CN204969074U - 自走式温室风幕型静电喷雾车 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型公开了一种自走式温室风幕型静电喷雾车，包括车轮上的车架、支撑架、导轨、可调供药系统、可调供风系统、锂电池、差速驱动器、行走电机、</b><b>DC-DC</b><b>降压电源模块、高压静电发生器、静电喷头、上位机、电磁阀、高分辨率相机、远程手机终端；车架与支撑架固定，锂电池、差速驱动器和行走电机固定在喷雾车底板上；导轨、</b><b>DC-DC</b><b>降压电源模块、高压静电发生器固定在支撑架上；可调供药系统、可调供风系统安装在导轨上，高分辨率相机位于喷雾车顶部与上位机、电磁阀依次相连控制施药量。实用新型将远程控制技术、图像处理技术和风送静电施药结合，荷电效果好，静电吸附力强，与传统风送方式相比较具有喷洒质量好，喷液量分布均匀的优点。</b><b></b>

Description

自走式温室风幕型静电喷雾车

所属技术领域

本实用新型属于植保机械技术领域，涉及一种自走式风幕型静电喷雾车，特别涉及一种集静电喷雾技术、虫害自动识别、手机远程视频监控技术与一体的温室内作物虫害防治的自走式风幕型静电喷雾车。

背景技术

温室是一个相对密闭的空间，温室施药的难度较大田作业要高得多，如果采用传统的人工喷药方式，存在以下缺点：(1)工作效率低，人员劳动量大；(2)雾滴沉积效果差，液滴难以有效吸附至植株叶片的背部，农药利用率低；(3)喷洒质量不好，喷液量分布不均匀，液滴难以有效到达植株根部，造成农药的大量浪费；(4)温室内空气流动性差，可能造成工作人员因施药中毒，危害其身体健康。

发明内容

要解决的技术问题：

本实用新型为了克服上述温室喷雾施药中所存在的问题，开发了一种集合高压静电技术，风幕式风送雾化、高清图像监控技术于一体的自走式风幕型静电喷雾车。

本实用新型通过以下技术方案实现：

该系统包括车轮上的车架、支撑架、导轨、可调供药系统、可调供风系统、锂电池、高压静电发生器、高压静电喷头、上位机、电磁阀和高分辨率相机；导轨设置于支撑架上可自由调节高度、可调供药系统和可调供风系统安装在导轨上，位于导轨右侧位置；锂电池、DC-DC降压电源模块、高压静电发生器、上位机、电磁阀安装在喷雾车壳体内。

高分辨率相机置于支撑架的顶部并与上位机相连。上位机包括运动控制模块、图像处理模块、数据库、神经网络模块、显示和通信模块。

提前24小时在温室内放置粘虫板。

将粘虫板放至高分辨率相机前方进行拍照，所拍图片传送至上位机。

上位机中的图像处理模块对接收到的图片进行处理，识别粘虫板上各只害虫形态特征值并传输给上位机中的数据库。

上位机中的数据库，存储图像处理模块发送来的各只害虫形态特征值和神经网络模块的虫害分级结果。

上位机的神经网络模块，依次调用数据库中各只害虫形态特征值，将形态特征值组成的特征向量作为神经网络模块的输入值，通过事先训练好的神经网络模型进行训练，得到分类结果，并将结果存储在数据库中；统计分类后的各类害虫数量信息，根据数量值推理出各类害虫密度，根据规定的防治方法指定控制策略，决策出是否使用药剂及静电喷雾装置中的电磁阀开启状态，并将处理结果发送给通信模块和显示模块。

上位机的通信模块，通过3G网络将分级信息无线传输至远程手机终端，同时接收远程手机终端的控制命令并负责和单片机之间的串口通信。

一键开启、闭合功能。操控者点击上位机中“启动”按钮，上位机按照设定好的程序控制单片机先打开直流隔膜泵喷雾，延时5秒待直流隔膜泵工作稳定后打开高压静电发生器；点击上位机中“停止”按钮，上位机按照设定好的程序控制单片机先关闭高压静电发生器，延时5秒后关闭直流隔膜泵。

本实用新型的可调供药系统包括药箱、药箱盖、过滤网、直流隔膜泵、电磁阀、液管和高压静电喷头。药箱设置于车架上，药箱盖均位于药箱的顶部，过滤网位于药箱的进液口的上端。出液口位于药箱最底端，通过管路连接至直流隔膜泵的进液口，直流隔膜泵的出液口通过软橡胶管连接至液管的进液口，液管的另一端封死，通过两个带座轴承固定于U型支架上，每隔60cm安装高压静电喷头。直流隔膜泵设有回液口，通过管路连接至电磁阀，由电磁阀控制流量将多余药液送回药箱侧面的回液口。直流隔膜泵置于药箱的后方，固定于车架上。

本实用新型的可调供风系统包括直流无刷风机、风管、出风槽、两个轴承、推杆。直流无刷风机安装于喷雾车后方支架上，出风口通过软连接橡皮连接至风管的进风口。风管的另一端封死，沿径向开固定宽度的出风槽。风管导轨上液管的上方安装两个轴承，风管由两轴承固定。风管上套有塑料推板，电动推杆与风管上的塑料推板垂直安装，前端与推板通过固定铰链固定。

液管的转动支撑装置包括步进电机、连轴器、涡轮、蜗杆、两个无座轴承。蜗杆固定于两个无座轴承，和步进电机间通过联轴器连接，步进电机固定在滑块上。涡轮在蜗杆正上方与其紧密啮合，液管穿过涡轮中心圆孔并通过花键固定。

高压静电发生器置于喷雾车侧面，输入端与置于车架底部的DC-DC降压电源模块24V输出端连接，其中高压静输出负极通过高压静电线与高压静电喷头电源接头相连接，正极悬空或接地。

所述受控电器装置包括，行走电机、转向电机、刹车电动推杆、直流隔膜泵、直流无刷风机、高压静电发生器、风管电动推杆、液管转动电机、电磁阀。

所述行走机构包括：电池、差速驱动器、行走电机、方向盘、转向电机、运动控制模块、三个超声波传感器、单片机和刹车电动推杆。喷雾车沿地垄前进，三个超声波传感器分别位于喷雾车的两侧和前方；两侧的超声波传感器自动定位植株位置，自动纠偏。若连续三株植株检测不到信号，则判断为植株到头，按程序设置左转或右转进入下一垄；前方超声波传感器检测前方障碍，实现遇障控制刹车电动推杆停车。

所述远程手机终端包括无线通信模块、检测显示模块和控制模块。

无线通信模块通过3G网络建立Android手机应用程序与上位机通信模块间的通信，通过Socket编程访问上位机的IP及端口，接收上位机智能分级系统发送的虫害分级信息及数据流信号，人为决策后发送相应控制指令给上位机端的智能分级系统，完成对小车的控制。

检测显示模块负责接收上位机传输的视频、图像信号数据流，显示智能喷雾车行驶的运动状态及行驶速度、粘虫板上的虫害情况，并能够将信息通过图像或视频形式在Android手机界面上进行显示。

控制模块根据检测显示模块信息人工介入控制喷雾车的受控电器装置。

有益效果：

本实用新型提供的自走式温室风幕型静电喷雾车，喷洒质量好，喷液量分布均匀，液滴在风幕作用下有效到达植株根部，避免了农药的大量浪费；雾滴沉积好，可有效吸附至植株叶片的背部，保证农药的有效利用率；远程手机终端通过3G无线通信可遥控喷雾车起停、转向、出风量、风幕角度、喷雾量和喷雾角度，有效避免工作人员因施药中毒的状况，保证其身体健康。

附图说明

图1喷雾车结构示意图：

其中，1-高分辨率相机、2-液管、3-支撑架、4-车架、5-药箱、6-直流无刷风机、7-方向盘、8-上位机、9-直流隔膜泵、10-角度传感器、11-转向电机、12-大齿轮、13-锂电池、14-小齿轮、15-DC-DC降压电源模块、16-车轮、17-刹车踏板、18-刹车电动推杆、19-高压静电发生器、20-单片机、21-差速驱动器、22-喷雾车底板、23-行走电机、24-导轨、25-液管转动电机、26-导轨滑块、27-电源接头、28-高压静电喷头、29-风管、30-风管电动推杆、31-固定铰链、32-塑料推板；

图2可调可调供风系统、可调可调供药系统结构示意图：

其中，32-塑料推板、30-风管电动推杆、3-支撑架、25-液管转动电机、38-涡轮、39-带座轴承、2-液管、40-蜗杆、41-连轴器、29-风管、42-风管轴承、43-出风槽；

图3液路连接图：

其中，44-泵轴、45-输水管、5-药箱、46-回液管、47-电磁阀、48-泵体步进电机、49-压力表、50-泵体、51-手动电控两用控制开关、52-橡胶软管；

图4自行走结构示意图：

其中，4-车架、16-车轮、7-方向盘、37-地垄、10-角度传感器、23-行走电机、35-左侧超声波传感器、34-前方超声波传感器、36-植株、22-喷雾车底板、33-右侧超声波传感器；

图5自行走静电喷雾控制系统结构示意图：

其中，53-粘虫板、1-高分辨率相机、8-上位机、57-显示模块、58-运动控制模块、59-通信模块、60-远程手机终端、20-单片机、61-受控电器装置；

图6供电系统结构示意图：

其中，6-直流无刷风机、13-锂电池、21-差速驱动器、23-行走电机、30-风管电动推杆、18-刹车电动推杆、15-DC-DC降压电源模块、20-单片机、19-高压静电发电器、9-直流隔膜泵、11-转向电机、25-液管转动电机；

图7远程手机终端示意图：

其中，60-远程手机终端、62-无线通信模块、63-检测显示模块、64-控制模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：包括车轮(16)上的车架(4)、支撑架(3)、导轨(24)、可调供药系统、可调供风系统、锂电池(13)、DC-DC降压电源模块(15)、高压静电发生器(19)、高压静电喷头(28)、上位机(8)、电磁阀(47)、高分辨率相机(1)、远程手机终端(60)；车架(4)与支撑架(3)固定，导轨(24)、锂电池(13)、DC-DC降压电源模块(15)、高压静电发生器(19)固定在支撑架(3)上；可调供药系统、可调供风系统安装在导轨(24)上，高分辨率相机(1)位于喷雾车顶部与上位机(8)、电磁阀(47)依次相连控制施药量。

所述行走机构包括：电池(13)、差速驱动器(21)、行走电机(23)、方向盘(7)、转向电机(11)、运动控制模块(58)、三个超声波传感器(33)、(34)、(35)、单片机(20)和刹车电动推杆(18)。喷雾车沿地垄(37)前进，三个超声波传感器(33)、(34)、(35)分别位于喷雾车的两侧和前方；两侧的超声波传感器(33)、(35)自动定位植株位置，自动纠偏。若连续三株植株检测不到信号，则判断为植株到头，按程序设置左转或右转进入下一垄；前方超声波传感器(34)检测前方障碍，实现遇障控制刹车电动推杆(18)停车。

所述静电喷雾车的可调供药系统包括药箱(5)、直流隔膜泵(9)、输水管(45)、液管(2)、高压静电喷头(28)、两个带座轴承(39)。直流隔膜泵(9)安装于喷雾车后方支架下，进液口通过管路接至药箱(5)底部，出液口通过软橡胶管(52)连接至液管(2)的进液口。液管(2)的一端封死，每隔60cm安装高压静电喷头，液管通过两个带座轴承(39)固定于支撑架(3)上。可调供药系统可随导轨(24)上下移动。

所述转动支撑装置如图所示，包括液管转动电机(25)、连轴器(41)、涡轮(38)、蜗杆(40)、两个无座轴承(39)。蜗杆(40)固定于两个无座轴承(39)，和液管转动电机(25)间通过连轴器(41)连接，液管转动电机(25)固定在导轨滑块(26)上。涡轮(38)在蜗杆(40)正上方与其紧密啮合，液管(2)穿过涡轮(38)中心圆孔并通过花键固定。若需调整喷雾角度，液管转动电机(25)带动蜗杆(40)、涡轮(38)转动，则液管(2)改变相应的角度。

本实用新型的可调供风系统包括直流无刷风机(6)、风管(29)、出风槽(43)、两个轴承(42)、推杆(30)。直流无刷风机(6)安装于喷雾车后方支架上，出风口通过软连接橡皮连接至风管的进风口。风管(29)的另一端封死，沿径向开固定宽度的出风槽(43)。风管支架(3)上方安装两个轴承(42)，风管(29)由两个轴承(42)固定。风管(29)上套有塑料推板(32)，风管电动推杆(30)与风管(29)上的塑料推板(32)垂直安装，推杆前端与塑料推板(32)通过固定铰链(31)连接。可调供风系统可随导轨(24)上下移动。

本实用新型的供电系统：供电系统包括锂电池(13)和DC-DC降压电源模块(15)。锂电池优选天能48V、10Ah锂离子电池，供给系统能量，其续航时间为2小时。锂电池通过矩形固定框将固定于喷雾车底板(22)上。

本实用新型的电路连接为：锂电池(13)和DC-DC降压电源模块(15)之间通过导线连接。所述锂电池提供48V电压，通过差速驱动器(21)、行走电机(23)驱动小车行走并为直流无刷风机(6)供电。DC-DC降压电源模块(15)降压输出24V和5V电压作为直流隔膜泵(9)及高压静电发生器(19)、单片机(20)的电源。

高压静电发生的高压输出端通过高压引线连接至高压静电喷头(28)的电源接头(29)上。

本实用新型的液路连接为：药箱(5)的出液口通过管路接入直流隔膜泵(9)进液口，直流隔膜泵(9)的出液口通过橡胶软管(52)接入液管(2)的进液口，直流隔膜泵(9)的回液口连接至电磁阀(47)进液口，电磁阀(47)进液口连接至药箱(5)侧面的回液口。通过电磁阀(47)将多余药液返回药箱(5)。静电喷雾装置中，药液通过液管(2)接入到高压静电喷头(28)内。

提前24小时在温室内放置粘虫板(53)。

将粘虫板(53)放至高分辨率相机(1)前方进行拍照，所拍图片发送至上位机(8)。

上位机(8)中的图像处理模块(54)对接收到的图片进行处理，识别粘虫板(53)上各只害虫形态特征值并传输给上位机(8)中的数据库(55)；

上位机(8)中的数据库(55)，存储图像处理模块(54)发送来的各只害虫形态特征值和神经网络模块(56)的虫害分级结果。

上位机(8)的神经网络模块(56)，依次调用数据库(55)中各只害虫形态特征值，将形态特征值组成的特征向量作为神经网络模块(56)的输入值，通过事先训练好的神经网络模型进行训练，得到分类结果，并将结果存储在数据库(55)中；统计分类后的各类害虫数量信息，根据数量值推理出各类害虫密度，根据规定的防治方法指定控制策略，决策出是否使用药剂及静电喷雾装置中的电磁阀(47)开启状态，并将处理结果发送给通信模块(59)和显示模块(57)；

上位机(8)的通信模块(59)，通过3G网络将分级信息无线传输至远程手机终端(60)，同时接收远程手机终端(60)的控制命令并负责和单片机(20)之间的串口通信。

所述远程手机终端(60)包括无线通信模块(62)、检测显示模块(63)和控制模块(64)。

无线通信模块(62)通过3G网络建立Android手机应用程序与上位机(8)的通信模块(59)间的通信，通过Socket编程访问上位机的IP及端口，接收上位机智能分级系统发送的虫害分级信息及数据流信号，人为决策后发送相应控制指令给上位机端的智能分级系统，完成对小车的控制。

检测显示模块负责接收上位机(8)传输的视频、图像信号数据流，显示智能喷雾车行驶的运动状态及行驶速度、粘虫板(53)上的虫害情况，并能够将信息通过图像或视频形式在Android手机界面上进行显示。

控制模块根据检测显示模块信息人工介入控制喷雾车的受控电器装置。

准备工作完成后，将喷雾车移动至需要施药植株的行距中间。

工作时，喷雾车处于行走状态，操控者点击上位机(8)中“启动”按钮，启动直流隔膜泵(9)，药箱(5)的药液通过电磁阀(47)进入液管(2)，多余药液经直流隔膜泵(9)的回流口流回药箱(5)侧面的回液口。

延时5秒启动高压静电发生器(19)，使高压静电发生器(19)产生的高压静电通过高压引线连接至高压静电喷头(28)的电源接头(27)上，产生负高压，使得流过喷头的雾滴经过高压电场后被感应上电荷成为荷电雾滴。同时直流无刷风机(6)产生的气流通过风管(29)上的出风口吹出，气流方向角度平行于高压静电喷头(28)且可调，通过风送作用将荷电雾滴送至植株的根部。作业完成后，点击上位机(8)中“停止”按钮，关闭高压静电发生器(19)，延时5秒后关闭直流隔膜泵(9)。

Claims (16)

1.一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：包括车轮上的车架(4)、文撑架(3)、导轨(24)、可调供药系统、可调供风系统、锂电池(13)、差速驱动器(21)、行走电机(23)、DC-DC降压电源模块(15)、高压静电发生器(19)、高压静电喷头(28)、上位机(8)、电磁阀(47)、高分辨率相机(1)、远程手机终端(60)；车架(4)与支撑架(3)固定，锂电池(13)、差速驱动器(21)和行走电机(23)固定在喷雾车底板(22)上；导轨(24)、DC-DC降压电源模块(15)、高压静电发生器(19)固定在支撑架(3)上；可调供药系统、可调供风系统安装在导轨(24)上，高分辨率相机(1)位于喷雾车顶部与上位机(8)、电磁阀(47)依次相连控制施药量。

2.根据权利要求1所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：可调供药系统包括药箱(5)、直流隔膜泵(9)、电磁阀(47)、橡胶软管(52)、液管(2)和高压静电喷头(28)；药箱(5)设置于车架(4)上，药箱盖位于药箱(5)的顶部，过滤网位于药箱(5)的进液口的上端；出液口位于药箱(5)最底端，通过管路连接至直流隔膜泵(9)的进液口，直流隔膜泵(9)的出液口通过软橡胶管(52)连接至液管(2)的进液口，液管(2)的另一端封死，通过两个带座轴承(39)固定于支架(3)上，每隔60cm安装高压静电喷头(28)。

3.根据权利要求1或2所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：液管支撑呈三角形。

4.根据权利要求1或2所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：液管角度调节由涡轮(38)蜗杆(40)来实现，液管穿过涡轮(38)的中心并通过花键固定，涡轮(38)和蜗杆(40)固定于三角形支撑上。

5.根据权利要求1所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：可调供风系统包括直流无刷风机(6)、风管(29)、出风槽(43)；直流无刷风机(6)安装于喷雾车后方支架上，出风口通过软连接橡皮连接至风管(29)的进风口；风管(29)的另一端封死，沿径向开固定宽度的出风槽(43)；由出风槽(43)形成固定宽度的风幕且风幕角度可调。

6.根据权利要求1或5所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：风管支撑呈U形。

7.根据权利要求1或5所述的自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：风管(29)角度调节由风管电动推杆(30)来实现，风管电动推杆(30)固定于后方导轨(24)上方。

8.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：所述的上位机(8)包括运动控制模块(58)、图像处理模块(54)、数据库(55)、神经网络模块(56)、显示模块(57)和通信模块(59)。

9.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：所述的上位机(8)与高分辨率相机(1)、超声波传感器（33、34、35）相连接。

10.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：上位机(8)接收高分辨率相机(1)拍摄图片，并由神经网络模块(56)训练自动分出虫害等级给出喷雾控制参量。

11.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：上位机(8)通过通信模块(59)和单片机(20)通信，由单片机(20)控制受控电器装置(61)实施变量喷雾。

12.根据权利要求1和上条所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：受控电器装置包括：行走电机(23)、转向电机(11)、刹车电动推杆(18)、直流隔膜泵(9)、直流无刷风机(6)、高压静电发生器(19)、风管电动推杆(30)、液管转动电机(25)、电磁阀(47)。

13.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：自行走机构包括：锂电池(13)、差速驱动器(21)、行走电机(23)、方向盘(7)、转向电机(11)、运动控制模块(58)、三个超声波传感器（33、34、35）、单片机(20)和刹车电动推杆(18)。

14.根据权利要求1或13所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：喷雾车沿地垄(37)前进，三个超声波传感器（33、34、35）分别位于喷雾车的两侧和前方；两侧的超声波传感器（33、35）自动定位植株位置，自动纠偏；若连续三株植株检测不到信号，则判断为植株到头，按程序设置左转或右转进入下一垄；前方超声波传感器（34）检测前方障碍，实现遇障控制刹车电动推杆(18)停车。

15.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：一键开启、闭合功能；操控者点击上位机(8)中“启动”按钮，上位机(8)按照设定好的程序控制单片机(20)先打开直流隔膜泵(9)喷雾，延时5秒待直流隔膜泵(9)工作稳定后打开高压静电发生器(19)；点击上位机(8)中“停止”按钮，上位机(8)按照设定好的程序控制单片机(20)先关闭高压静电发生器(19)，延时5秒后关闭直流隔膜泵(9)。

16.根据权利要求1所述的一种自走式温室风幕型静电喷雾车，其特征在于：所述远程手机终端(60)包括无线通信模块(62)、检测显示模块(63)和控制模块(64)。