CN209450973U - 土壤射频消毒机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种土壤射频消毒机，包括车辆本体和安装在车辆本体上的发电机、自动控制柜、射频发生器和电极装置，其特征在于：所述电极装置设有多个电极列，所述电极列由若干同极性的棒针电极组成，电极列的延伸方向与车辆本体的行进方向一致，棒针电极垂直于地面，各电极列按正负极交替的方式布置，且位于左右两侧的最外层电极列均为负极性棒针电极组成的电极列，本实用新型土壤射频消毒机解决了现有技术行走阻力高，电极易损耗的问题，可以一次性完成较大面积的土壤消毒，电极装置不易损毁，可显著提高工作效率，且作业成本与作业效果具有很高的性价比，具有较高的经济效益，值得在农林技术领域推广使用。

Description

土壤射频消毒机

技术领域

本实用新型属于农业机械技术领域，具体涉及一种土壤射频消毒机。

背景技术

随着现代农业的结构调整，保护地栽培迅猛发展，但保护地同时也为害虫提供了适宜的生存繁殖环境，扩大害虫危害范围，增加害虫的发生频率，使保护地在被栽种3～5年后，作物的产量和品质下降，一般可造成减产20 %～40 % 严重的减产60 %以上，甚至绝收。所以在保护地进行高附加值作物栽培时，需进行土壤消毒，传统技术主要采用溴甲烷（已淘汰）、氯化苦等高毒熏蒸剂，但会对人、蓄、环境会造成严重的环境污染。

土壤射频消毒是近年来发展起来的新型土壤消毒技术，利用射频电磁波对土壤进行介电加热的物理消毒方法，区别于其它物理土壤消毒，射频电磁场不会抑制微生物活性，是一种环保型土壤消毒方式。如公布号为CN1207691419 A的专利申请文件中，公开了《一种遥控自走式土壤射频处理机》，将金属板状的电极埋入地下，以犁地的方式，对电极板件的土壤进行加热处理，可有效的消灭土壤中的虫菌，消除土壤连作障碍，处理结束即可耕种，但在实际运行时，由于犁埋地下，行走阻力大，损耗率高，工作效率和处理效果并不特别理想。

实用新型内容

本实用新型的技术目的是在现有技术的基础上，提供一种改进的土壤射频消毒机，以改善现有技术的不足，提高土壤消毒作业的高效性和均匀性。

本实用新型的技术方案为：

一种土壤射频消毒机，包括车辆本体和安装在车辆本体上的发电机、自动控制柜、射频发生器和电极装置，所述发电机与射频发生器连接，为射频发生器提供电能；射频发生器的信号输入端与自动控制柜连接，由自动控制柜控制启闭；所述电极装置与射频发生器连接，用于产生加热土壤的电磁波，其特征在于：

所述电极装置设有多个电极列，所述电极列由若干同极性的棒针电极组成，电极列的延伸方向与车辆本体的行进方向一致，棒针电极垂直于地面，各电极列按正负极交替的方式布置，且位于左右两侧的最外层电极列均为负极性棒针电极组成的电极列；所述电极装置安装在车辆本体底盘车架的下方，消毒机设有控制棒针电极升降的升降机构，所述升降机构的驱动系统与所述自动控制柜连接，由自动控制柜控制启闭；所述射频发生器为10KW的固态射频电源。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述电极装置通过自动匹配器与射频发生器连接。

所有棒针电极通过距离相等的铜带与所述自动匹配器连接。

所述升降机构由液压杆和液压系统组成，棒针电极的顶端与液压杆底部的输出端连接。

所述土壤射频消毒机，设有调节各电极列间距的横移机构，通过正负电极的距离，辅助自动匹配器，实现对射频电源功率输出的最大化。

同一电极列中的相邻棒针电极间距一般控制在300～330mm。

所述电极装置的前后两侧设有电磁波屏蔽板，所述电磁波屏蔽板固定安装在底盘车架上。

基于上述土壤射频消毒机的田间消毒作业方法，过程如下：

（a）规划车辆本体在田间的行驶路线，将车辆本体停在田间预定的初始作业位置；

（b）通过自动控制柜向升降机构的驱动系统发送控制指令，降下电极装置，将棒针电极插入土壤中后，启动射频发生器，通过棒针电极对土壤加热消毒；当达到指定的作业时间后，自动控制柜向升降机构的驱动系统发送控制指令，关闭射频发生器后，提升电极装置，将棒针电极从土壤中拔出；控制车辆本体行驶到下一作业位置；

（c）重复步骤（b），直至完成作业任务。

前后相邻作业位置所对应的加热消毒区域有一定面积的重叠，以弥补前后最外行棒针电极所产生电磁波扩散偏高的不足。

有益效果：

本实用新型土壤射频消毒机解决了现有技术行走阻力高，电极易损耗的问题，可以一次性完成较大面积的土壤消毒，电极装置不易损毁，可显著提高工作效率，且作业成本与作业效果具有很高的性价比，具有较高的经济效益，值得在农林技术领域推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的土壤射频消毒机的结构示意图；

图2为电极装置的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本实用新型的技术方案和技术效果，下面结合附图与具体实施例对实用新型做详细的说明。

实施例一：

如图1所示的一种土壤射频消毒机，包括车辆本体和安装在车辆本体上的发电机1、自动控制柜2、射频发生器3、水冷冷水机4以及电极装置等。

所述车辆本体包括发动机、底盘和一些必要的电气设备，所述底盘包括传动系、行驶系、转向系和制动系等车辆的基本组成部分。所述发电机1、自动控制柜2、射频发生器3、水冷冷水机4和电极装置均安装在行驶系的底盘车架上。所述车辆本体可设置驾驶室，通过人工驾驶，但本实施例优选采用远程控制或自动化控制的无人驾驶模式。

所述发电机1与射频发生器3和自动控制柜2连接，为射频发生器3和自动控制柜2提供工作电源。

所述自动控制柜2用于根据远程控制信号或预加载程序的控制逻辑，对车辆本体和安装在车辆本体上的其它执行机构的动作实施控制。

所述射频发生器3采用10KW的固态射频电源（晶体管射频电源），本实施例中采用的射频频率为13.56 MHz。所述射频发生器3的信号输入端与自动控制柜2连接，由自动控制柜2控制射频发生器3的启闭。

所述电极装置与射频发生器3连接，用于产生加热土壤的射频电磁波。所述电极装置设有多个电极列，每个电极列由若干同极性的棒针电极组成，形成点阵式电极。同一电极列中的棒针电极间距控制在300～330mm之间，所述电极列的延伸方向与车辆本体的行进方向（前后方向）一致，各电极列按正负极交替的方式布置，如图2所示的3*3电极阵列，中间一列为正极性棒针电极9组成的电极列，上下两列为负极性棒针电极6组成的电极列，上下两个电极列即位于车架左右两侧的最外层电极列，使电极阵列形成相对封闭的电磁场，降低电磁波的衰减。

所述射频发生器3与电极装置的棒针电极之间设有自动匹配器5，由于在不同的田间作业时，土壤成分和温湿度条件会产生变化，即负载阻抗可能产生变化，为使射频电源的功率传输达到最大化，故设置自动匹配器5，使射频电源的阻抗与负载阻抗相匹配，以减少反射功率。同时，因功率在传输过程中难以避免损耗，为使电极装置产生的电磁场均匀，所有棒针电极通过距离相等的铜带与所述自动匹配器5连接。

所述电极装置的前后两侧还设有电磁波屏蔽板（未图示），所述电磁波屏蔽板固定安装底盘车架上，屏蔽板底端尽量靠近地面，以最大程度的屏蔽地面上方电磁波的扩散。

所述电极装置安装在车辆本体底盘车架的下方，设有控制棒针电极升降的升降机构7，所述升降机构7由多个液压杆和驱动液压杆的液压系统组成，安装在底盘车架上。所述液压杆与棒针电极一一对应，液压杆与棒针电极竖直设置，与地面垂直，棒针电极的顶端被护套夹持固定在液压杆底端伸出的活塞杆输出轴上，随着液压杆的动作升降。液压系统的控制信号输入端与自动控制柜2连接，由自动控制柜2控制启闭。

所述水冷冷水机4用在对发电机1、自动控制柜2和射频发生器3的降温处理中。

基于上述土壤射频消毒机的田间消毒作业方法，包括以下步骤：

（a）规划车辆本体在田间的行驶路线，将车辆本体停在田间预定的初始作业位置；

（b）通过自动控制柜2向液压系统发送控制指令，通过液压杆降下电极装置，将棒针电极插入土壤中后，启动射频发生器3，通过棒针电极对土壤加热消毒；当达到指定的作业时间后，自动控制柜2向液压系统和射频发生器3发送控制指令，在关闭射频发生器3后，提升电极装置，将棒针电极从土壤中拔出；控制车辆本体行驶到下一作业位置；

（c）重复步骤（b），直至完成作业任务。

考虑到电极装置前后方向最外侧棒针电极，相对内侧棒针电极所产生的电磁波，有相对较多的扩散，将车辆本体在田间的行驶路线设计为来回往复的直线运动，并使车辆本体停在前后相邻的作业位置上时，两作业位置所对应的加热消毒区域有一定面积的重叠。

实施例二：

考虑到田间地块和作业环境复杂多变，自动匹配器5容量控制范围难以覆盖，故在实施例一的基础上，增设调节各电极列间距的横移机构（未图示）。

所述横移机构包括横向设置的导轨，所述导轨固定安装在底盘车架上。所述升降机构7液压杆的缸体部分固定在安装底座上，且一个电极列对应一个安装底座，即一个电极列中的所有棒针电极对应的液压杆均安装在同一个安装底座上，各个安装底座分别通过一个独立的滑块安装在所述导轨上，则不同电极列对应的安装底座在所述导轨上的间距可调，从而实现对正负电极间距的调节，配合自动匹配器5使射频电源达到较大的有效输出功率。

所述横移机构设有限位各安装底座在导轨上位置的锁止件。所述滑块可手动调节，或采用丝杠等直线驱动机构带动。

实施例三：

在消毒作业之前，田间土壤一般需要经过翻整，以清除石头等杂物，并使地面尽量平整。但考虑到难免有遗漏，本实施例在实施例一或二的基础上，在连接液压杆活塞上方液压输入口的液路上设置压力传感器，所述压力传感器与自动控制柜2连接，所述自动控制柜2与报警装置连接。

当液杆活塞上方进液时，将活塞下压，将棒针电极降下，当棒针电极遇到较大阻碍时，该液路中的液体压力发生变化，当压力变化超过预设极限时，自动控制柜根据压力传感器反馈的信号，启动报警装置，并关闭升降机构，避免棒针电极产生损毁。

本实用新型消毒机的升降机构7也可采用丝杠等其它直线驱动机构，但优选采用液压升降机构。若采用丝杠等刚性的驱动机构，将棒针电极设计为浮动电极8，即夹持电极的电极护套通过弹簧或液压减振器与驱动机构的输出端连接。

同时，为了监测棒针电极的工作状态和土壤的加热状态，本实施例土壤射频消毒机设有检测棒针电极或土壤温度的温度传感器，所述温度传感器与自动控制柜连接，安装在棒针电极上或通过升降机构探入土壤中。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种土壤射频消毒机，包括车辆本体和安装在车辆本体上的发电机（1）、自动控制柜（2）、射频发生器（3）和电极装置，所述发电机（1）与射频发生器（3）连接，为射频发生器（3）提供电能；射频发生器（3）的信号输入端与自动控制柜（2）连接，由自动控制柜（2）控制启闭；所述电极装置与射频发生器（3）连接，用于产生加热土壤的电磁波，其特征在于：

所述电极装置设有多个电极列，所述电极列由若干同极性的棒针电极组成，电极列的延伸方向与车辆本体的行进方向一致，棒针电极垂直于地面，各电极列按正负极交替的方式布置，且位于左右两侧的最外层电极列均为负极性棒针电极(6)组成的电极列；所述电极装置安装在车辆本体底盘车架的下方，消毒机设有控制棒针电极升降的升降机构（7），所述升降机构（7）的驱动系统与所述自动控制柜（2）连接，由自动控制柜（2）控制启闭；所述射频发生器（3）为10KW的固态射频电源。

2.根据权利要求1所述的一种土壤射频消毒机，其特征在于，所述电极装置通过自动匹配器（5）与射频发生器（3）连接。

3.根据权利要求2所述的一种土壤射频消毒机，其特征在于，所有棒针电极通过距离相等的铜带与所述自动匹配器（5）连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种土壤射频消毒机，其特征在于，所述升降机构（7）由液压杆和液压系统组成，棒针电极的顶端与液压杆底部的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的一种土壤射频消毒机，其特征在于，设有调节各电极列间距的横移机构。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种土壤射频消毒机，其特征在于，同一电极列中的相邻棒针电极间距为300～330mm。