一种远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统的制作方法

文档序号:15550841发布日期:2018-09-29 00:00阅读:153来源:国知局

本发明属于遥控空中多点喷洒系统,技术涉及农药喷洒系统,空中植保,空中森林灭火。



背景技术:

喷洒系统,一般由负载和喷洒两个系统构成。

负载如果是地面的话,靠人体,牛或者车辆,地面负载有点是负载效率高,但不够灵活。空中负载则采用多旋翼无人机,直升机,喷气式运输机。空中负载优点是灵活,效率高,但往往负载不足。

喷洒方式则有单点和多点,大部分机器的空中负载都是单点,比如:公告号为cn104670499a的中国发明专利,其公开了一种多旋翼植保无人机,使用的多通接头,但仍然是围绕着无人机周围单点喷洒。线性多点的人力操作有媒体报道:湖南长沙市宁乡县横市镇的《氢气球式稻田喷药机1天可喷近百亩》,网址:http://www.changsha.gov.cn/xxgk/qsxxxgkml/nxx/gzdt_5237/201608/t20160823_986476.html。线性多点效率较高,但人力操作的话相当费力,且运转不便。

喷洒物则有液喷和粉喷,大部分空中喷洒采用液喷形式。

用于空中植保或者空中森林灭火,都采用多旋翼无人机或者直升机,但这两者都受限于载荷有限,能耗大和单点作业效率速度低。喷气式运输机则因为太过庞大,使用成本高昂。



技术实现要素:

在1.本发明所采用的技术方案是:一种远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,

由空中负载系统连接喷洒系统,调节和维持高度系统,推进系统,电力供应系统和控制系统构成。其中:

空中负载系统由浮空气囊和挂绳构成;喷洒系统由一根可通过接驳延长的喷管,至少一个增压泵和喷嘴,一根硬质的储物料箱-喷管连接管,一个可感应供料不足的供料箱系统构成;调节和维持高度系统由一个高度调节器,一根缆绳,一个由滚轮拖车负载的一个缆绳储备箱构成;

推进系统由一个可正反双向轴流可调节方向的推进器构成;电力供应系统由可充电电池系统构成;控制系统由一个信号接收器,一个主控板,若干根电缆,一个遥控器构成。

其中,由浮空气囊通过挂绳挂载喷管,喷管连接增压泵、喷嘴、储物料箱-喷管连接管,储物料箱-喷管连接管连接供料箱系统,喷管根据浮空气囊负载能力至少挂载高度调节器、推进器、信号接收器和有关电缆,高度调节器通过缆绳连接地面由滚轮拖车负载的缆绳储备箱,主控板通过电缆连接增压泵、喷嘴、高度调节器、推进器、信号接收器、供料箱系统之感应器、可充电电池系统,遥控器由人手持,远程操控系统的推进和喷洒作业。

2.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的挂绳一般为软质绳,方便增减喷管长度时增减挂绳;也可为硬质管,方便推进器连动推进,同时可防空中旋风对系统的扰动。

3.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的喷洒系统工作方式:增压泵抽空空气,把喷洒物料从供料箱系统通过供料箱-喷管连接管,泵入喷管,通过喷嘴进行喷洒作业。

4.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的物料,可根据物料类型,比如当物料是粉剂时,在喷嘴(5)加装静电发生装置,实现粉喷。

5.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的可通过接驳延长的喷管为可预先设置螺旋接口,或者临时加工螺旋接口,电缆可预先设置延长插座,也可临时加工连接线,用于向左右两个方向延长喷管,增加增压泵和喷嘴。

6.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的供料箱系统为大容量箱体,带物料容量感应器,物料容量感应器为压力感应器,置于箱底,当存在物料时,因为重力作用下,物料都将沉在箱底,箱底压力都会大于正常大气压,而当物料耗尽时,由于增压泵的抽空作用,箱体内压力将小于正常大气压,使得压力感应恢复正常,把压力感应器连接设置为按住通电,不按断开,这样主控板只需要判断压力感应器的通断,即可知道物料是否已经耗尽,是否需要添料,此法简单易行且通用于物料是液体或者粉体。

7.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的推进系统的工作方式是通过推进器带动空中浮空气囊和地面滚轮拖车来做前后和拐弯运动,喷管和供料箱-喷管连接管为硬质管,可起到连动作用,一部分电缆缠绕在供料箱-喷管连接管上。推进器为正反双向轴流风机,通过电流方向控制风机正反转向。由于连动结构为长摆状,速度高的一端会以速度低的一端为支点做弧线单摆运动。当动力端运动速度高于远端时会以远端作为支点做弧线单摆运动。当动力端速度低于远端时,动力端会成为支点,而连接管道远端则会沿着支点做弧线单摆运动。当推机器处于喷管中间时,由于系统两侧结构的不对称性,重的一侧远端顶点会成为支点,轻的一侧则沿着支点做弧线单摆运动。

利用这一特性,通过切换风机正反旋转方向,加速后做减速缓冲,实现做向前和向后运动;通过切换风机正反旋转方向可实现单侧两个方向拐弯;切换风机正反旋转方向后,加速后急停,可实现向另一侧两个方向拐弯;通过调整速度控制拐弯半径。

8.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的推进系统中缆绳储备箱、供料箱系统、主控板、可充电电池系统都放在滚轮拖车上,以减少空中负载,减少空中风力使系统扭摆。为适应山地丘陵地形,可通过提高浮空气囊负载能力,把可充电电池系统,供料箱系统和主控板直接挂在喷管,减少地面推进阻力。

滚轮拖车为一平板车,底部有滚轮,无动力,可利用滚轮大幅减少系统推进所需的动力。

9.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的操控系统的工作方式:操控人可通过遥控器对系统进行远程操控,系统通过信号接收器接收控制信号,并通过主控板进行信号处理,最终对整个系统进行控制。

遥控器自带充电电池,操控距离不小于1公里,可带卫星定位,可进行路线规划,带防劫持防失控防护系统。

主控板为集成电路板,负责电源管理,信号处理,高度调整,推进,喷洒控制,物料管理,安全防护。

10.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的电力供应系统的工作方式:是以可充电电池系统作为动力源,可充电电池系统带电量感应器,防过充过放保护。

11.上述远程操控可扩展空中线性多点喷洒系统,所述的调节和维持高度系统的工作方式:高度调节器是由步进电机带动滚轮组成,通过缆绳连接滚轮拖车上的缆绳储备箱,通过主控板控制,利用缆绳的重量,利用绞上或者放下缆绳来调节和维持高度。缆绳的总重量应该大于浮空气囊1所能负载的重量。缆绳长度应该大于3米,一端固定在高度调节器上,另一端固定在缆绳储备箱里,多余的部分放置在缆绳储备箱中。

与现有技术相比,本系统具有的有益效果是:

1.效率更高:一条线上多点同时喷洒,相当于多台单点喷洒机器同时作业,效率成倍提升,尤其是森林灭火,可以快速制造一道隔火墙;

对工作物料的负荷更大,减少来回补充喷洒物料的频率,节约时间。

2.适应性强:在平原地带,可把负载转移到地面,增大负载,使得浮空所需的负载要求大幅度降低,有效降低大型浮空气囊不抗风,成本高的问题。当用于山地丘陵时,采用空中负载。

3.更加灵活:可根据需要,换用更大的浮空气囊,或者增加浮空气囊数量增加负载,延长喷管长度,换用更强力的增压泵,或者增加增压泵和喷嘴数量,以加大覆盖面,甚至两块田同时一次喷洒。

4.更加节能:由于采用浮空气囊做负载,负载极限内维持悬空不需耗能;由于采用垂链式高度调节器调整和维持高度,只需要一次调整即可长期维持高度,不需要持续消耗能源;使用滚轮拖车减少摩擦,减少推进动力要求;由于负载更大,可以有效减少来回往返次数,减少用于往返的能源消耗;只用一个双向轴流电机,不需要多个旋翼平衡,推进效率更高更加节能。

5.操控方便:远程遥控,不需人力。采用压力感应对供料箱系统物料不足进行示警,方便简单。

6.维护方便:由于采用垂链式高度调节结构进行调整和维持高度,采用连动进行地面和空中同时推进,不需要一般浮空气球所需的升降和抗风气囊设计和推进方式,简化了气囊的结构,简化了空中抗风设计,不用时也不用充放气,不耗电。

附图说明:

图1为:整体结构

图2为:垂链式高度调节结构

图3为:负载可在空中

图4为:灵活增加能力

图5为:对左右两块田同时喷洒

图中1.浮空气囊,2.挂绳,3.喷管,4.增压泵,5.喷嘴,6.高度调节器,7.推进器,8.信号接收器,9.缆绳,10.储物料箱-喷管连接管,11.电缆,12.缆绳储备箱,13.供料箱系统,14.主控板,15.可充电电池系统,16.滚轮拖车,17.遥控器。

具体实施方式:

【实施例1】

如图1所示,本系统包括浮空气囊1,通过软质挂绳2,挂接一根喷管3,喷管3上挂接若干个增压泵4和喷嘴5,喷管3通过供料箱-喷管连接管10与供料箱系统13进行连接,把供料箱13里面的物料通过增压泵4提升到喷嘴5高度,由喷嘴5进行喷洒作业。

挂绳2为软质绳,方便增减喷管3长度时增减挂绳2,也可为硬质管,方便推进器7连动推进,同时可防空中旋风对系统的扰动。

喷管3可预先设置螺旋接口,或者临时加工螺旋接口,电缆11可预先设置延长插座,也可临时加工连接线,如图4、图5,用于延长喷管3,增加增压泵4和喷嘴5。

可根据物料类型,比如当物料是粉剂时,在喷嘴5加装静电发生装置,实现粉喷。

供料箱系统13为大容量箱体,带物料容量感应器,物料容量感应器为压力开关,置于箱底,密封屏蔽防液渗入或粉尘进入。当存在物料时,因为重力作用下,物料都将沉在箱底,箱底压力都会大于正常大气压,会按住压力开关;而当物料耗尽时,由于增压泵4的抽空作用,箱体内压力将小于正常大气压,使得压力感应恢复正常,把压力开关连接设置为按住通电,不按断开,这样主控板14只需要判断压力开关的通断,即可知道物料是否已经耗尽,是否需要添料,此法简单易行且通用于物料是液体或者粉体。

本系统推进时,是通过推进器7带动空中浮空气囊1和地面滚轮拖车16来做前后和拐弯运动,喷管3和供料箱-喷管连接管10为硬质管,可起到连动作用,一部分电缆11缠绕在供料箱-喷管连接管10上。推进器为正反双向轴流风机,通过电流方向控制风机正反转向。由于连动结构为长摆状,速度高的一端会以速度低的一端为支点做弧线单摆运动。当动力端运动速度高于远端时会以远端作为支点做弧线单摆运动。当动力端速度低于远端时,动力端会成为支点,而连接管道远端则会沿着支点做弧线单摆运动。当推机器处于喷管3中间时,由于系统两侧结构的不对称性,重的一侧远端顶点会成为支点,轻的一侧则沿着支点做弧线单摆运动。

利用这一特性,通过切换风机正反旋转方向,加速后做减速缓冲,实现做向前和向后运动;通过切换风机正反旋转方向可实现单侧两个方向拐弯;切换风机正反旋转方向后,加速后急停,可实现向另一侧两个方向拐弯;通过调整速度控制拐弯半径。

缆绳储备箱12,供料箱系统13,主控板14,可充电电池系统15,都放在滚轮拖车16上,减少空中负载。滚轮拖车16为一平板车,底部有滚轮,无动力,可利用滚轮大幅减少系统推进所需的动力。

本系统以可充电电池系统15作为动力源,可充电电池系统15带电量感应器,防过充过放保护。

操控人可通过遥控器17对系统进行远程操控,系统通过信号接收器8接收控制信号,并通过主控板14进行信号处理,最终对整个系统进行控制。

遥控器17自带可充电电池,操控距离不小于1公里,可带卫星定位,可进行路线规划,带防劫持防失控防护系统。

主控板14为集成电路板,负责电源管理,信号处理,高度调整,推进,喷洒控制,物料管理,安全防护,通过电缆11连接可充电电池系统15和增压泵4、喷嘴5、高度调节器6、推进器7、信号接收器8和供料箱系统13之容量感应器。

如图2所示,高度调节器5是由步进电机带动滚轮组成,通过缆绳9连接滚轮拖车16上的缆绳储备箱12,通过主控板14控制,利用缆绳9的重量,利用绞上或者放下缆绳来调节和维持高度。缆绳9的总重量应该大于浮空气囊1所能负载的重量。缆绳9长度应该大于3米,一端固定在高度调节器5上,另一端固定在缆绳储备箱12里,多余的部分放置在缆绳储备箱12中。

【实施例2】

如图3所示:当浮空气囊1和氦气等安全浮空气体价格便宜时,可把可充电电池系统15,供料箱系统13和主控板14直接挂在喷管3上,可让系统适应山地丘陵。

【实施例3】

如图4所示:

可通过增加浮空气囊1的单个负载能力和数量,来增强负载。

可通过延长喷管3,增加喷嘴5和增压泵4,来扩大一次喷洒面积。

【实施例4】

如图5所示:可通过向反方向延长喷管3,增加喷嘴5和增压泵4,实现一次同时喷洒相邻两块田地,提升效率。

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