CN111567502A - 一种带有电生水发生装置的植保无人车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有电生水发生装置的植保无人车，包括控制系统、电生水发生装置、喷洒系统和行走底盘，行走底盘包括机架和高地隙行走机构；电生水发生装置用于电解生成具有强氧化性的电生酸水和具有强还原性的电生碱水，喷洒系统用于将电生酸水喷洒至田间；控制系统用于控制行走底盘的行走和转向、电生水发生装置的开关、喷洒系统的喷施位置和喷施量。通过将电生水装置与自走式高地隙车底盘相结合，能够有效解决电生水没有与地面植保机械相结合的问题；通过对电生碱水的利用，达到了防增双效的目的，实现了一次作业完成植保和施肥；该电生水植保无人车应用于大田经济作物，能够促进农村经济的发展，防止乱用农药的现象，实用性强。

Description

一种带有电生水发生装置的植保无人车

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种带有电生水发生装置的植保无人车。

背景技术

目前，国内外对电生水技术的研究均已趋近成熟。电生酸水具有强氧化性，其杀菌消毒效果具有广谱性，作用后一定时间内会还原为原水，且无污染、对人体无害、长期使用不会形成抗药性；电生碱水具有强还原性，可以降解农药残留，可以根据作物的生长特性在一定条件内调节土壤的pH值。但是，目前电生水装备在植保方面只面向于大棚蔬菜，至今还没有应用于大田经济作物的基于电生水的植保装备。而现有的植保装备多是固定式设备的研发，固定式设备不仅结构复杂，机械稳定性差，而且无法应用于高地隙田间作业，进而无法有效解决电生水没有与地面植保机械相结合的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有电生水发生装置的植保无人车，通过将电生水装置与自走式高地隙车底盘相结合，能够有效解决目前电生水没有与地面植保机械相结合的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种带有电生水发生装置的植保无人车，包括控制系统、电生水发生装置、喷洒系统和行走底盘，所述行走底盘包括用于承载所述控制系统、所述电生水发生装置和所述喷洒系统的机架以及设置于所述机架底部的高地隙行走机构；所述电生水发生装置用于电解生成具有强氧化性的电生酸水和具有强还原性的电生碱水，所述喷洒系统用于将所述电生酸水喷洒至田间；所述控制系统用于控制所述行走底盘的行走和转向、所述电生水发生装置的开关、所述喷洒系统的喷施位置和喷施量。

可选的，所述电生水发生装置包括依次连接的纯水罐、水泵和电解室，所述电解室内配置反应模堆、阴极室和阳极室，所述阳极室连接酸水箱，所述阴极室连接碱水箱。

可选的，所述喷洒系统通过增压泵连接于所述酸水箱的出水口。

可选的，所述碱水箱连接碱水利用装置，所述碱水利用装置用于先后向碱水内添加氯化钾和硫酸铜晶体，用于生成可直接施加于土壤的钾肥。

可选的，所述喷洒系统包括可折叠喷杆、喷管以及通过增压泵连接于所述喷管端部的喷头；所述可折叠喷杆包括两节通过喷杆旋盘连接的杆段，所述喷杆旋盘用于调节喷杆的高度和使所述杆段向机身折叠。

可选的，所述喷头包括依次连接设置的喷嘴和设置于所述喷嘴内部的滤芯；所述喷嘴上连接有喷头角度调节装置。

可选的，所述高地隙行走机构包括两前轮、两后轮和主机箱，所述前轮通过前轮支架安装于机架前部，所述后轮通过后轮支架安装于机架后部；所述主机箱安装于所述机架上方，内置用于驱动所述前轮转向的转向舵机。

可选的，所述前轮支架和所述后轮支架均通过轮套锁架连接于所述机架；所述前轮支架和所述后轮支架均与所述轮套锁架螺栓连接；通过调整支架与所述轮套锁架之间的相对距离，能够调节所述机架的高度。

可选的，所述主机箱内配置有电源系统，所述电源系统包括发电机和蓄电池；所述电源系统用于给各用电部件供电。

可选的，所述机架的后部安装有摄像头，所述摄像头与所述控制系统信号连接；所述控制系统配置有遥控器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的带有电生水发生装置的植保无人车，通过将电生水装置与自走式高地隙车底盘相结合，能够有效解决目前电生水没有与地面植保机械相结合的问题；通过对电生碱水的利用，解决现有电生水装备没有肥料化利用的问题，达到了防增双效的目的，实现了一次作业完成植保和施肥；本发明将电生水植保无人车应用于大田经济作物，可有效解决目前电生水装备在植保方面只面向于大棚蔬菜的问题，能够促进农村经济的发展，且在一定程度上可以替代农药，防止乱用农药的现象，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明带有电生水发生装置的植保无人车的整体结构示意图；

图2为本发明电生水发生装置的结构示意图；

图3为本发明电生水发生装置的原理示意图；

图4为本发明中前轮或后轮的结构示意图；

其中，附图标记为：1、电生水发生装置；1-1、纯水罐；1-2、水泵；1-3、电解室；1-4、阴极室；1-5、阳极室；1-6、酸水箱；1-7、碱水箱；2、机架；3、可折叠喷杆；4、喷头；5、前轮；5-1、轮毂；5-2、电机；6、后轮；7、主机箱；8、前轮支架；9、后轮支架；10、水位指示器；11、轮套锁架；12、摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种带有电生水发生装置的植保无人车，包括控制系统、电生水发生装置1、喷洒系统和行走底盘，行走底盘包括用于承载控制系统、电生水发生装置1和喷洒系统的机架2以及设置于机架2底部的高地隙行走机构；电生水发生装置1用于电解生成具有强氧化性的电生酸水和具有强还原性的电生碱水，喷洒系统用于直接将电生酸水喷洒至田间；控制系统则用于控制行走底盘的行走和转向、电生水发生装置的开关、喷洒系统的喷施位置和喷施量。

本实施例中，如图2～3所示，电生水发生装置1包括依次连接的纯水罐1-1、水泵1-2和电解室1-3，电解室1-3内配置现有的反应模堆、阴极室1-4和阳极室1-5，阳极室1-5连接酸水箱1-6，阴极室1-4连接碱水箱1-7。其中各部件的参入可优选如下设置：

输入电源：220V，输入功率：1.5kW，酸水pH值：1.8-2.7，氧化还原电位(ORP)：≥1100mv，出水量：酸、碱水各50L/h，电解质加入量：3g/L，重量：≤60kg。

如图2～3所示，为本实施例电生水发生装置原理图，电生水发生装置1把盐溶液电解为具有强氧化性的电生酸水和具有强还原性电生碱水，盐溶液为NaCl或KCl溶液。发生的主要化学反应如下：

阳极：2Cl^-→Cl₂↑+2e^-

2H₂O→4H⁺+O₂↑+4e^-

Cl₂+H₂O→HCl+HClO

阴极：2H₂O→H₂↑+2OH^-

Na⁺+OH^-→NaOH

2H⁺+2e^-→H₂↑

其中，电生酸水具有强氧化性，其杀菌消毒效果具有广谱性，作用后一定时间内会还原为原水，无污染、对人体无害、长期使用不会形成抗药性。电生碱水则具有强还原性，可以降解农药残留，可以根据作物的生长特性在一定条件内调节土壤的pH值。将电生水与植保机械相结合，应用于大田经济作物，可以促进农村经济的发展，且在一定程度上可以替代农药，防止乱用农药的现象。

本实施例中，如图2～3所示，碱水箱1-7连接碱水利用装置，电生碱水进入碱水利用装置后，先后与氯化钾和硫酸铜晶体反应，生成可直接施加于土壤的钾肥。具体反应过程如下：首先加盐电解质，指定盐为氯化钾，并在电生碱水中，即碱水箱1-7中加入硫酸铜晶体，反应化学方程式为：

2KOH+CuSO₂＝K₂SO₂+Cu(OH)₂，

其中，硫酸钾：即钾肥，可以直接施加入土壤，促进作物生长发育；氢氧化铜：具有强氧化性，杀菌效果具有广谱性。

本实施例中，喷洒系统通过增压泵连接于酸水箱1-6的出水口，用于将电生酸水喷洒至田间。如图1所示，本实施例还设置了水位指示器10，便于远处观察酸水箱1-6内的剩余水量。

如图1所示，喷洒系统包括可折叠喷杆3、喷管以及通过增压泵连接于喷管端部的喷头4；可折叠喷杆3包括两节通过喷杆旋盘连接的杆段，喷杆旋盘用于调节喷杆的高度和使杆段向机身折叠。

本实施例中，喷头4包括依次连接设置的喷嘴和设置于喷嘴内部的滤芯；喷嘴上连接有喷头角度调节装置。

本实施例中，如图1所示，高地隙行走机构包括两前轮5、两后轮6和主机箱7，前轮5通过前轮支架8安装于机架2前部，后轮6通过后轮支架9安装于机架2后部；主机箱7安装于机架2上方，内置用于驱动前轮5和前轮支架8转向的转向舵机。本实施例采用四轮驱动的前进方式，通过转向舵机控制前轮转动调整方向，还可适用于大田农作物病虫草害防治，喷施化学药剂、液态肥(此时工作压力约为0.2-0.3MPa)等。操作人员可对无人车进行全程操作，方便快捷、作业效率高；其结构紧凑，性能可靠，维修保养简单。

本实施例中，主机箱7内放置控制系统、蓄电池、转向舵机、隔膜泵，并备工具箱、清水箱等。转向舵机，通过调整前轮转动，控制行走底盘的行进方向，当有以下一种或多种情况时，必须解除转向舵机与舵机传动杆连接，避免损坏转向舵机，单独调试转向舵机：①拆装舵机，②拆装主控制器。

本实施例中，机架2用于承载电生水发生装置1、主机箱7，并与前叉、后叉连接。前叉，连接机架2、前轮套锁架、喷杆旋盘等装置的部分。安装时应使喷杆旋盘部分位于机架外侧斜上方。后叉，连接机架2、后轮套锁架及摄像头12。其中，前轮套锁架连接前轮支架8和前叉，为非对称设计，安装时注意将螺孔一侧朝向后轮方向，用于连接机架的侧挡板。后轮套锁架，连接后轮支架9和后叉，为对称式设计，安装时注意将螺孔一侧朝向前轮方向，用于连接机架的侧挡板。前轮支架8连接前轮套锁架、前轮减震及舵机传动杆，前轮支架8装有转向轴承，用于连接舵机传动杆。后轮支架9连接后轮套锁架及后轮减震。具体的，舵机传动杆连接转向舵机及两轮套锁架11，通过调节倒顺螺长度，并用螺母锁紧以保持两前驱动轮稳定平行。

本实施例中，如图4所示，两前轮5优选为转向防水动力轮，由轮毅5-1、电机5-2及前轮减震组成，该电机5-2具备防水性能和电子刹功能。对应的，后轮6优选为定向防水动力轮，具体结构与前轮相同，在此不再赘述。

本实施例中，机架2的两侧连接侧挡板，用于连接同侧的前后套锁架，保障前后轮受力均衡。

本实施例中，采用防滴漏设计德国进口扇形喷头，并根据除、病虫害防治等用途备多种型号，喷头由增压装置、滤芯、喷嘴三部分组成，喷头数目可根据实际需要进行增减。两侧喷头启停开关，通过旋转开关，将两侧喷杆上悬挂的喷头关停(顺时针)或开启(逆时针)。

本实施例中，可折叠喷杆3为可折叠金属杆，用于安装喷头4及固定喷管，中段与喷杆旋盘连接，两端可通过解除快拆螺丝限制向机身折叠，便于运输、存放。解除喷杆旋盘中间快拆螺丝压力后，可同时拉动该装置卡簧尾部圆环，抽出卡簧调整档位，调整喷杆高度。其中，喷杆旋盘为现有结构，具有档位调节结构和锁紧结构，具体不再赘述。同时，喷头4还连接有喷头角度调节装置，通过同时拉动该装置卡簧尾部圆环，抽出卡簧调整档位，调整喷头喷射药液角度，其中，该喷头角度调节装置为一种现有结构，在此不再赘述。

本实施例中，主机箱7内还配置有电源系统，电源系统包括发电机和蓄电池；电源系统用于给整车供电，包括控制系统。

本实施例中，如图1所示，机架2的前部安装有摄像头12，可实时采集田间路况，并将影像传送至显示屏，便于操作员随时调整无人车的行进路线。分为模拟影像(有效传输距离500米)和高清数宇影像(有效传输距离1000米)两种。该摄像头12与控制系统信号连接。另外，本实施例的控制系统配置有遥控器，远程遥控系统基于STM32设计主控芯片，实现整机遥控指挥，即可以控制车行走和转向、电生水发生装置开关、喷施量调节、喷杆的升降和延展。

下面对本实施例中行走底盘结构的安装以及使用步骤作具体说明：

1验收：购买者应按照装箱清单清点机器部件及工具是否完备，并对其进行现场验收，确保各组件满足使用要求，机器由当地经销商或厂家派人进行组装，本安装步骤供购买者后期调试机器时参考使用；

2主机安装：具体步骤如下：

201、将机架2、前叉、后叉、电生水发生装置1及主机箱7整体放置于一较高平台；

202、将前轮5、前轮支架8与前轮套锁架组装完毕，将前轮套锁架按相同长度插入前叉中；

203、将后轮6、后轮支架9与后轮套锁架组装完毕，将后轮套锁架按相同长度插入后叉中；

204、将两侧挡板与同侧前后轮套锁架连接；

205、拧紧前后轮套锁架与前后叉连接处螺母；

206、调整两前轮支架与前轮套锁架相对高度，注意前轮支架高度应满足安装舵机传动杆要求，并锁紧；

207、将两后轮支架整体按与前轮相同高度插入后轮套锁架中，并锁紧；

208、将舵机传动杆与舵机、前轮支架轴承连接，务必保证各连接点无间隙，否则可能导致前轮晃动，影响机器方向控制精度，甚至损毁转向系统；

209、将舵机传动杆与前轮支架连接，并调整倒顺螺至四个轮胎平行；

210、将喷杆四部分连接在一起，中间两段通过铝合金方楔桥接；

211、将喷杆部分整体安装在喷杆旋盘上。安装螺杆时应轻微托举喷杆主体，避免喷杆旋盘连接处因重力产生较大摩擦导致螺杆无法拧紧；

212、将水管、电缆线与水泵、控制系统进行连接，动力轮电缆线连接时要保证两端箭头正对，否则可能出现损毁电机的后果。

3作业前的调节：

301首次使用：

3011.首次使用设备应检查电机，是否已学习掌握电子刹功能，若未掌握需重新学习:

①将无人车档位调节至四档开启喷药车、遥控器电源；

②控制无人车向前直行不小于1米的距离；

③松开摇杆使无人车自动停下；

④控制无人车向后直行不小于1米的距离；

⑤松开摇杆使无人车自动停下；

⑥检测刹车功能：未配置刹车功能前，无人车上电，人工可以推动无人车直行；成功配置刹车功能后，无人车上电，人工无法推动喷药车直行；

3012.首次使用机器应将主机与遥控器进行信号频率对码，对码具体流程如下:

①关闭无人车电源；

②关闭遥控器电源；

③短接喷药车对码端子；

④打开无人车电源；

⑤按住遥控器对码按钮；

⑥打开遥控器电源；

⑦等待5秒；

⑧松开遥控器对码按钮；

⑨断开无人车对码端子；

操作遥控器，若喷药车有动作响应表示本次对码成功；否则重复步骤①～⑨。

4合理施药速度的确定

无人车的喷雾行走速度，应根据实际作业情况:首先选定喷头流量，同时考虑作业区域内的土地平整状况；改变行走速度、喷雾压力和喷头大小，可改变每亩喷药量，用户可根据实际情况灵活掌握。

5作业过程

501出库：将无人车以稳妥方式运输至作业地点附近；

502调整轮间距：将无人车卸载至作业地点附近后，根据作物行间距调整无人车两前轮轮间距、两后轮轮间距。具体方法如下:将前轮套锁架及后轮套锁架与前叉、后叉连接处螺母松开，将同侧前后轮同时伸/缩一定长度，再重新锁紧连接处螺母；

503调整机架高度：如图1所示，前轮支架8和后轮支架9均通过轮套锁架11连接于机架2；前轮支架8和后轮支架9均与轮套锁架11螺栓连接；通过调整各轮支架与轮套锁架11之间的相对距离，能够调节机架2的高度。如需调整机体高度，按以下方法操作：将前轮套锁架及后轮套锁架与前轮支架及后轮支架连接处螺母松开，调整支架与套锁架相对高度，再重新锁紧连接处螺母；

504添加药液：遥控开启电生水发生装置1，电解生成电生碱水和电生酸水备用；

505调整喷杆高度：通过拉动喷杆旋盘卡簧尾部的拉环，控制卡簧伸缩，将喷杆固定至合适高度；

506展开喷杆：将可折叠喷杆3两端展开与喷杆中段连接为平直的整体；

507调整喷头：根据作业需要，增减喷头数量，更换喷嘴规格，调整喷头角度。本无人车提供两种喷嘴，若需增加喷头数量，则在喷管间增加三通装置，将喷管与喷头进行连接即可；

508调整喷头角度：拉动喷头角度调节装置卡簧尾部拉环，将喷头角度调节至合适位置，并用卡簧重新固定；

509开始喷药(肥)作业：接通电源，使用遥控器远程操作无人车行进方向及启停隔膜泵实现遥控喷药，若用户选购影像系统，可通过显示屏观察调整无人车行进状况；

510恢复喷头角度：喷药结束后，通过调节喷头角度调节装置，将喷头角度调整至初始状态，否则会影响喷杆折叠；具体方法参照508；

511药液清理(含药箱、喷头)：无人车外表用肥皂水或中性洗涤剂彻底清洗，并用清水冲洗；坚实的药液沉积物可用硬毛刷刷掉；酸水箱和碱水箱内部用浓肥皂水溶液清洗，清洗完毕后，将药箱内残液排放于田间凹坑内掩埋，严禁向河流湖泊内排放；最后用清洁水箱中清水洗净双手；

512收机(喷杆折叠、喷杆高度、轮间距调节)：参照上述对应步骤，将喷杆及轮间距恢复至正常状态。

513入库：将无人车以稳妥方式运输至车库内；无人车运至作业地点，确定作业路线时应观察周围环境，有无障碍物，如:树木、电杆、沟坎等，作业区域的坡度情况也应引起重视。

由此可见，本发明提供的带有电生水发生装置的植保无人车，通过将电生水装置与自走式高地隙车底盘相结合，能够有效解决目前电生水没有与地面植保机械相结合的问题；通过对电生碱水的利用，解决现有电生水装备没有肥料化利用的问题，达到了防增双效的目的，实现了一次作业完成植保和施肥；本发明将电生水植保无人车应用于大田经济作物，可有效解决目前电生水装备在植保方面只面向于大棚蔬菜的问题，能够促进农村经济的发展，且在一定程度上可以替代农药，防止乱用农药的现象，实用性强。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：包括控制系统、电生水发生装置、喷洒系统和行走底盘，所述行走底盘包括用于承载所述控制系统、所述电生水发生装置和所述喷洒系统的机架以及设置于所述机架底部的高地隙行走机构；所述电生水发生装置用于电解生成具有强氧化性的电生酸水和具有强还原性的电生碱水，所述喷洒系统用于将所述电生酸水喷洒至田间；所述控制系统用于控制所述行走底盘的行走和转向、所述电生水发生装置的开关、所述喷洒系统的喷施位置和喷施量。

2.根据权利要求1所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述电生水发生装置包括依次连接的纯水罐、水泵和电解室，所述电解室内配置反应模堆、阴极室和阳极室，所述阳极室连接酸水箱，所述阴极室连接碱水箱。

3.根据权利要求2所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述喷洒系统通过增压泵连接于所述酸水箱的出水口。

4.根据权利要求2所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述碱水箱连接碱水利用装置，所述碱水利用装置用于先后向碱水内添加氯化钾和硫酸铜晶体，用于生成可直接施加于土壤的钾肥。

5.根据权利要求1所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述喷洒系统包括可折叠喷杆、喷管以及通过增压泵连接于所述喷管端部的喷头；所述可折叠喷杆包括两节通过喷杆旋盘连接的杆段，所述喷杆旋盘用于调节喷杆的高度和使所述杆段向机身折叠。

6.根据权利要求5所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述喷头包括依次连接设置的喷嘴和设置于所述喷嘴内部的滤芯；所述喷嘴上连接有喷头角度调节装置。

7.根据权利要求1所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述高地隙行走机构包括两前轮、两后轮和主机箱，所述前轮通过前轮支架安装于机架前部，所述后轮通过后轮支架安装于机架后部；所述主机箱安装于所述机架上方，内置用于驱动所述前轮转向的转向舵机。

8.根据权利要求7所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述前轮支架和所述后轮支架均通过轮套锁架连接于所述机架；所述前轮支架和所述后轮支架均与所述轮套锁架螺栓连接；通过调整支架与所述轮套锁架之间的相对距离，能够调节所述机架的高度。

9.根据权利要求7所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述主机箱内配置有电源系统，所述电源系统包括发电机和蓄电池；所述电源系统用于给各用电部件供电。

10.根据权利要求1所述的带有电生水发生装置的植保无人车，其特征在于：所述机架的后部安装有摄像头，所述摄像头与所述控制系统信号连接；所述控制系统配置有遥控器。

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