CN113455337A - 一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农用器械技术领域，尤其是一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，桶盖上可转动安装有伸入桶体中的搅拌轴，且搅拌轴与桶体同轴设置，桶盖上还可转动安装有第一传动轴，第一传动轴与搅拌轴传动连接，桶盖上还贯穿设置有吸水管，吸水管还固定连接在桶盖上，吸水管顶端穿过桶盖后连接有压水机模块，压水机模块与第一传动轴传动连接；桶体上固定设有投料管，第二传动轴传动连接电动机，电动机电性连接有物联网控制模块，物联网控制模块电性连接有上位机。本发明具有可以通过物联网进行远程控制，能够实现精准化施肥灌溉，同时可以实现施肥与灌溉一体化操作，使用起来更加的方便，另外可对大范围农作物进行滴灌操作，滴灌效果更均匀。

Description

一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备
技术领域
本发明涉及农用器械技术领域，尤其涉及一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备。
背景技术
农业物联网，即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。当前，我国农业现代化进程明显加快，但也面临着资源、环境与市场的多重约束，保障粮食安全、食品安全、生态安全的压力依然存在，确保农民稳定增收的任务越来越重。实施区试工程，对于探索农业物联网理论研究、系统集成、重点领域、发展模式及推进路径，提高农业物联网理论及应用水平，促进农业生产方式转变、农民增收有重要意义。
在现代农业的生产过程中，为了培育高质量的农作物，在对农作物的培育过程中，需要实时的根据天气环境和农作物生长状态，来进行精准的施肥和灌溉操作，但是现有的施肥灌溉设备大多是人工操作，难以实现对施肥和灌溉量的精准控制，同时人工操作效率低、成本高，不适用大规模农作物培育；另外现有的灌溉设备大多采用的是喷灌或者漫灌的方式，耗水量高，而采用滴灌的方式虽然能够节约水资源，但是由于单根滴管覆盖范围小，因此需要在作业区域内排布多根滴管，成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在但是现有的施肥灌溉设备大多是人工操作，难以实现对施肥和灌溉量的精准控制，同时人工操作效率低、成本高，不适用大规模农作物培育；另外现有的灌溉设备大多采用的是喷灌或者漫灌的方式，耗水量高，而采用滴灌的方式虽然能够节约水资源，但是由于单根滴管覆盖范围小，因此需要在作业区域内排布多根滴管，成本高的缺点，而提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，包括底座，所述底座上固定安装有竖直设置的桶体，所述桶体上安装有桶盖，所述桶盖上可转动安装有伸入桶体中的搅拌轴，且所述搅拌轴与桶体同轴设置，所述桶盖上还可转动安装有平行于搅拌轴设置的第一传动轴，所述第一传动轴与搅拌轴传动连接，所述桶盖上还贯穿设置有伸入桶体内底部的吸水管，且所述吸水管平行于搅拌轴设置，所述吸水管还固定连接在桶盖上，所述吸水管顶端穿过桶盖后连接有压水机模块，所述压水机模块与第一传动轴传动连接；
所述压水机模块一侧设置有与之对应的滴灌模块，所述滴灌模块包括水槽，所述水槽底部表面固定安装有与之内部相连通的两个弯管，每个所述弯管内均插设有一个与之相连通的滴管，且两个所述滴管相互平行设置，所述水槽下方设置有与之对应的第一齿条，所述第一齿条下方设置有滑块，所述第一齿条分别与水槽、滑块固定连接，所述滑块上贯穿设置有相互平行的若干个导杆，且每个所述导杆均平行于第一齿条设置，所述导杆的两侧末端分别固定连接在一个侧板，所述侧板固定连接在底座上，所述第一齿条一侧设置有与之啮合的第二齿轮，所述第二齿轮上固定安装有与之同轴设置的第四传动轴，所述第四传动轴可转动安装在横板上，所述横板通过竖板固定连接在顶盖上，所述第三传动轴通过往复运动机构与第一传动轴传动连接；
所述桶体上固定设有与之内部相连通的投料管，所述第二传动轴传动连接电动机，所述电动机电性连接有物联网控制模块，所述物联网控制模块电性连接有上位机。
优选的，所述压水机模块包括筒体、第二传动轴、第三传动轴，所述第二传动轴与第三传动轴相互平行设置，所述吸水管顶端固定安装有与之相连通的筒体，所述筒体内安装有活塞，所述活塞上开设有连通孔，所述连通孔上安装有可向活塞上方开启的单向阀门，所述活塞下方的筒体内放置有挡水珠，所述活塞上的筒体上固定设有与之内部相连通的排水管，且所述排水管末端始终置于水槽正上方，所述活塞上方固定连接有竖杆，所述竖杆通过曲柄连杆机构与第三传动轴传动连接，所述第三传动轴与第二传动轴传动连接，所述第二传动轴与第一传动轴传动连接。
优选的，所述往复运动机构包括第一齿轮，所述第四传动轴上固定安装有与之同轴设置的第一齿轮，所述第一齿轮一侧设置有与之啮合的第二齿条，所述第二齿条通过凸轮机构与搅拌轴传动连接；
所述凸轮机构包括凸轮，所述搅拌轴顶端固定安装有凸轮，所述凸轮与竖板之间设置有与之相接触的推板，所述推板外侧面上固定安装有若干个相互平行的插杆，所述插杆均平行于第二齿条设置，所述插杆外侧末端均向外延伸直至贯穿竖板，所述插杆的外侧末端均固定连接在同一个固定板上，所述固定板固定连接在第二齿条上，所述竖板与推板之间的插杆上均套设有一个弹簧
优选的，所述水槽上部固定设有与之内部相连通的连通管，所述桶体上部固定设有与之内部相连通的进料管，所述进料管置于连通管下方，所述连通管与进料管之间通过软管相连通。
优选的，所述桶体底部固定设有朝向吸水管设置的斜坡。
本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，有益效果在于：通过设置上位机、物联网控制模块，操作人员将可以通过上位机控制物联网控制模块远程开启电动机，从而可以实现对施肥灌溉的精准化控制，更适用于大规模农作物培育；通过设置压水机模块、滴灌模块，可以利用压水机模块将桶体中的水或者水肥抽出，然后排入至滴灌模块中，以利用滴灌模块对农作物进行滴灌，施肥和灌溉效果更好，同时节约水资源，另外滴灌模块上的水槽可以做直线往复运动，从而带动其上设置的滴管做直线往复运动，进而可以在其运动的过程中对大范围的农作物进行滴灌，不需要设置很多根滴管，成本更低；通过设置与电动机联动的搅拌轴、压水机模块、滴管模块，可以利用一个电动机同步驱动搅拌轴、压水机模块、滴灌模块运转，不需要布置多个动力源，制造成本更低，后期维护更加的方便。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的结构示意图一；
图2为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的结构示意图二；
图3为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的压水机模块结构示意图一；
图4为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的压水机模块结构示意图二；
图5为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的桶体内部结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的筒体内部结构示意图；
图7为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的滴灌模块结构示意图一；
图8为本发明提出的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备的滴灌模块结构示意图二；
图9为图3的A处局部结构示意图；
图10为图4的B处局部结构示意图。
图中：桶体1、桶盖2、搅拌轴3、第一传动轴4、吸水管5、筒体6、挡水珠7、活塞8、竖杆9、排水管10、连杆11、第二传动轴12、第三传动轴13、曲柄14、固定架15、水槽16、滑块17、导杆18、侧板19、第一齿条20、弯管21、滴管22、连通管23、软管24、凸轮25、推板26、竖板27、插杆28、弹簧29、固定板30、第二齿条31、横板32、第四传动轴33、第一齿轮34、第二齿轮35、投料管36、进料管37、电动机38、底座39。
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。
实施例1
参照图1-10，一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，包括底座39，底座39上固定安装有竖直设置的桶体1，桶体1上安装有桶盖2，桶盖2上可转动安装有伸入桶体1中的搅拌轴3，且搅拌轴3与桶体1同轴设置，桶盖2上还可转动安装有平行于搅拌轴3设置的第一传动轴4，第一传动轴4与搅拌轴3传动连接，桶盖2上还贯穿设置有伸入桶体1内底部的吸水管5，且吸水管5平行于搅拌轴3设置，吸水管5还固定连接在桶盖2上，吸水管5顶端穿过桶盖2后连接有压水机模块，压水机模块与第一传动轴4传动连接；搅拌轴3的主要作用在于，一方面可以在桶体1中注入水肥时，对水肥进行搅拌，以将水肥搅匀，另一方面其可以驱动滴灌模块运转。
压水机模块一侧设置有与之对应的滴灌模块，滴灌模块包括水槽16，水槽16底部表面固定安装有与之内部相连通的两个弯管21，每个弯管21内均插设有一个与之相连通的滴管22，且两个滴管22相互平行设置，水槽16下方设置有与之对应的第一齿条20，第一齿条20下方设置有滑块17，第一齿条20分别与水槽16、滑块17固定连接，滑块17上贯穿设置有相互平行的若干个导杆18，且每个导杆18均平行于第一齿条20设置，导杆18的两侧末端分别固定连接在一个侧板19，侧板19固定连接在底座39上，第一齿条20一侧设置有与之啮合的第二齿轮35，第二齿轮35上固定安装有与之同轴设置的第四传动轴33，第四传动轴33可转动安装在横板32上，横板32通过竖板27固定连接在顶盖2上，第四传动轴33通过往复运动机构与搅拌轴3传动连接；滴管22为长直管，其下部沿其长度方向开设有若干个均匀分布的滴孔，滴管22的长度不限，可以根据其所需覆盖的农作物种植区域大小而定。
桶体1上固定设有与之内部相连通的投料管37，第一传动轴4传动连接电动机38，电动机38电性连接有物联网控制模块，物联网控制模块电性连接有上位机。
压水机模块包括筒体6、第二传动轴12、第三传动轴13，第二传动轴12与第三传动轴13相互平行设置，吸水管5顶端固定安装有与之相连通的筒体6，筒体6内安装有活塞8，活塞8上开设有连通孔，连通孔上安装有可向活塞8上方开启的单向阀门，活塞8下方的筒体6内放置有挡水珠7，活塞8上的筒体6上固定设有与之内部相连通的排水管10，且排水管10末端始终置于水槽16正上方，活塞8上方固定连接有竖杆9，竖杆9通过曲柄连杆机构与第三传动轴13传动连接，第三传动轴13与第二传动轴12传动连接，第二传动轴12与第一传动轴4传动连接。第二传动轴12垂直于第一传动轴4设置。曲柄连杆机构包括连杆11、曲柄14，第三传动轴13上固定安装有曲柄14，曲柄14与竖杆9之间安装有连杆11。压水机模块的作用主要是不断的将桶体1内的物料抽出，其中挡水珠7的直径要大于筒体6底部与吸水管5连通的贯通孔孔径，活塞8与筒体6过盈配合，在水槽16做直线运动的过程中，需要保持排水管10始终对准水槽16的一部分，从而使得排出管10排出的水或者水肥能够始终落入到水槽16中。
往复运动机构包括第一齿轮34，第四传动轴33上固定安装有与之同轴设置的第一齿轮34，第一齿轮34一侧设置有与之啮合的第二齿条31，第二齿条31通过凸轮机构与搅拌轴3传动连接；凸轮机构包括凸轮25，搅拌轴3顶端固定安装有凸轮25，凸轮25与竖板27之间设置有与之相接触的推板26，推板26外侧面上固定安装有若干个相互平行的插杆28，插杆28均平行于第二齿条31设置，插杆28外侧末端均向外延伸直至贯穿竖板27，插杆28的外侧末端均固定连接在同一个固定板30上，固定板30固定连接在第二齿条31上，竖板27与推板26之间的插杆28上均套设有一个弹簧29
桶体1底部固定设有朝向吸水管5设置的斜坡。桶体1内的水或者水肥水位低时，当吸管5所处位置的高度高于桶体1底部其它位置或者与其平齐时，吸管5无法将所有的水或者水肥吸出，而斜坡的设置主要是为了使得桶体1内的物料能够在重力作用下向吸管5处聚集，从而可以最大程度的将水或者水肥吸出。
本发明在使用时，操作人员将水或者水肥预先注入桶体1中，当需要进行施肥或者灌溉时，操作人员操作上位机控制物联网控制模块远程开启电动机38，电动机38驱动搅拌轴3对桶体1中的物料进行旋转，于此同时电动机38还驱动压水机模块运转，从而将桶体1中的物料不断的抽出并排入至滴灌模块中进行滴灌，于此同时搅拌轴3还同步驱动滴灌模块运转，滴灌模块中的水槽16在运转过程中不断的做直线往复运动，从而对大范围的农作物进行滴灌作业。
实施例2
参照图1-10，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，水槽16上部固定设有与之内部相连通的连通管23，桶体1上部固定设有与之内部相连通的进料管37，进料管37置于连通管23下方，连通管23与进料管37之间通过软管24相连通。软管24一端连接在连通管23上，另一端插设在进料管37上。
在实施例1中，当从压水机模块中抽出的水或者水肥排出至水槽16中的过程中，当水槽16中的水或者水肥来不及从滴管22中排出，会导柱水槽16中的水或者水肥越积越多，最终可能会溢出，因此设置有位于水槽16上部的连通管23，当水槽中的水或者水肥上升至连通管23处时，其会通过连通管23流出，然后经由软管24注入进料管37中，最后通过进料管37注入桶体1中，这样就可以有效避免发生水或者水肥溢出的情况，减少了浪费。
本发明的总体工作流程如下：
S1、首先将本设备固定安装在农作物种植区域，并使得两个滴管灌22对准农作物
S2、在对农作物进行灌溉前，操作人员预先将水或者水肥通过投料管37注入桶体1中，当进行灌溉作业时，操作人员可以通过上位机模块远程控制物联网控制模块开启电动机38。
S3、电动机38驱动搅拌轴3旋转，搅拌轴3通过齿轮传动的方式驱动搅拌轴3旋转，在桶体1中是水肥时，搅拌轴3对桶体1中的水肥进行搅拌，从而将水肥搅匀，以防止水肥中的物质沉淀；
同时搅拌轴3通过锥齿轮传动的方式驱动第二传动轴12旋转，第二传动轴12通过链轮传动的方式驱动第三传动轴13旋转，第三传动轴13带动曲柄14旋转，曲柄14在运动的过程中通过连杆11带动竖杆9做竖直方向上的直线往复运动，竖杆9带动活塞8在筒体6内做直线往复运动，从而不断的通过吸水管5将桶体1内的水或者水肥抽入筒体6中，并从筒体6上部的排水管10中排出；
从排水管10中排出的水或者水肥流入其下方与之对应的水槽16中，水槽16中盛装的水或者水肥通过弯管21流入其下方设置的两个滴管22中，然后通过滴管22下方设置的孔洞滴出，从而对农作物进行滴灌；
S4、在滴管22进行滴灌的同时，搅拌轴3带动凸轮机构运转，搅拌轴3首先带动凸轮25旋转，凸轮25旋转的过程中，通过与弹簧29相配合不断的推动与之接触的推板26沿着插杆28做直线往复运存，进而带动固定板30做直线往复运动，固定板30带动第二齿条31做直线往复运行，第二齿条31驱动与之啮合的第一齿轮34周期性正反转，第一齿轮34通过第四传动轴33带动第二齿轮35周期性正反转，第二齿轮35驱动与之啮合的第一齿条20沿着导杆18做直线往复运运动，第一齿条20同步带动水槽16做直线往复运动，水槽16则带动其上设置的两个滴管22做直线往复运动，在滴管滴管22做直线往复运动的同时，滴管22可以对其经过的农作物区域进行滴灌，从而可以实现对大范围农作的覆盖，滴管效果更均匀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，包括底座(39)，其特征在于，所述底座(39)上固定安装有竖直设置的桶体(1)，所述桶体(1)上安装有桶盖(2)，所述桶盖(2)上可转动安装有伸入桶体(1)中的搅拌轴(3)，且所述搅拌轴(3)与桶体(1)同轴设置，所述桶盖(2)上还可转动安装有平行于搅拌轴(3)设置的第一传动轴(4)，所述第一传动轴(4)与搅拌轴(3)传动连接，所述桶盖(2)上还贯穿设置有伸入桶体(1)内底部的吸水管(5)，且所述吸水管(5)平行于搅拌轴(3)设置，所述吸水管(5)还固定连接在桶盖(2)上，所述吸水管(5)顶端穿过桶盖(2)后连接有压水机模块，所述压水机模块与第一传动轴(4)传动连接；
所述压水机模块一侧设置有与之对应的滴灌模块，所述滴灌模块包括水槽(16)，所述水槽(16)底部表面固定安装有与之内部相连通的两个弯管(21)，每个所述弯管(21)内均插设有一个与之相连通的滴管(22)，且两个所述滴管(22)相互平行设置，所述水槽(16)下方设置有与之对应的第一齿条(20)，所述第一齿条(20)下方设置有滑块(17)，所述第一齿条(20)分别与水槽(16)、滑块(17)固定连接，所述滑块(17)上贯穿设置有相互平行的若干个导杆(18)，且每个所述导杆(18)均平行于第一齿条(20)设置，所述导杆(18)的两侧末端分别固定连接在一个侧板(19)，所述侧板(19)固定连接在底座(39)上，所述第一齿条(20)一侧设置有与之啮合的第二齿轮(35)，所述第二齿轮(35)上固定安装有与之同轴设置的第四传动轴(33)，所述第四传动轴(33)可转动安装在横板(32)上，所述横板(32)通过竖板(27)固定连接在顶盖(2)上，所述第四传动轴(33)通过往复运动机构与搅拌轴(3)传动连接；
所述桶体(1)上固定设有与之内部相连通的投料管(37)，所述第一传动轴(4)传动连接有电动机(38)，所述电动机(38)电性连接有物联网控制模块，所述物联网控制模块电性连接有上位机。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，其特征在于，所述压水机模块包括筒体(6)、第二传动轴(12)、第三传动轴(13)，所述第二传动轴(12)与第三传动轴(13)相互平行设置，所述吸水管(5)顶端固定安装有与之相连通的筒体(6)，所述筒体(6)内安装有活塞(8)，所述活塞(8)上开设有连通孔，所述连通孔上安装有可向活塞(8)上方开启的单向阀门，所述活塞(8)下方的筒体(6)内放置有挡水珠(7)，所述活塞(8)上的筒体(6)上固定设有与之内部相连通的排水管(10)，且所述排水管(10)末端始终置于水槽(16)正上方，所述活塞(8)上方固定连接有竖杆(9)，所述竖杆(9)通过曲柄连杆机构与第三传动轴(13)传动连接，所述第三传动轴(13)与第二传动轴(12)传动连接，所述第二传动轴(12)与第一传动轴(4)传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，其特征在于，所述往复运动机构包括第一齿轮(34)，所述第四传动轴(33)上固定安装有与之同轴设置的第一齿轮(34)，所述第一齿轮(34)一侧设置有与之啮合的第二齿条(31)，所述第二齿条(31)通过凸轮机构与搅拌轴(3)传动连接；
所述凸轮机构包括凸轮(25)，所述搅拌轴(3)顶端固定安装有凸轮(25)，所述凸轮(25)与竖板(27)之间设置有与之相接触的推板(26)，所述推板(26)外侧面上固定安装有若干个相互平行的插杆(28)，所述插杆(28)均平行于第二齿条(31)设置，所述插杆(28)外侧末端均向外延伸直至贯穿竖板(27)，所述插杆(28)的外侧末端均固定连接在同一个固定板(30)上，所述固定板(30)固定连接在第二齿条(31)上，所述竖板(27)与推板(26)之间的插杆(28)上均套设有一个弹簧(29)。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，其特征在于，所述水槽(16)上部固定设有与之内部相连通的连通管(23)，所述桶体(1)上部固定设有与之内部相连通的进料管(37)，所述进料管(37)置于连通管(23)下方，所述连通管(23)与进料管(37)之间通过软管(24)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业用施肥灌溉设备，其特征在于，所述桶体(1)底部固定设有朝向吸水管(5)设置的斜坡。
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