作平台上各对应布置一个水肥药一体化喷施系统，每个水肥药一体化喷施系统的输出管路均连通固接有喷淋管，每个喷淋管各负责半个跨度的农田植保作业，通过控制系统控制工作平台及水肥药一体化喷施系统工作，实现对农作物进行水、肥、药的自动喷洒。

进一步地，所述水肥药一体化喷施系统包括第一水泵、肥箱、药箱、预混罐及第二水泵，第一水泵通过进水管与水源连通，第一水泵与第二水泵之间连通设置有输液管，肥箱与预混罐之间连通设置有输肥管，药箱与预混罐之间连通设置有输药管，预混罐与输液管之间连通设置有入水管，入水管与第二水泵之间的输液管与预混罐之间连通设置有排液管，第二水泵的出口与喷淋管之间通过出水管连通。

进一步地，预混罐内设置有水位传感器，输药管上、输肥管上、第一水泵与入水管之间的输液管上、排液管与第二水泵之间的输液管上均设置有流量传感器，输药管上、输肥管上、入水管上、排液管上及第一水泵与入水管之间的输液管上均设置有电磁阀，排液管上、输药管上以及输肥管上均设置有第三水泵。

进一步地，输液管上装设有第一碟片式过滤器，且所述第一碟片式过滤器位于第一水泵与输液管上的流量传感器之间，排液管上装设有第二碟片式过滤器，且所述第二碟片式过滤器位于排液管上的电磁阀与第三水泵之间。

进一步地，排液管与入水管之间的输液管上设置有单向阀。

进一步地，所述预混罐内设置有搅拌装置。

进一步地，喷淋管水平布置在农田上方，每个工作平台上均竖直固装有滚珠丝杠提升机构，两个喷淋管的一端部对应通过两个所述滚珠丝杠提升机构上下滑动装设在工作平台上。

进一步地，所述工作平台通过驱动系统控制其水平移动，工作平台底部转动安装有主动轮组和从动轮组，所述驱动系统包括驱动电机、齿轮传动组件及链传动组件，所述驱动电机固装在工作平台底部且通过齿轮传动组件控制主动轮组转动，所述主动轮组与从动轮组之间通过链传动组件传递动力。

进一步地，工作平台、控制系统及水肥药一体化喷施系统通过太阳能供电系统供电，所述太阳能供电系统包括支撑架、太阳能电池板及储能单元，太阳能电池板通过支撑架布置在工作平台上方，太阳能电池板产生的电能通过电缆储存在储能单元中。

进一步地，所述控制系统包括处理器、触控屏及线路，处理器的输入端与触控屏、水位传感器、流量传感器电连接，处理器的输出端与驱动电机、第一至第三水泵、电磁阀及滚珠丝杠提升机构电连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

水肥药一体化喷施系统以工作平台为支撑基础，可以根据农艺需要实现其在农田两端的移动，通过两个喷淋管横跨整个农田完成对作物的喷水、喷药和施肥作业，具有适用性广、通用性强的优点，与现有技术相比，摆脱了大型农用喷灌机械进入田间进行喷灌作业和人工背负式喷灌作业面临的问题，减少了喷灌机等大型设备对农田土壤的压实破坏和对作物的损伤，降低了劳动强度。

本申请可以以水渠中收集的雨水和存水为水源，不但可以满足农作物大量的供水要求，减少农业用水量，而且装置不需要配套大型水箱，减少设备的承载总量。

附图说明

图1为本申请的立体结构示意图；

图2为工作平台的第一立体结构示意图；

图3为水肥药一体化喷施系统的立体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种水肥药智能喷洒系统，它包括控制系统及对称布置在农田两端的工作平台1，所述工作平台1相对于地面能够实现水平移动，每个工作平台1上各对应布置一个水肥药一体化喷施系统，每个水肥药一体化喷施系统的输出管路均连通固接有喷淋管2，每个喷淋管2各负责半个跨度的农田植保作业，通过控制系统控制工作平台1及水肥药一体化喷施系统工作，实现对农作物进行水、肥、药的自动喷洒。

两个工作平台1分别为主移动平台和副移动平台，主、副移动平台结构和功能均相同，在农田两侧对称分布，通过控制系统可以实现同步平行移动。工作平台1以水渠3边缘充当路基轨道，水肥药一体化喷施系统吸取水渠3中的水源实现喷施。本申请可通过太阳能供电，实现了作物植保作业的去石油化，也可通过外接电源供电。

水肥药一体化喷施系统以工作平台1为支撑基础，可以根据农艺需要实现其在农田两端的移动，通过两个喷淋管2横跨整个农田完成对作物的喷水、喷药和施肥作业，具有适用性广、通用性强的优点，与现有技术相比，摆脱了大型农用喷灌机械进入田间进行喷灌作业和人工背负式喷灌作业面临的问题，减少了喷灌机等大型设备对农田土壤的压实破坏和对作物的损伤，降低了劳动强度。

本申请可以以水渠3中收集的雨水和存水为水源，不但可以满足农作物大量的供水要求，减少农业用水量，而且装置不需要配套大型水箱，减少设备的承载总量。

喷淋管2上等间距安装有若干个水肥药一体化喷头，实现喷淋作业。

本申请有效减少农业植保过程中用所需劳动力，自动化、智能化程度高，减轻农业生产劳动强度。

本申请能够同时满足农作物生长过程中灌溉、追肥和喷药的需求，操作简单。

工作平台的底部安装有两组限位轮组，每组限位轮组均包括固装在工作平台底部的限位轮轴以及安装在限位轮轴两端部的限位轮33，限位轮轴通过焊接固装在工作平台底部，保证其具有一定的工作强度，限位轮33的边缘与水渠内壁相切，用以保证工作平台在水渠上行驶不会发生偏移或侧翻现象。

所述水肥药一体化喷施系统包括第一水泵4、肥箱5、药箱6、预混罐7及第二水泵8，第一水泵4通过进水管9与水源连通，第一水泵4与第二水泵8之间连通设置有输液管10，肥箱5与预混罐7之间连通设置有输肥管11，药箱6与预混罐7之间连通设置有输药管12，预混罐7与输液管10之间连通设置有入水管13，入水管13与第二水泵8之间的输液管10与预混罐7之间连通设置有排液管14，第二水泵8的出口与喷淋管2之间通过出水管15连通。如此设计，第一水泵4的输入端与进水管9相连，进水管9为输水软管，以水渠3为水源时，进水管9输入端在水渠3液面以下，第一水泵4的输出端与输液管10相连。通过进水管9、第一水泵4、输液管10及入水管13将水源内的水向预混罐7内输入，所述水源优选为农田两端的水渠3。第二水泵8的输入端与输液管10相连，其输出端与出水管15相连，出水管15为输液软管。肥箱5通过输肥管11向预混罐7内输入液态肥，药箱6通过输药管12向预混罐7内输入液态农药。追肥时，水与液态肥在预混罐7内进行混合，得到肥料预混液，肥料预混液依次通过排液管14、输液管10、第二水泵8、出水管15及喷淋管2喷洒至田间。喷药时，水与液态农药在预混罐7内进行混合，得到农药预混液，农药预混液依次通过排液管14、输液管10、第二水泵8、出水管15及喷淋管2喷洒至田间。灌溉时，水渠3内的水依次通过第一水泵4、输液管10、第二水泵8、出水管15及喷淋管2进行喷灌作业。入水管13与预混罐7的上部连通。排液管14与预混罐7的下部连通。输肥管11及输药管12均与预混罐7的下部连通。能够精准控制水、肥、药的用量，保证使用效果。

预混罐7内设置有水位传感器，输药管12上、输肥管11上、第一水泵4与入水管13之间的输液管10上、排液管14与第二水泵8之间的输液管10上均设置有流量传感器16，输药管12上、输肥管11上、入水管13上、排液管14上及第一水泵4与入水管13之间的输液管10上均设置有电磁阀17，排液管14上、输药管12上以及输肥管11上均设置有第三水泵18。如此设计，通过水位传感器感知预混罐7中输入液体的量，肥箱5通过其与预混罐7之间布置的流量传感器16、电磁阀17及第三水泵18，实现向预混罐7中定量输入液态肥；药箱6通过其与预混罐7之间布置的流量传感器16、电磁阀17及第三水泵18，实现向预混罐7中定量输入液态农药。

输液管10上装设有第一碟片式过滤器19，且所述第一碟片式过滤器19位于第一水泵4与输液管10上的流量传感器16之间，排液管14上装设有第二碟片式过滤器20，且所述第二碟片式过滤器20位于排液管14上的电磁阀17与第三水泵18之间。

排液管14与入水管13之间的输液管10上设置有单向阀21。如此设计，防止预混液在输液管10中回流。

所述预混罐7内设置有搅拌装置22。如此设计，通过设置搅拌装置22，使预混罐7内的预混液混合均匀。所述搅拌装置22可以为现有技术中任何可以实现液体搅拌功能的装置。

喷淋管2水平布置在农田上方，每个工作平台1上均竖直固装有滚珠丝杠提升机构23，两个喷淋管2的一端部对应通过两个所述滚珠丝杠提升机构23上下滑动装设在工作平台1上。如此设计，所述喷淋管2沿工作平台1宽度方向设置，滚珠丝杠提升机构23与控制系统电连接，通过控制滚珠丝杠提升机构23上的滑块位置，调节喷淋管2离地高度。通过滚珠丝杠提升机构23可以根据不同作物、作物不同生长阶段调节喷淋高度，完成农田的喷灌和植保作业，进一步提升其适用性及通用性。

所述工作平台1通过驱动系统控制其水平移动，工作平台1底部转动安装有主动轮组24和从动轮组25，所述驱动系统包括驱动电机26、齿轮传动组件27及链传动组件28，所述驱动电机26固装在工作平台1底部且通过齿轮传动组件27控制主动轮组24转动，所述主动轮组24与从动轮组25之间通过链传动组件28传递动力。如此设计，通过驱动系统实现工作平台1及其上方喷施系统的定向、定点移动。驱动电机26通过螺栓固定于工作平台1底部，驱动电机26与齿轮传动组件27中的主动齿轮通过键联结，所述主动齿轮啮合从动齿轮，所述从动齿轮通过键联结安装于主动轮组24中的轮轴处，主动链轮通过键联结安装于主动轮组24中的轮轴处，链传动组件28中的主动链轮与从动链轮通过链条相连，从动链轮通过键联结安装在从动轮组25中的轮轴处。工作平台1通过其下方的主动轮组24和从动轮组25支撑，以实现工作平台1的移动。工作平台1的侧部安装有防护围栏，起到安全防护的作用，该防护围栏布置在工作平台1的三个侧面，留一个侧面作为出入通道。

工作平台1、控制系统及水肥药一体化喷施系统通过太阳能供电系统供电，所述太阳能供电系统包括支撑架29、太阳能电池板30及储能单元31，太阳能电池板30通过支撑架29布置在工作平台1上方，太阳能电池板30产生的电能通过电缆储存在储能单元31中。如此设计，支撑架29是在工作平台1外侧边缘焊接的槽钢，横跨工作平台1。太阳能电池板30覆盖在支撑架29顶部。储能单元31通过电缆与驱动电机26、控制系统及水肥药一体化喷施系统相连，并以此为其提供电能。能够避免农业生产过程中石油燃料的使用，以太阳能产生的电能给系统供电，实现农业的绿色发展，降低农业生产成本。

所述控制系统包括处理器、触控屏32及线路，处理器的输入端与触控屏32、水位传感器、流量传感器16电连接，处理器的输出端与驱动电机26、第一至第三水泵18、电磁阀17及滚珠丝杠提升机构23电连接。

工作原理：

农田两侧建有蓄水渠3，工作平台1通过其底部的主动轮组24及从动轮组25，能够骑行在水渠3边缘，工作平台1以此在水渠3上行驶，进而实现系统的整体移动。

控制系统通过控制驱动电机26的转速控制工作平台1的行驶速度、行驶距离和行驶间隔时间，以此满足不同操作的行驶要求。控制信号通过无线传输方式输入至控制系统，并以此为信号控制所有执行部件的运行与停止。

追肥时，控制系统控制第一水泵4启动，同时打开输液管10上及入水管13上的电磁阀17，在与第一碟片式过滤器19和流量传感器16的配合下，输入定量的净水进入预混罐7。之后，控制系统关闭第一水泵4和输液管10上及入水管13上的电磁阀17，启动输肥管11上的第三水泵18、电磁阀17，在与流量传感器16的配合下，输入定量的液体肥料进入预混罐7，通过水位传感器感知预混罐7中输入液体的量。而后，控制系统关闭输肥管11上的第三水泵18、电磁阀17，启动搅拌电机，带动预混罐7内的搅拌装置22进行搅拌，得到混合均匀的肥料预混液。而后，控制系统打开排液管14上的电磁阀17，配置的肥料预混液通过第二碟片式过滤器20注入到输液管10中。通过对流量传感器16和流量传感器16反馈信号的分析，处理器能够得到水量和液体肥量的信息，因此能够按照设置得到预定浓度的肥料预混液。之后，控制系统启动第三水泵18将预混液泵入喷淋管2中进行追肥作业。

喷药时，控制系统控制第一水泵4启动，同时打开输液管10上及入水管13上的电磁阀17，在与第一碟片式过滤器19和流量传感器16的配合下，输入定量的净水进入预混罐7。之后，控制系统庆闭第一水泵4、输液管10上及入水管13上的电磁阀17，启动输药管12上的第三水泵18、电磁阀17，在与流量传感器16的配合下，输入定量的药液进入预混罐7，通过水位传感器感知输入液体的量。而后，控制系统关闭输药管12上的第三水泵18、电磁阀17，启动搅拌伺服电机，带动预混罐7内的搅拌装置22进行搅拌，得到混合均匀的农药预混液。而后，控制系统打开排液管14上的电磁阀17，配置的肥料预混液通过第二碟片式过滤器20注入到输液管10中。通过对流量传感器16和流量传感器16反馈信号的分析，处理器能够得到水量和液体药量的信息，因此能够按照设置得到预定浓度的农药预混液。之后，控制系统启动第三水泵18将预混液泵入喷淋管2中进行喷药作业。

灌溉时，通过控制系统控制第一水泵4启动，同时打开输液管10上的电磁阀17，水渠3中的水在第一水泵4的作用下再与第一碟片式过滤器19和流量传感器16的配合下，从水渠3吸取定量的净水。之后，水流在第三水泵18的作用下泵入喷淋管2中进行喷灌作业。通过流量传感器16可以确定喷灌的水流量。单向阀21可以确保水流通过，而预混罐7中的预混液不会回流。

Claims (10)

1.一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：它包括控制系统及对称布置在农田两端的工作平台(1)，所述工作平台(1)相对于地面能够实现水平移动，每个工作平台(1)上各对应布置一个水肥药一体化喷施系统，每个水肥药一体化喷施系统的输出管路均连通固接有喷淋管(2)，每个喷淋管(2)各负责半个跨度的农田植保作业，通过控制系统控制工作平台(1)及水肥药一体化喷施系统工作，实现对农作物进行水、肥、药的自动喷洒。

2.根据权利要求1所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：所述水肥药一体化喷施系统包括第一水泵(4)、肥箱(5)、药箱(6)、预混罐(7)及第二水泵(8)，第一水泵(4)通过进水管(9)与水源连通，第一水泵(4)与第二水泵(8)之间连通设置有输液管(10)，肥箱(5)与预混罐(7)之间连通设置有输肥管(11)，药箱(6)与预混罐(7)之间连通设置有输药管(12)，预混罐(7)与输液管(10)之间连通设置有入水管(13)，入水管(13)与第二水泵(8)之间的输液管(10)与预混罐(7)之间连通设置有排液管(14)，第二水泵(8)的出口与喷淋管(2)之间通过出水管(15)连通。

3.根据权利要求2所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：预混罐(7)内设置有水位传感器，输药管(12)上、输肥管(11)上、第一水泵(4)与入水管(13)之间的输液管(10)上、排液管(14)与第二水泵(8)之间的输液管(10)上均设置有流量传感器(16)，输药管(12)上、输肥管(11)上、入水管(13)上、排液管(14)上及第一水泵(4)与入水管(13)之间的输液管(10)上均设置有电磁阀(17)，排液管(14)上、输药管(12)上以及输肥管(11)上均设置有第三水泵(18)。

4.根据权利要求3所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：输液管(10)上装设有第一碟片式过滤器(19)，且所述第一碟片式过滤器(19)位于第一水泵(4)与输液管(10)上的流量传感器(16)之间，排液管(14)上装设有第二碟片式过滤器(20)，且所述第二碟片式过滤器(20)位于排液管(14)上的电磁阀(17)与第三水泵(18)之间。

5.根据权利要求3或4所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：排液管(14)与入水管(13)之间的输液管(10)上设置有单向阀(21)。

6.根据权利要求5所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：所述预混罐(7)内设置有搅拌装置(22)。

7.根据权利要求3、4或6所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：喷淋管(2)水平布置在农田上方，每个工作平台(1)上均竖直固装有滚珠丝杠提升机构(23)，两个喷淋管(2)的一端部对应通过两个所述滚珠丝杠提升机构(23)上下滑动装设在工作平台(1)上。

8.根据权利要求7所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：所述工作平台(1)通过驱动系统控制其水平移动，工作平台(1)底部转动安装有主动轮组(24)和从动轮组(25)，所述驱动系统包括驱动电机(26)、齿轮传动组件(27)及链传动组件(28)，所述驱动电机(26)固装在工作平台(1)底部且通过齿轮传动组件(27)控制主动轮组(24)转动，所述主动轮组(24)与从动轮组(25)之间通过链传动组件(28)传递动力。

9.根据权利要求1、2、3、4、6或8所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：工作平台(1)、控制系统及水肥药一体化喷施系统通过太阳能供电系统供电，所述太阳能供电系统包括支撑架(29)、太阳能电池板(30)及储能单元(31)，太阳能电池板(30)通过支撑架(29)布置在工作平台(1)上方，太阳能电池板(30)产生的电能通过电缆储存在储能单元(31)中。

10.根据权利要求8所述的一种水肥药智能喷洒系统，其特征在于：所述控制系统包括处理器、触控屏(32)及线路，处理器的输入端与触控屏(32)、水位传感器、流量传感器(16)电连接，处理器的输出端与驱动电机(26)、第一至第三水泵(18)、电磁阀(17)及滚珠丝杠提升机构(23)电连接。

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