CN114304118B - 一种农业智能化轨道喷洒装置及喷洒控制方法 - Google Patents

Abstract

一种农业智能化轨道喷洒装置，包括：喷杆、水箱、导向轮组件、摆动装置、控制系统、底盘；其中，导向轮组件设置于底盘的底端，并与轨道相配合连接；喷杆、水箱、摆动装置、控制系统均设置于底盘的上端面；喷杆与摆动装置、水箱相连接，以实现将水箱中的喷洒液体通过喷杆进行喷洒，并通过摆动装置调整喷洒位置；控制系统与水箱、摆动装置相连接，以实现对喷洒过程的控制；控制系统包括环境信息识别模块和执行模块；环境信息识别模块用于接收并判断传感器检测到的环境信息；执行模块接收环境信息识别模块反馈的环境信息并决定是否执行喷洒操作。

Description

一种农业智能化轨道喷洒装置及喷洒控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种农业智能化轨道喷洒装置及喷洒控制方法。

背景技术

当前农作物的农药喷洒和水肥喷洒一般依赖于人工喷洒或者无人机喷洒，人工喷洒只能携带简单的喷洒设备对作业区域农作物进行喷洒，这种喷洒方式不仅喷洒效率低，而且喷洒人员在喷洒农药时容易造成中毒，特别是丘陵地带，地形复杂，增加人员作业难度和工作量；无人机喷洒采用定点悬空在作物上方的方式进行喷洒，无人机喷洒只能携带有限量的农药或者水肥液体，需要频繁补充喷洒液体，并且无人机只能进行一个区域大致的喷洒作业，喷洒效果不够精细和全面。这两种喷洒作业的方式都容易受地形，特殊天气的限制，无法适应现代农业智能化，精细化发展得要求。

发明内容

本发明提出一种农业智能化轨道喷洒装置及喷洒控制方法，以解决上述提到的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种农业智能化轨道喷洒装置，包括：

喷杆、水箱、导向轮组件、摆动装置、控制系统、底盘；

其中，所述导向轮组件设置于所述底盘的底端，并与轨道相配合连接；

所述喷杆、所述水箱、所述摆动装置、所述控制系统均设置于所述底盘的上端面；

所述喷杆与所述摆动装置、所述水箱相连接，以实现将水箱中的喷洒液体通过所述喷杆进行喷洒，并通过所述摆动装置调整喷洒位置；

所述控制系统与所述水箱、所述摆动装置相连接，以实现对喷洒过程的控制；

所述控制系统包括环境信息识别模块和执行模块；

所述环境信息识别模块用于接收并判断传感器检测到的环境信息；

所述执行模块接收所述环境信息识别模块反馈的环境信息并决定是否执行喷洒操作；

所述控制系统与移动终端相连接。

进一步地，所述摆动装置包括主控板盒、旋转盘、喷杆固定管、升降机构；

所述旋转盘、所述喷杆固定管、所述升降机构均设于所述主控板盒的上端面；

所述旋转盘的下端面设有旋转电机，所述旋转电机与所述旋转盘相连接，带动所述旋转盘转动；

所述喷杆固定管与所述喷杆相连接；

所述喷杆固定管与所述升降机构之间设有连接杆，所述升降机构通过所述连接杆带动所述喷杆固定管摆动。

进一步地，所述升降机构包括丝杆电机、联轴器、导向柱、丝杆；

所述丝杆电机通过联轴器与所述丝杆连接；

所述导向柱设于所述丝杆的两侧；

所述丝杆与所述导向柱上适配连接有滑块，所述连接杆一端与所述滑块连接一端与所述喷杆固定管连接。

进一步地，所述主控板盒还设有光电限位开关。

进一步地，所述水箱顶部设有液面监测装置。

进一步地，所述水箱还设有水箱箍件，所述水箱通过所述水箱箍件与所述底盘相连接。

进一步地，所述控制系统设有流量计和分流管；

所述流量计和所述分流管均与所述喷杆相连接。

进一步地，所述控制系统还设有水泵和控制阀站；

所述水泵和控制阀站均与喷杆、所述水箱相连接。

一种农业智能化轨道喷洒装置的喷洒控制方法，包括以下步骤：

动力车头沿轨道移动至需要喷洒的位置；

通过传感器检测周围环境；

环境信息识别模块识别到环境一切正常；

执行模块接收到执行喷洒操作的指令；

检测水箱、摆动装置的使用情况；

控制摆动装置摆动至喷洒前的开始位置；

控制系统将水箱中的喷洒液体通过喷杆进行喷洒。

本发明的有益效果为：

通过运载车在轨道上行进的方式来适应不同地形的农药喷洒，能够通过移动终端进行控制，减少了操作人员与农药等危险液体的接触，保证了人员的安全。通过水箱储存大量喷洒液体，可连续不间断的进行喷洒作业，喷洒作业简单灵活，大大提高了农作物的喷洒效率，也减小了操作人员的工作量。

附图说明

图1为一种农业智能化轨道喷洒装置的立体结构图；

图2为一种农业智能化轨道喷洒装置的立体结构细节图；

图3为一种农业智能化轨道喷洒装置另一角度的立体结构图；

图4为喷洒控制方法的步骤图；

图5为控制系统的连接关系图。

1、喷杆；2、水箱；3、导向轮组件；4、摆动装置；5、控制系统；6、底盘；7、喷管；8、喷头；9、连接杆；10、喷杆固定管；11、液面监测装置；12、水箱箍件；13、丝杆电机；14、联轴器；15、机械限位块；16、导向柱；17、丝杆；18、旋转盘；19、光电限位开关；20、旋转电机；21、主控板盒；22、流量计；23、分流管；24、水泵；25、控制阀站。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-3所示，一种农业智能化轨道喷洒装置，包括：

喷杆1、水箱2、导向轮组件3、摆动装置4、控制系统5、底盘6；

其中，导向轮组件3设置于底盘6的底端，并与轨道相配合连接；

喷杆1、水箱2、摆动装置4、控制系统5均设置于底盘6的上端面；

喷杆1与摆动装置4、水箱2相连接，以实现将水箱2中的喷洒液体通过喷杆1进行喷洒，并通过摆动装置4调整喷洒位置；

控制系统5与水箱2、摆动装置4相连接，以实现对喷洒过程的控制；

控制系统5包括环境信息识别模块和执行模块；

环境信息识别模块用于接收并判断传感器检测到的环境信息；

执行模块接收环境信息识别模块反馈的环境信息并决定是否执行喷洒操作；

控制系统5与移动终端相连接。

具体而言，小车的底盘6通过动力车头的牵引在轨道上进行移动，动力车头拉着喷洒小车到喷洒作业区域进行喷洒作业，动力车头布置有许多传感器，比如：双目摄像机，超声波探测器，陀螺仪等传感设备。这些传感设备在主控程序的的协调控制下，将实时感态喷洒周围环境情况，根据具体情况(如：树间距，喷洒前方是否存在障碍等)给智能喷洒小车传输指令。而控制系统5中的环境信息识别模块将综合评估传感器所检测到的环境数据，当周围环境一切正常，动力车头会停在需要喷洒位置，给智能喷洒小车的控制系统5传输可以喷洒指令，当控制系统5中的执行模块接收到喷洒指令后，会开始对设备进行检查，当设备零部件均正常时，控制系统5可控制工作部件进行喷洒操作。需要说明的是，控制系统5与移动终端相连接，可在移动终端，如手机等，对控制系统5进行操作，获取检测数据并控制喷洒操作。

可选的，摆动装置4包括主控板盒21、旋转盘18、喷杆固定管10、升降机构；

旋转盘18、喷杆固定管10、升降机构均设于主控板盒21的上端面；

旋转盘18的下端面设有旋转电机20，旋转电机20与旋转盘18相连接，带动旋转盘18转动；

喷杆固定管10与喷杆1相连接；

喷杆固定管10与升降机构之间设有连接杆9，升降机构通过连接杆9带动喷杆固定管10摆动。

喷杆固定管10在升降机构的带动下，进行摆动，从而调整喷杆1的喷洒位置，摆动装置4与控制系统5进行连接，并可通过移动终端进行控制，旋转电机20带动旋转盘18进行转动，从而让喷杆1进行转动，进一步调整喷洒位置。

可选的，升降机构包括丝杆电机13、联轴器14、导向柱16、丝杆17；

丝杆电机13通过联轴器14与丝杆17连接；

导向柱16设于丝杆17的两侧；

丝杆17与导向柱16上适配连接有滑块，连接杆9一端与滑块连接一端与喷杆固定管10连接。

在一些实施例中，丝杆电机13带动丝杆17转动，从而使得滑块在导向柱16和丝杆17上进行移动，从而带动喷杆固定管10进行摆动。

可选的，主控板盒21还设有光电限位开关19。

光电限位开关19能够捕捉喷洒结构4中喷杆1，丝杆17情况，以及丝杆电机13和旋转电机20情况，对这些零件是否处于正常状态进行检测。

可选的，水箱2顶部设有液面监测装置11。

液面监测装置11能够检测带水箱内喷洒液体的情况。

在控制系统5接收到可以喷洒的指令后，液面监测装置11能够检测带水箱内喷洒液体的情况，先确保水箱内喷洒液体处于正常情况再控制进行喷洒操作。

可选的，水箱2还设有水箱箍件12，水箱2通过水箱箍件12与底盘6相连接。

水箱2通过水箱箍件12能够稳固地连接在底盘6上。

可选的，控制系统5设有流量计22和分流管23；

流量计22和分流管23均与喷杆1相连接。

流量计22能够统计喷洒液的流量，分流管23能够将水箱2中的喷洒液分散到喷杆1不同的管道中。流量计22和分流管23均与控制系统5相连接，受控制系统5控制。

可选的，控制系统5还设有水泵24和控制阀站25；

水泵24和控制阀站25均与喷杆1、水箱2相连接。

水泵24能够将水箱2中的喷洒液体抽离至喷杆1进行喷洒，控制阀站25可控制喷洒路径的开闭。水泵24和控制阀站25都可通过控制系统5进行控制。

一种农业智能化轨道喷洒装置的喷洒控制方法，包括以下步骤：

动力车头沿轨道移动至需要喷洒的位置；

通过传感器检测周围环境；

环境信息识别模块识别到环境一切正常；

执行模块接收到执行喷洒操作的指令；

检测水箱、摆动装置的使用情况；

控制摆动装置摆动至喷洒前的开始位置；

控制系统将水箱中的喷洒液体通过喷杆进行喷洒。

在一些具体的实施过程中，智能喷洒小车采用动力车头牵引运动的方式进行运动，动力车头不仅为智能喷洒小车提供运动的牵引力和喷洒装置需要的电力，而且动力车头上装了大量的传感器，比如：双目摄像机，超声波探测器，陀螺仪等传感设备。这些传感设备在主控程序的的协调控制下，将实时感态喷洒周围环境情况，根据具体情况(如：树间距，喷洒前方是否存在障碍等)给智能喷洒小车传输指令。当周围环境一切正常，动力车头会停在需要喷洒位置，给智能喷洒小车控制系统5传输可以喷洒指令。智能喷洒小车的控制系统5接收指令后，先通过水箱液位检测装置11检测水箱2液体情况，同时通过光电限位开关19捕捉喷杆1，丝杆17的情况，以及丝杆电机13和旋转电机20的情况。一切正常情况下，智能喷洒小车的控制系统5控制摆动装置4工作到喷洒前的开始位置，然后控制系统5各个工作部件进行喷洒操作，如：控制水泵24开始抽取水箱2中的喷洒液体，此时，流量计22，控制阀站25等元件也开始工作，喷洒液体在水泵24的作用下，经流量计22、水泵24、分流管23、控制阀站25、喷杆1，最后作用与喷头雾化液体完成喷洒。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于，包括：

喷杆（1）、水箱（2）、导向轮组件（3）、摆动装置（4）、控制系统（5）、底盘（6）；

其中，所述导向轮组件（3）设置于所述底盘（6）的底端，并与轨道相配合连接；

所述喷杆（1）、所述水箱（2）、所述摆动装置（4）、所述控制系统（5）均设置于所述底盘（6）的上端面；

所述喷杆（1）与所述摆动装置（4）、所述水箱（2）相连接，以实现将水箱（2）中的喷洒液体通过所述喷杆（1）进行喷洒，并通过所述摆动装置（4）调整喷洒位置；

所述控制系统（5）与所述水箱（2）、所述摆动装置（4）相连接，以实现对喷洒过程的控制；

所述控制系统（5）包括环境信息识别模块和执行模块；

所述环境信息识别模块用于接收并判断传感器检测到的环境信息；

所述执行模块接收所述环境信息识别模块反馈的环境信息并决定是否执行喷洒操作；

所述控制系统（5）与移动终端相连接；

所述摆动装置（4）包括主控板盒（21）、旋转盘（18）、喷杆固定管（10）、升降机构；

所述旋转盘（18）、所述喷杆固定管（10）、所述升降机构均设于所述主控板盒（21）的上端面；

所述旋转盘（18）的下端面设有旋转电机（20），所述旋转电机（20）与所述旋转盘（18）相连接，带动所述旋转盘（18）转动；

所述喷杆固定管（10）与所述喷杆（1）相连接；

所述喷杆固定管（10）与所述升降机构之间设有连接杆（9），所述升降机构通过所述连接杆（9）带动所述喷杆固定管（10）摆动；

所述升降机构包括丝杆电机（13）、联轴器（14）、导向柱（16）、丝杆（17）；

所述丝杆电机（13）通过联轴器（14）与所述丝杆（17）连接；

所述导向柱（16）设于所述丝杆（17）的两侧；

所述丝杆（17）与所述导向柱（16）上适配连接有滑块，所述连接杆（9）一端与所述滑块连接， 一端与所述喷杆固定管（10）连接。

2.根据权利要求1所述的一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于：

所述主控板盒（21）还设有光电限位开关（19）。

3.根据权利要求1所述的一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于：

所述水箱（2）顶部设有液面监测装置（11）。

4.根据权利要求1所述的一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于：

所述水箱（2）还设有水箱箍件（12），所述水箱（2）通过所述水箱箍件（12）与所述底盘（6）相连接。

5.根据权利要求1所述的一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于：

所述控制系统（5）设有流量计（22）和分流管（23）；

所述流量计（22）和所述分流管（23）均与所述喷杆（1）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种农业智能化轨道喷洒装置，其特征在于：

所述控制系统（5）还设有水泵（24）和控制阀站（25）；

所述水泵（24）和控制阀站（25）均与喷杆（1）、所述水箱（2）相连接。

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