一种移动喷雾系统的制作方法

本实用新型涉及农林生产水雾喷洒设备技术领域，具体地说，涉及一种移动喷雾系统。

背景技术：

农业病虫害具有暴发面积大、突发性强等特点，且发生林木病虫害的农林区还具有树木高大、冠层茂密、地形复杂等特点，因此需要将治理病虫害的喷雾系统搭载到移动平台上进行防治作业。但由于现有治理病虫害的喷雾系统自动化、精准化、智能化程度低，忽视搭载平台的移动速度和喷药系统中喷头的布置的间距、喷头到树木的距离、安装角度之间的关系，导致农药浪费、效率低下、环境污染、防治效果差强人意等现象。而最理想的施药效果是将农药雾滴均匀地分撒到防治靶标上，雾滴覆盖范围合适，无效飘移流失较少、农药使用效率高、环境污染小等。在移动喷雾试验中，搭载平台的移动速度对农药防治结果有重要的影响。搭载平台的行驶速度减慢，可增加植物叶片正反面雾滴的沉积，提高冠层的穿透性，然而速度太慢，将导致雾滴长时间大量聚集，形成淋洗式喷雾，造成大量农药浪费，环境污染严重。搭载平台的行驶速度加快，可减少农药在树木上的过量聚积，提高工作效率，扩大防治面积，然而速度太快，在树木冠层外层稠密叶幕阻挡下，冠层内部叶片及树干病虫害得不到有效控制，防治效果不佳。

喷头到靶标植物的距离对药液雾化性能、病虫害防治质量有着重要影响。喷施出的雾滴随着喷头到靶标植物的距离增加而减少，当喷头到靶标植物的距离增大时，飘移产生的可能性变大。因此，确定合理的喷头到靶标植物的距离，能增加喷雾的有效沉积，避免无效飘移导致的农药浪费、环境污染。

喷头在竖直喷杆上布置的间距和喷头到靶标植物的距离决定了喷雾的覆盖面。树木高大，喷雾系统上仅用一个喷头无法满足防治整棵树木的要求，需要布置多个喷头。当喷头在竖直喷杆上布置的间距一定的情况下，喷头到靶标植物的距离越小，喷雾覆盖面重叠越小，甚至发生重叠不足或漏喷现象，防治不到位，无法保证防治效果；喷头到靶标植物的距离越大，喷雾覆盖面重叠越大，甚至发生过度重叠或重复喷施现象，农药浪费严重，环境污染加剧。当喷头到靶标植物的距离一定的情况下，喷头在竖直喷杆上布置的间距越小，雾滴覆盖范围越窄，甚至发生过度重叠或重复喷施现象，农药浪费严重，环境污染加剧；喷头在竖直喷杆上布置的间距越大，喷雾覆盖面重叠越小，甚至发生重叠不足或漏喷现象，防治不到位，无法保证防治效果。因此，当多个喷头在竖直喷杆上进行布置时，根据喷头之间的间距和喷头到靶标植物的距离来确保喷雾覆盖面的有效搭接，能实现单位面积上农药覆盖合理、施药均匀。

喷头安装在不同的搭载机构上，喷施不同的靶标对象时，喷头的安装角度是需要调整的，以保证覆盖的区域和范围，如当扇形喷头进行多个喷头组合喷施时，因其冲击力较强，极易出现重复喷施的现象，因此，在竖直喷杆上布置多个喷头时，同方向旋转一定角度，以避免各喷头之间的相互干扰，从而确保喷雾覆盖的区域和范围科学合理。

喷雾搭载机构的行驶速度也与喷雾效果密切相关，搭载小车行驶的速度越慢，喷施的药液量就越多，那么沉积在叶片上的雾滴量就越多，防治效果越显著。相比于迎着喷头方向的前层叶片，中层和后层叶片都在一定程度上受到了前层冠层和叶片的遮挡而减少雾滴的沉积量，因此适当的降低搭载小车行驶速度，将提高雾滴与前层、中层和后层各层叶片的接触时间，也将提高农药在植物冠层间的穿透能力，增强农药的防治效果。但是行驶速度太慢，单位时间的喷雾防治范围大大减少，工作效率降低。

中国专利申请号201510100551.X，公开日2015年5月13日的专利申请文件，公开了一种用于集装箱的移动式自动喷雾通道消毒设备，包括：移动式门框，所述移动式门框允许运载集装箱的车辆从该移动式门框通过；感应装置，用于感应所述车辆驶入和驶出所述移动式门框；喷雾消毒系统，响应于所述感应装置感应到所述车辆驶入所述移动式门框，对所述集装箱的表面进行喷雾消毒。

中国专利申请号201520397670.1，公开日2015年11月18日的专利文件，公开了一种鸡舍行走式自动消毒喷雾系统，包括若干个鸡舍架、喷雾系统、一个行走式机架以及设置在每两个鸡舍架之间的轨道；行走式机架包括横杆与行走架，行走架的顶端与横杆垂直连接，行走架设置在轨道上、且能沿着轨道移动；喷雾系统包括喷头、输送管以及压缩设备，所述喷头具有若干个设置在横杆上，输送管连接到每一个喷头，且输送管的另一端与压缩设备的输出端连接。

中国专利申请号201420322718.8，公开日2014年12月10日的专利文件，公开了一种结构简单、方便移动除尘、喷雾效果好的移动喷雾降温除尘车，包括车辆本体、设于车辆本体上的蓄水槽、喷雾装置，所述车辆本体上可转动地设有一转动座，所述车辆本体上设有驱动转动座转动的转动电机，所述喷雾装置包括设于车辆本体上的连通蓄水池的喷雾主机、可转动地设于转动座上的喷雾筒、设于喷雾筒内的吹风机、设于喷雾筒内位于吹风机前方的连通喷雾主机的复数个喷雾器，所述喷雾筒的前后贯穿设置，所述复数个喷雾器分别对准喷雾筒的轴心。

上述三份专利申请文件公开的技术方案均没有实现行走系统的蓄电池供电方式和喷雾装置的直流电供电方式，喷头移动速度不能无级调节，不能满足野外试验中对供电和速度的要求，而且喷雾系统不能进行喷头布置的间距、喷头到树木的距离、安装角度的调整改变，无法分析移动速度、喷头布置的间距、喷头到树木的距离、安装角度等因素对于喷雾效果的影响。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有农林病虫防治技术因盲目或依据经验确定移动喷雾过程的相关结构参数和操作参数，导致药物流失较多、农药使用效率低、环境污染严重等问题，本实用新型提供一种移动喷雾系统，能科学合理的控制雾滴穿透与沉积效果，提高单位时间防治面积和施药效果。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种移动喷雾系统，包括高压泵、进水管、水箱、轨道车架和喷头体，还包括高度调节架和手动调节旋转底座，所述的高度调节架设置在手动调节旋转底座上；所述的手动调节旋转底座固定设置在轨道车架上；所述的高度调节架上设置有若干喷头体固定夹；喷头体通过喷头体固定夹固定设置在高度调节架上。

优选地，所述的手动调节旋转底座包括外壳和底座安装板；所述的外壳下端固定在底座安装板上；所述的底座安装板固定在轨道车架上；所述的外壳内设置有蜗轮轴；所述的蜗轮轴与所述的外壳之间设置有轴承；该轴承包括承重轴承、下层轴承和上层轴承；所述的承重轴承采用推力滚子轴承，其一端固定在底座安装板上，另一端与所述的蜗轮轴固定连接；所述的下层轴承和上层轴承均采用滚子球轴承，其内圈与所述的蜗轮轴固定连接，外圈与所述的外壳固定连接；所述的蜗轮轴上端设置有蜗轮以及与蜗轮啮合连接的蜗杆；所述的蜗杆两端与所述的外壳之间也通过轴承连接，且其一端还设置有用于旋转蜗杆的手柄。

优选地，所述的高度调节架包括底座、滑动芯杆和紧定螺钉，所述的底座与所述的蜗轮轴固定连接；所述的滑动芯杆一端伸入所述的底座内；所述的底座侧壁上设置有竖直方向的滑动槽；所述的紧定螺钉穿过所述的滑动槽与所述的底座内的滑动芯杆连接。

优选地，所述的喷头体包括固定槽；所述的喷头体固定夹包括左半夹和右半夹；所述的喷头体固定夹一端卡在所述的固定槽内，另一端用半夹固定螺钉固定，喷头体固定夹的中间部分包裹在高度调节架上。

优选地，所述的高压泵通过进水管与所述的水箱相连；所述的高压泵与所述的水箱之间设置有过滤器；所述的高压泵至输出端之间设置有溢流阀和压力表。

优选地，还包括两根轨道杆以及将两根所述的轨道杆固定连接的宽度固定杆；所述的轨道杆与所述的宽度固定杆的连接处的底部设置有防震橡胶垫片；所述的轨道车架底部设置有一个电控轮和三个轨道轮；一个所述的电控轮放置在一根所述的轨道杆的一端，该轨道杆的另一端则放置有三个所述的轨道轮中的一个，三个所述的轨道轮中的另外两个则分别放置在另一根所述的轨道杆的两端。

优选地，所述的电控轮包括直流电机、同步带和驱动轮；所述的驱动轮上设置轮轴；所述的轮轴与所述的直流电机之间通过同步带连接；所述的驱动轮设置在所述的轨道杆上。

优选地，两根所述的轨道杆中任意一根的两端分别设置有挡块；所述的轨道车架两端与所述的挡块对应的位置上分别设置有前进端限位开关和后退端限位开关。

优选地，所述的轨道车架上设置有蓄电池和无线控制器，所述的蓄电池连接无线控制器，无线控制器和所述的直流电机相连。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)现有的喷雾测试系统多为固定在一点的静态定点喷雾，仅在一个位置对靶标区域进行喷雾而难以反映实际作业中整个雾化区扫过靶标区的结果，实际林木病虫害防治作业过程中，对果树、行道树、绿化带等进行防治时，多采用移动喷雾的方法；本设计通过轨道车和设计为圆柱型的轨道并配上轨道轮，在直流电机的驱动下，可实现喷头沿导轨移动，从而实现喷雾系统的移动测试，提高了试验数据的完整性、准确性和可靠性；

(2)只要转动旋转底座的手柄或是松紧高度调节架的紧固螺栓拉动滑动芯杆便可实现喷头的喷施角度和高度的调节，在轨道车一侧的两端安装行程开关可限定系统沿轨道运动的范围，即系统的前进端的行程开关触点运动接触到安装于轨道终点的挡块时，触发行程开关向控制系统发送信号指令，控制系统做出响应使直流电机反转，带动系统向反方向移动，实现喷头的反方向移动，提高了试验测试系统的智能化和可靠性，防止喷雾系统在移动的过程中冲出轨道，保证试验仪器免受损坏，同时保证操作人员的安全；

(3)可手动调节旋转底座采用涡轮蜗杆机构原理，通过设计合适的传动比，从而实现喷头架角度的精确可调；并且在底座一周设计的刻度尺可结合转动部分上的指针快速读取喷头转动的角度，实现对喷头喷施角度的快速定位；同时在可调节喷头架的外侧也设计了刻度尺，也可结合紧定螺栓读取喷头的高度值，实现对喷头高度的快速定位；无需每次测试都进行人工标定，降低了试验的劳动强度，提高了角度测量和高度标定的准确性；在每次实验开始时，角度刻度尺实现了喷雾角度的快速标定和调节；

(4)轨道车还设有速度实时显示系统，为精确显示速度，通过采集电机通往控制器的霍尔信号，显示系统采集之前的霍尔信号，再结合轮径算出系统的速度；并且显示系统中设有电位器，通过调节霍尔脉冲与周长比例来校正速度显示，确保速度读数的可靠性和准确性。同时，可以实时配合遥控器无级调节系统运行的速度，满足不同速度的试验需求；

(5)喷雾系统的轨道是由每根1.5m长的单节拼接起来的，可限定宽度，适合多种试验场地，安装方便快捷。

附图说明

图1为试验点布置图；

图2为喷头精确对靶施药工作图；

图3为移动喷雾测试系统的整体三维结构简图；

图4为移动喷雾测试系统的主视图；

图5为移动喷雾测试系统的俯视图；

图6为移动喷雾测试系统的左视图；

图7为供液系统原理图；

图8-1为喷头体固定在高度调节架的结构图；

图8-2为喷头体结构图；

图9-1为喷头体左半夹的主视图；

图9-2为喷头体左半夹的俯视图；

图9-3为喷头体右半夹的主视图；

图9-4为喷头体右半夹的俯视图；

图10-1为高度调节架结构图；

图10-2为高度调节架的剖视图；

图11-1为手动调节旋转底座的外观结构图；

图11-2为手动调节旋转底座的内部结构图；

图12为速度控制原理图；

图13为速度显示系统和压力调节原理图。

图中：1-拖链引导槽；2-拖链；3-电控轮；4-轨道车架；5-连接架；6-蓄电池；7-高压泵；71-溢流阀；8-进水管；9-水箱；91-过滤器；10-无线控制器；

11-喷头体固定夹；111-左半夹；112-右半夹；113-半夹固定螺钉；

12-喷头体；121-固定槽；

13-高度调节架；131-紧定螺钉；

14-压力表；

15-手动调节旋转底座；151-蜗轮；152-蜗杆；153-手柄；154-上层轴承；155-下层轴承；156-承重轴承；157-底座安装板；

16-挡块；17-前进端限位开关；18-后退端限位开关；19-轨道轮；20-轨道杆；21-宽度固定杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图3、图4、图5和图6所示，一种移动喷雾系统，包括高压泵7、进水管8、水箱9、轨道车架4和喷头体12；

如图7所示，所述的高压泵7通过进水管8与所述的水箱9相连；所述的高压泵7与所述的水箱9之间设置有过滤器91；所述的高压泵7至输出端之间设置有溢流阀71和压力表14；

还包括高度调节架13和手动调节旋转底座15，所述的手动调节旋转底座15固定设置在轨道车架4上；如图11-1和图11-2所示，所述的手动调节旋转底座15包括外壳和底座安装板157；所述的外壳下端固定在底座安装板157上；所述的底座安装板157固定在轨道车架4上；所述的外壳内设置有蜗轮轴；所述的蜗轮轴与所述的外壳之间设置有轴承；该轴承包括承重轴承156、下层轴承155和上层轴承154；所述的承重轴承156采用推力滚子轴承，其一端固定在底座安装板157上，另一端与所述的蜗轮轴固定连接；所述的下层轴承155和上层轴承154均采用滚子球轴承，其内圈与所述的蜗轮轴固定连接，外圈与所述的外壳固定连接；所述的蜗轮轴上端设置有蜗轮151以及与蜗轮151啮合连接的蜗杆152；所述的蜗杆152两端与所述的外壳之间也通过轴承连接，且其一端还设置有用于旋转蜗杆152的手柄153；

所述的高度调节架13设置在手动调节旋转底座15上，与蜗轮轴固定连接；如图10-1和图10-2所示，高度调节架13包括底座、滑动芯杆和紧定螺钉131，所述的底座与蜗轮轴固定连接；所述的滑动芯杆一端伸入所述的底座内；所述的底座侧壁上设置有竖直方向的滑动槽；所述的紧定螺钉131穿过所述的滑动槽与所述的底座内的滑动芯杆连接；松开所述的紧定螺钉131可以实现滑动芯杆在所述的底座内升降，用于设置高度调节架13的高度，旋紧紧定螺钉131后固定滑动芯杆的位置；所述的喷头体12设置在高度调节架13上；

所述的喷头体12通过喷头体固定夹11固定设置在高度调节架13上；所述的高度调节架13上设置有若干喷头体固定夹11；如图8-2所示，所述的喷头体12包括固定槽121；如图8-1所示，所述的喷头体固定夹11包括左半夹111和右半夹112；如图9-1为所述的左半夹111的主视图，如图9-2为所述的左半夹111的俯视图；如图9-3为所述的右半夹112的主视图，如图9-4为所述的右半夹112的俯视图；所述的喷头体固定夹11一端卡在所述的固定槽121内，另一端用半夹固定螺钉113固定，喷头体固定夹11的中间部分包裹在高度调节架13上，从而达到固定喷头体的效果；

如图3、图4、图5和图6所示，本实施例中一种移动喷雾系统还包括两根轨道杆20以及将两根所述的轨道杆20固定连接的宽度固定杆21；所述的轨道杆20与所述的宽度固定杆21的连接处的底部设置有防震橡胶垫片；所述的轨道车架4底部一角设置有电控轮3，另三个角设置有轨道轮19；所述的电控轮3和轨道轮19分别设置在两根所述的轨道杆20上；

如图12所示，所述的电控轮3包括直流电机、同步带和驱动轮；所述的驱动轮上设置轮轴；所述的轮轴与所述的直流电机之间通过同步带连接；所述的驱动轮设置在所述的轨道杆20上；

本实施例中所述的轨道车架4上设置有蓄电池6和无线控制器10，如图12所示，所述的蓄电池6连接无线控制器10，无线控制器10再和所述的直流电机相连，实现无线控制器10和直流电机的供电；无线控制器10为控制电机启停和加、减速的器件，其中包含无线信号控制系统，由遥控器来控制；

如图3所示，本实施中两根所述的轨道杆20中任意一根的两端分别设置有挡块16；所述的轨道车架4两端与所述的挡块16对应的位置上分别设置有前进端限位开关17和后退端限位开关18；

本实施例中一种移动喷雾系统还包括速度实时显示装置和压力调节器，其中所述的速度实时显示装置包括显示屏、霍尔感应器、磁钢和电源；如图13，通过直流转换器把220V交流电转化为24V直流电，然后将直流电源的正负极连接显示屏的正负极；同时将四个磁钢均匀地固定在驱动轮的外侧面，将霍尔感应器安装在距离磁钢一定距离的驱动轮固定架上，其中磁钢和霍尔感应器的距离范围控制在5mm之内，以实现驱动轮的速度实时显示；而压力调节器(即直流调速器)的电源正负极与24V直流电源的正负极相连，输出端连接高压泵7的电源线，实现压力调节；

如图3所示，所述的轨道车行进的引导装置为轨道杆20；所述的轨道车架4的一侧设置有连接架5；所述的连接架上固定设置有拖链2，所述的拖链2的引导装置为拖链引导槽1；拖链2内放置电缆电线，用于保护电缆电线在本系统移动过程中不受损伤。

如图1所示，喷雾搭载系统的移动速度v，防治面积为A，喷雾时间为T

防治面积A＝v×T (1)

从公式(1)可见，防治面积决定于喷雾搭载系统的移动速度和喷雾时间，在一定时间内，理想情况是防治面积越大越好，可以提高工作效率。然而防治效果评价是依靠喷施出去的农药发挥药效致死病虫害，这就要求农药要与农药与植物叶片进行有效接触粘附，喷雾搭载系统的移动速度越快，农药与植物冠层的接触时间越短、农药在叶片上的沉积越少，因此，防治效果越差。因此，移动喷雾的难度在于确保防治效果的同时增大防治面积，提高工作效率。为此本实施例采用如下一种移动喷雾系统的使用方法，包括如下步骤：

S1.调整三个喷头体的喷雾角均为θ，各喷头体之间的间距为L，通过调节手动调节旋转底座15、高度调节架13以及喷头体固定夹11调整喷头体最高高度为H、最低高度为h，锁紧紧定螺钉131和半夹固定螺钉113；调整喷头体距离标靶树干距离为S；

S2.启动高压泵，打开步骤S1中高度为H的喷头体和高度为h的喷头体，关闭中间位置的喷头体，通过压力调节器调节高压泵输出压力使喷头体喷射药物辐射高度为D₂，D₂满足以下关系：

D₂＝2L+2Stgθ (2)

D₂>h₁，其中h₁为靶标树木树冠的高度。

通过以上步骤设置能够达到对靶标喷雾时需要的覆盖要求，但如果要确保防治效果，必须要考虑两个工作喷头的重叠部位的直线距离δ_重叠的大小，如图2所示，可知：

δ_重叠＝2(l₁-l₂)tgθ (3)

其中l₁为喷雾到达的树冠的表面与喷头之间的距离；

l₁＝S-D₁/2 (4)

其中D₁为靶标植物树冠的最大冠幅；

从图中我们可以看出，两个工作喷头的雾锥角交叉于B点，它离喷头的距离l₂为

l₂＝Lctgθ (5)

对于一固定的系统，当压力不变时l是恒定的。将(4)、(5)两式分别代入(3)式，求得：

δ_重叠＝2(S-D₁/2-Lctgθ)tgθ＝(2S-D₁)tgθ-2L (6)

从式(6)可以看出，重叠量的大小取决于树干与喷头的距离S、树冠的最大冠幅D₁、喷头喷雾角θ和两个工作的喷头之间的距离L。

可见，除了喷雾搭载机构的行驶速度，靶标植物与喷头的距离、多个喷头之间的距离也是影响喷雾防治效果的重要因素。

经研究，要想让喷雾系统起到较好的喷雾防治效果，则图2中要满足以下条件：

得：

Stgθ-L>D₁tgθ/2且2Lcosθ+2Ssinθ>D₁ (7)

采用本系统进行穿透性试验，试验点布置如图1所示，在靶标植物的不同冠层布置多个采样点，每个点用回形针卡住水敏纸等采样卡纸，用于测定指定点的雾滴覆盖率，试验数据如表1所示；图1中H表示移动喷雾系统置的移动行驶方向，S表示喷头离靶标的距离。

从表1中可见，当喷头型号、喷头离靶标距离和喷施压力一定时，随着移动速度的不同，每点的雾滴覆盖率发生明显改变，说明喷雾搭载系统的移动速度对于雾滴在叶片上的沉积有着显著影响，从而直接影响病虫害致死率等防治效果。

由于m1位置的高度冠层最大，因此可认为m1处卡纸表面雾滴覆盖率最大的工作条件为最佳组合。可见当移动速度为0.75m/s、喷施压力为0.3MPa时m1处纸卡表面雾滴覆盖率达到最大，为23.67％。

表1喷头型号F110015移动喷雾穿透性试验结果