一种智能行走喷药系统及其采集数据、配药和喷药方法与流程

本发明属于喷药系统领域，具体涉及一种智能行走喷药系统及其采集数据、配药和喷药方法。

背景技术：

规模化种植基地常用到桁架式喷灌机，可分为平移式喷灌机和中心支轴式喷灌机，灌溉水通过喷灌设备输送、分配到田间，都是在有控制的状态下工作的，可以根据供水条件和作物需水规律进行供水；喷灌系统的机械化程度高，不需要人工打埂、修渠，可以大大降低灌水劳动强度，节省大量的劳动力；提高耕地利用率，采用喷灌可以大大减少田间内部沟渠、田埂的占地，增加了实际播种面积。

但现有技术的喷灌机适合给土壤大量浇水，叶面上沾水所占比例极小、雾化程度低，虽可随水向土壤施用肥料或农药，但不适用于叶面喷施农药和肥料，因为现有技术桁架喷灌机的流量控制、喷嘴设计、行走方式等是针对喷水的设计，现有喷水方式比较粗犷，耗水量较大，而当应用于喷药时，会导致喷药如喷水一样，进而导致喷药过量而伤害作物，难以实现精细、均匀喷药，因而现有喷灌机的喷水管路因流量控制、喷头设计、行走方式控制等方面的不足导致难以应用于作物叶面喷药。

另外，桁架喷灌机在田间行走时，行走的设备碾压土地形成多个行走通道，同时桁架喷灌机行走时不可避免地会剐蹭行走通道两侧的农作物，使行走通道两侧的农作物受到伤害。而对于行走通道以及行走通道两侧受到伤害的农作物，却很少有消毒喷药，导致病虫害通过行走通道以及行走通道两侧的受到伤害的农作物传播，使得喷药效果大大折扣。

同时，在农作物在远程智能管理方面虽有案例，但只是将监控检测装置固定置于监控区的一处或多处，这样实际上只是对固定的一处或多处的农作物样本进行监控采样分析，而不能动态收集监控区的农作物状态数据，因而作物样本数据的随机性大大降低，数据难以反映作物的真实情况，而目前动态收集作物状态数据还是依靠人工在作物区行走采集获得，这样工作方式在面对大面积作物区域时无疑是难以实现的，更是耗费大量人力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能行走喷药系统及其采集数据、配药和喷药方法，远程联动控制或单独控制喷药，并可同时采集农作物虫害情况和土壤数据。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能行走喷药系统，包括多个塔架，所述塔架底部设有行走轮和驱动电机，所述行走轮和所述驱动电机通过传动装置连接；

所述智能行走喷药系统还包括多个喷药主管道、多个雾化喷头、多个电磁阀和控制机；其中，所述喷药主管道设置在相邻的所述塔架之间，所述喷药主管道的两端分别设置在相邻的两个所述塔架上，所述喷药主管道的两端高度可调，所述喷药主管道之间通过柔性连接管道连接，相邻所述塔架之间的所述喷药主管道上设有至少一个喷药支管道，所述喷药支管道的喷药端设有至少一个雾化喷头；

所述电磁阀设置在相邻所述塔架之间的所述喷药主管道的进液端，所述驱动电机和所述电磁阀分别连接至所述控制机。

进一步地，所述智能行走喷药系统还包括行走通道消毒主管道，所述行走通道消毒主管道沿所述喷药主管道方向设置在所述塔架上，所述塔架上还设有行走通道消毒支管道，所述行走通道消毒支管道连接至所述行走通道消毒主管道，所述行走通道消毒支管道的喷药端设有至少一个所述雾化喷头，所述行走通道消毒主管道的进液端设有所述电磁阀，所述电磁阀连接至所述控制机。

进一步地，所述喷药支管道和所述行走通道消毒支管道上分别设有所述电磁阀，所述电磁阀连接至所述控制机。

进一步地，所述智能行走喷药系统还包括中控终端，所述中控终端和所述控制机均设有无线通信模块，所述控制机和所述中控终端之间无线通信连接。

进一步地，所述智能行走喷药系统还包括可插入土壤的伸缩式土壤传感器、温湿度传感器、光照传感器、雨量传感器和风速传感器，所述伸缩式土壤传感器、所述温湿度传感器、所述光照传感器、所述雨量传感器和所述风速传感器分别连接至所述控制机；

其中，

所述伸缩式土壤传感器设置于所述塔架底部，所述伸缩式土壤传感器包括土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤含水量传感器和土壤盐分传感器中的一种或多种；

所述温湿度传感器、所述光照传感器、所述雨量传感器和所述风速传感器分别设置于所述塔架上。

进一步地，所述智能行走喷药系统还包括至少一个摄像装置，所述摄像装置设置在所述塔架上。

进一步地，所述智能行走喷药系统还包括配药系统，所述配药系统包括多个配药器、多个配药泵、贮药器、注水泵以及输药泵，所述配药器、所述配药泵和所述贮药器依次通过管道连接，所述注水泵通过管道连接至所述贮药器，所述贮药器通过管道连接至所述输药泵，所述输药泵通过管道连接至首端所述塔架上所述喷药主管道的进液端接口和/或所述行走通道消毒主管道的进液端接口，所述配药泵、所述注水泵和所述输药泵分别连接至所述控制机。

进一步地，所述输药泵与首端所述喷药主管道的进液端接口之间的管道上还设有泄压阀，所述泄压阀的泄压接口通过管道连接至所述贮药器。

进一步地，所述智能行走喷药系统为平移式喷药系统或中心支轴式喷药系统。

一种采集数据、配药和喷药方法，所述方法采用所述智能行走喷药系统，具体步骤为：

S1、数据采集分析步骤：

所述智能行走喷药系统行走采集作物图像、土壤温湿度、土壤含水量、土壤PH值、土壤含盐量、空气温湿度、光照强度、风速和降雨量中的一种或多种数据，所述控制机将所述数据无线传输至所述中控终端；

S2、配药步骤：

所述中控终端分析所述数据，确定给药方案，所述控制机根据给药方案控制对应的所述配药器向所述贮药器注入药剂，并控制注水泵向所述贮药器注水；

S3、喷药步骤：

所述智能行走喷药系统行走喷药，所述雾化喷头的喷药时间与所述行走轮的行走时间比在0.01～1:1之间。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明针对现有技术喷灌机的喷药缺陷，提供一种智能行走式喷药系统，在相邻的塔架之间设有喷药主管道，喷药主管道的两端分别设置在相邻的两个塔架上，喷药主管道的两端高度可调，通过在喷药主管道和喷药支管道上设置电磁阀，利用控制机控制喷药，可实现本发明智能行走喷药；本发明还设有针对行走通道消毒的行走通道消毒主管路，在各个塔架上设有的行走通道消毒支管道及雾化喷头，可实现对塔架行走轮、行走通道以及行走通道两侧的作物喷药消毒，从而解决行走通道带来的病虫害传播问题；同时本发明控制机与中控终端无线通信连接，通过中控终端控制可实现本发明行走采集作物数据，根据所采集的作物数据控制配药系统配药，然后行走喷药；本发明还提供一种喷药方法，实现智能采集数据、配药和喷药。

附图说明

图1为本发明一种智能行走式喷药系统的正面示意图；

图2为本发明一种智能行走式喷药系统的侧面示意图；

图3为本发明一种智能行走式喷药系统的控制系统示意图；

图4为本发明一种智能行走式喷药系统的配药系统示意图。

图中：1、塔架；2、行走轮；3、驱动电机；4、喷药主管道；5、雾化喷头；6、电磁阀；7、控制机；8、喷药支管道；9、行走通道消毒主管道；10、行走通道消毒喷药支管道；11、中控终端；12、无线通信模块；13、伸缩式土壤传感器；14、温湿度传感器；15、光照传感器；16、雨量传感器；17、风速传感器；18、摄像装置；19、配药系统；1901、配药器；1902、配药泵；1903、贮药器；1904、注水泵；1905、输药泵；1906、泄压阀。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提供一种智能行走喷药系统，包括多个塔架1，所述塔架1底部设有行走轮2和驱动电机3，所述行走轮2和所述驱动电机3通过传动装置连接；

所述智能行走喷药系统还包括喷药主管道4、雾化喷头5、电磁阀6和控制机7；其中，所述喷药主管4道设置在相邻的所述塔架1之间，所述喷药主管道4的两端分别设置在相邻的两个塔架1上，所述喷药主管道4的两端高度可调，所述喷药主管道4之间通过柔性连接管道连接，相邻所述塔架1之间的所述喷药主管道4上设有至少一个喷药支管道8，所述喷药支管道8的喷药端设有至少一个雾化喷头5；

所述电磁阀6设置在相邻所述塔架1之间的所述喷药主管道4的进液端，所述驱动电机3和所述电磁阀6分别连接至所述控制机7。

本发明针对现有技术桁架喷灌机只能喷水，且为粗犷式喷水，如喷灌机间歇行进，淋水或洒水方式对农作物施水，各处的喷头同时开启，无法实现单独控制，上述的种种缺点应用到喷药方面，会导致农作物的喷药不均，喷药过量导致伤害农作物，喷药不足导致起不到喷药预期的效果，因而不能利用现有技术的喷水管道进行精细操作的喷药工作。基于上述指出的缺点以及本发明背景技术中指出的确定，本发明提供一种智能行走式喷药系统，在相邻所述塔架1之间的所述喷药主管道5上设有至少一个喷药支管道6，所述喷药支管道6的喷药端设有至少一个雾化喷头7，在所述喷药主管道5的进液端设有电磁阀8，所述智能行走喷药系统还包括控制机8，所述电机3和所述电磁阀8连接至所述控制机9，这种方式可实现本发明智能行走喷药和控制各处雾化喷头喷药量，从而实现本发明精细、均匀喷药。

如现有技术喷水的喷灌机系统具有平移式喷灌机和中心支轴式喷灌机，本发明的所述一种智能行走式喷药系统可以设计为如图1所示的平移式喷药系统，也可以设计为中心支轴式喷药系统。与平移式喷药系统整体行进方式不同，中心支轴式喷药系统的首端的塔架设计成转轴式并固定在地面上，喷药系统整体围绕转轴转动行走喷药。

相邻的所述塔架1之间还设有所述喷药主管道4，所述喷药主管道4的两端分别设置在相邻的两个塔架1上，所述喷药主管道4的两端高度可调。可调方式可通过如下方式实现，如在本发明中相邻的所述塔架1上在同一高度相对地设置挂钩，可根据不同农作物的高度具体设置多组相对的挂钩，根据待喷药的农作物的高度，将所述喷药主管道4两端挂在合适高度的挂钩上。

作为另一种高度调节方式，也可以在相邻塔架上相对地设有可调高度的滑轨装置，可将所述喷药主管道4两端固定在滑轨装置的调节端，实现喷药主管道在相邻塔架上的升降调节，这样可适应不同高度的农作物。另外更优化的是将滑轨装置设计为电动滑轨装置，并且连接到控制机，这样通过控制机就可调节所有的滑轨装置，而免去通过人工去逐个调节。

本发明所述喷药主管道4的高度调节不限于上述指出的方案，也可采用其他方式实现，如卡扣等。

如图2所示，进一步地，所述智能行走喷药系统还包括行走通道消毒主管道9，所述行走通道消毒主管道9沿所述喷药主管道方向4设置在所述塔架1上，所述塔架1上还设有行走通道消毒支管道10，所述行走通道消毒支管道10连接至所述行走通道消毒主管道9，所述行走通道消毒支管道10的喷药端设有至少一个所述雾化喷头5，所述行走通道消毒主管道9的进液端设有所述电磁阀6，所述电磁阀6连接至所述控制机7。

可以理解的是，所述塔架1上的对行走通道消毒的所述雾化喷头5设置位置可根据喷药消毒目的作具体设定。例如：在设置对行走通道喷药消毒的同时可以设置对行走轮喷药消毒，另外，所述塔架1在行走时不可避免地会剐蹭行走通道两侧的农作物，使行走通道两侧的农作物受到伤害，因而也可以设置可以对行走通道两侧的农作物喷药消毒。所述塔架1上的所述雾化喷头5的设置位置不限于上述事例，可根据实际情况和需要作具体设置，从而解决行走通道带来的病虫害传播问题。

如图1和图2所示，进一步地，所述喷药支管道8和所述行走通道消毒支管道10上分别设有所述电磁阀6，所述电磁阀6连接至所述控制机7。

可以理解的是，在所述喷药支管道8和所述行走通道消毒支管道10上分别设有所述电磁阀6，可实现对各个支管道的单独控制，这样可对本发明不同位置的所述喷药支管道8和所述行走通道消毒支管道10进一步单独控制喷药，进一步实现本发明的精细、均匀喷药。如控制各处电磁阀在行走时才控制雾化喷头打开喷药，避免间歇行进的行走轮在停止时仍在喷药，导致局部喷药过量，同时当本发明为中心支轴式桁架喷药系统时，各个雾化喷头位置的行走距离和行走时间是不同的，这样就得通过电磁阀控制各个雾化喷头的喷药时间，才能实现农作物整体喷药均匀。

如图1所示，作为进一步的改进，所述智能行走喷药系统还包括中控终端11，所述中控终端11和所述控制机7均设有无线通信模块12，所述控制机7和所述中控终端11之间无线通信连接。

进一步的，如图3所示，为了实现本发明智能化控制系统自动收集作物数据的手段，所述智能行走式喷药系统还包括可插入土壤的伸缩式土壤传感器13、温湿度传感器14、光照传感器15、雨量传感器16和风速传感器17，所述伸缩式土壤传感器13、所述温湿度传感器14、所述光照传感器15、所述雨量传感器16和所述风速传感器17分别连接至所述控制机7；

其中，

所述伸缩式土壤传感器13设置于所述塔架1底部，所述伸缩式土壤传感器13包括土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤含水量传感器和土壤盐分传感器中的一种或多种；

所述温湿度传感器14、所述光照传感器15、所述雨量传感器16和所述风速传感器17分别设置于所述塔架1上。

可以理解的是，通过设置各种传感器，本发明可行进式采集获得土壤各项数据、温湿度数据、光照数据、降雨量数据以及风速数据，对比将各传感器固定设置于一处或多处，导致采集的数据只是针对固定的地方。本发明通过行进式动态采集数据，这样的数据比起固定处获得的数据有效性更强，是数据分析所需的数据。

如图1和图2所示，进一步地，所述智能行走式喷药系统还包括至少一个摄像装置18，所述摄像装置18设置在所述塔架1上。

可理解的是，通过人工摄像采集作物数据时，在面对高度较高的作物时，如玉米，人工采集的数据只是一个局部，难以从整体上反映植物情况，甚至有可能在采集数据时错过病虫害区域。本发明中将所述摄像装置18设置的位置如图2中所示设置在塔架顶部，这样所述摄像装置18位置高于作物高度，就可以实现获得作物区域叶面的整体状况，更容易采集到病虫害区域和作物叶面营养缺失区域，做到有的放矢，更有针对性。所述摄像装置设置的位置不限于如图2中所示设置在塔架顶部，也可以设置在塔架1中部或底部等地方，可以根据需要设置在便于收集作物情况的最优位置。通过本发明所述摄像装置18可行进式动态采集数据，通过远程控制可更有针对性地获知农作物叶面状况，作为所述摄像装置18的优选方案，所述摄像装置18可选用摄像头旋转式和/或可调焦式摄像装置。

如图3和图4所示，所述配药系统19包括多个配药器1901、多个配药泵1902、贮药器1903、注水泵1904以及输药泵1905，所述配药器1901、所述配药泵1902和所述贮药器1903依次通过管道连接，所述注水泵1904通过管道连接至所述贮药器1903，所述贮药器1903通过管道连接至所述输药泵1905，所述输药泵1905连接至首端所述塔架1上所述喷药主管道4的进液端接口和/或所述行走通道消毒主管道9的进液端接口，所述配药泵1902、所述注水泵1905和所述输药泵1904分别连接至所述控制机7。

因控制所述雾化喷头5的所述电磁阀6开闭数量会不断变化，为保证喷药压力均匀，可在所述输药泵1905和首端所述喷药主管道4的进药端接口之间还设有泄压阀1906，所述泄压阀1906的泄压接口通过管道连接至所述贮药器1903。行走喷药时，所述喷药主管道4不同位置的所述雾化喷头5喷药时间通过所述电磁阀6控制，当所述喷药主管道4上工作的所述雾化喷头5减少时，管道压力会升高，部分药液可通过所述泄压阀1906的泄压口回流到所述贮药器1903中，这样可使管道内压力处于受控，进一步保证喷药的均匀性。此外，本发明中也可以根据需要使用恒压泵代替泄压回流装置。

人们可通过本发明的所述中控终端11远程控制本发明配药、喷水、喷药、摄像装置以及各土壤传感器等功能装置单独工作或联动工作，不用亲自到现场就可以及时获得农作物的各项数据。如在行走喷水时，通过控制所述摄像装置18监控农作物叶面的虫害情况和营养情况，及时获知农作物的虫害种类和叶面缺失哪种营养，控制所述配药系统19及时配药；如在行走喷药的同时联动控制所述摄像装置18和所述伸缩式土壤传感器13工作，实时监控灭虫效果的同时收集行走区间土壤各项数据，通过远程数据分析，及时知晓农作物土壤的营养情况；在不需要喷水、喷药的情况下，也可以实现本发明行走监控采集数据工作，具体为通过控制所述摄像装置18收集叶面虫害和叶面营养情况，通过控制所述伸缩式土壤传感器13收集行走区间的土壤的水分、盐分、PH值等数据。

另外，本发明可实现通过中控终端控制多个所述智能行走式喷药系统的喷药和监控采集数据工作，这样方便大面积农作物的喷药和监控采集数据工作，可从整体上获知大面积农作物的水、肥、虫害分布等情况，进而采取更有效措施。

此外，本发明也可用于喷水或喷肥使用，而且本发明用着喷水或喷肥时，对比现有技术的喷灌机粗放式喷水，本发明能够实现精细喷水、喷肥，使农作物各处的受水、受肥均匀，进而节约用水。

本发明的所述智能行走喷药系统工作方式不限于上述列举的实施方式，本发明提供的智能行走喷药系统可根据当地农作物的具体实际情况制定适合农作物的实施方式。

基于此本发明提供一种采集数据、配药和喷药方法，所述方法采用所述智能行走喷药系统，具体步骤为：

S1、数据采集分析步骤：

所述智能行走喷药系统行走采集作物图像、土壤温湿度、土壤含水量、土壤PH值、土壤含盐量、空气温湿度、光照强度、风速和降雨量中的一种或多种数据，所述控制机将所述数据无线传输至所述中控终端；

S2、配药步骤：

所述中控终端分析所述数据，确定给药方案，所述控制机根据给药方案控制对应的所述配药器向所述贮药器注入药剂，并控制注水泵向所述贮药器注水；

S3、喷药步骤：

所述智能行走喷药系统行走喷药，所述雾化喷头的喷药时间与所述行走轮的行走时间比在0.01～1:1之间。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，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。