一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机及作业方法与流程

本发明涉及植保机械领域，涉及一种大田自动调节遮挡喷雾机，尤其是适用于不同作物间套作植保作业。

背景技术：

目前我国生产的粮食作物部分品种无法实现自给自足，严重依赖进口。间作、套作是一种重要的种植形式，可以提高土壤利用率和光热资源利用率，利用间、套作等技术可以实现有限的耕地生产更多的粮食作物。以大豆为例，由于大豆、玉米为同季作物，我国有限的耕地无法满足玉米、大豆单作用地的需求。玉米、大豆的争地矛盾较大。玉米大豆间作、套作可以很好地利用种植空间，且大豆的固氮效应可以提高土壤含氮量，降低化肥使用率。但是目前在玉米、大豆的间作、套作过程中，由于两种植物的种类不同，在植保过程中容易产生农药污染，导致一种植物受另一种植物农药的影响。

因此，合理的解决不同种作物的间作、套作时的植保作业是急需解决的一个问题。

技术实现要素：

本发明基于不同种作物间、套作时遇到的问题，提出一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机，可以解决间套作时遇到的植保问题。本发明结构简单、成本低，适用于间套作整个过程中的植保过程。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机，包括控制器、取样模块、执行模块、人机交互模块、功能模块、机架和药箱；所述控制器和交互模块置于驾驶室内；取样模块、执行模块及交互模块均与控制器相连通，执行模块驱动功能模块进行工作；所述控制器内装有存储模块，存储模块将检测到的信息和相应信息的决策存储起来；取样模块将采集到的信息通过无线信号传输给控制器；

所述取样模块包括雷达与摄像头，伸缩喷杆上均设置有取样模块；

所述执行模块与控制器之间通过无线连接进行信号传输；所述执行模块包括隔膜泵、水泵驱动电路、液压缸、伸展喷雾架、伸缩喷杆、伸缩喷杆控制器、第一电机、电机驱动电路和第一减速器；所述隔膜泵放置在药箱后侧，将药箱内的药液通过水管泵入到喷雾架内的管道；隔膜泵受水泵驱动电路控制，水泵驱动电路与控制器之间采用无线连接，从而实现由控制器控制隔膜泵的出水量；所述液压缸安装在固定喷雾架两侧，固定喷雾架与伸展喷雾架柔性连接，通过液压缸内部活塞杆的伸出或者缩进来控制伸展喷雾架的展开与收缩；所述第一电机由电机驱动电路控制，第一电机设置在机架后侧外表面，与第一减速器相连，用来控制固定喷雾架的升高与降低；电机驱动电路与控制器通过无线连接，将控制器发来的控制信号传给电机；所述伸缩喷杆设置在喷雾架上，由伸缩喷杆控制器直接控制；

所述功能模块包括雾化喷头、齿轮、挡雾帘、第二电机、第二电机减速器和卷帘机构；所述雾化喷头安装在伸缩喷杆上；第二电机与电机控制电路通过无线连接，受控制器控制，与第二减速器连接，通过减速器与齿轮相连接，进而实现由第二电机控制卷帘机构工作；

所述人机交互模块具有可触摸式显示屏，安装在控制器上，放置于驾驶室内，用于反馈当前工作信息以及驾驶员对喷雾机进行操作；通过人机交互模块可人为改变当前的控制器发出的控制信息，实现人为干预喷雾。

进一步的，所述雷达与摄像头分别为毫米波雷达、单眼摄像头；所述毫米波雷达用于探测其对应位置伸缩喷杆下作物高度；所述单眼摄像头用于得到其对应位置伸缩喷杆下作物的照片，并上传给控制器。

进一步的，所述控制器内含有无线收发装置，用来接收取样模块探测到的取样信息和发出控制器的控制指令；控制器根据取样模块检测到的信息与图像、根据当前作物生长情况和作物行间距决定喷雾架的高度、隔膜泵的出水量、伸缩喷杆的长度和挡雾帘的长度。

进一步的，所述卷帘机构与挡雾帘用来遮挡药液，安装于相邻喷头之间；在工作过程中，取样模块和控制器对当前情况所需要的挡雾帘伸出长度进行判断并发出控制指令，由第二电机控制挡雾帘的收放。

进一步的，所述挡雾帘在喷雾机工作过程中隔离不同的药物；所述卷帘机构之间的间距对应为作物行距；所述挡雾帘外表面为波浪形，表面涂有纳米疏水材料。

进一步的，所述喷雾架内部设置有水管，水管的一端与隔膜泵连接，另一端与伸缩喷杆相连接；所述伸缩喷杆的伸缩机构与喷雾架相连接，通过接收伸缩喷杆控制器发出的控制信号，进而实现控制伸缩喷杆的伸出与回收。

进一步的，两个所述药箱内分别装有适用于不同作物的药液；由两个所述隔膜泵将药液供给相对应的雾化喷头。

一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机的作业方法，包括两种工作模式，分别为在作物生长过程中的植保作业和播种后喷洒除草剂作业；

植保作业模式：

控制器发出命令，升举架受第一电机控制，把固定喷雾架升起到预设高度，然后液压缸活塞杆伸出，将伸展喷雾架打开，然后将链条装载到齿轮上；喷雾机向前移动，雷达与摄像头进行工作，检测当前取样模块所对应位置下的作物高度、作物种类，然后将检测到的信息发送给控制器，由控制器决定固定喷雾架的升举高度，固定喷雾架升举后，根据取样模块所检测到的信息，卷帘机构受第二电机控制，开始伸出挡雾帘，同时伸缩喷杆伸长，之后喷雾机开始正式工作，在田间行进的过程以及喷雾机进行喷雾的同时，取样模块实时取样，对当前作物生长情况进行取样分析，结合预设数据，检测当前作物病虫害情况和作物生长高度，并实时显示在人机交互模块上，由驾驶员决定是否改变当前工作模式以及当前喷雾量；

喷洒除草模式：

控制器发出指令，升举架受第一电机控制，降低固定喷雾架的高度到预设高度，然后液压缸活塞杆伸出，将伸展喷雾架展开，然后将链条装载到齿轮上，毫米波雷达探测固定喷雾架与地面之间的距离，对当前固定喷雾架高度进行判断是否符合喷洒除草剂的要求并进行动态调整，调整结束后第二电机开始工作，卷帘机构伸出挡雾帘，雾化喷头进行工作；喷雾机在行驶过程中取样模块的单眼摄像头一直进行取样，判断当前地面杂草生长情况并实时反馈给控制器，根据当前情况控制器实时改变喷雾量，并在人机交互模块做出提示。

有益效果：

1.本发明提供的喷雾机，在高地隙喷雾机的基础上，采用双药箱设计，增加取样模块和控制器，改进执行模块、功能模块，从而实现单/双子叶植物能够共同进行植保作业的突破。并且在作业的同时可以根据作物生长情况实时动态调整喷雾机工作状态，针对作物生长情况做出相应的改变。并且在作业的同时对植物生长情况信息进行动态采集、存储、分析，为植保作业提供更多可以参照的依据。

2.与现有的植保机械相比，本发明具有以下优点：能够避免出现同时对两种植物进行植保作业时候适用于不同作物的农药对另一种作物造成污染；适用于同时对两种不同高度的作物喷药，且能够实现精准喷药。

3.该发明适用于不同作物间套作时的植保作业，从种子播种后的除草剂喷洒等一直到作物收获之前的植保喷雾作业；该发明在工作的时候可以根据相对应的作物自主调节喷雾架高度、喷杆长度和挡雾帘长度。能够有效防止针对单、双子叶植物间套作时出现农药污染、影响作物生长的情况，并提高农药利用率，节约资源。

附图说明

图1为根据本发明实施例涉及到的主视图；

图2为根据本发明实施例涉及到的俯视图；

图3为根据本发明实施例涉及到的仰视图；

图4为根据本发明实施例涉及到的左视图；

图5为根据本发明实施例涉及到卷帘机构示意图；

图6为本发明实施例涉及到的立体结构示意图。

附图标记：

1-机架、2-水泵驱动电路、3-隔膜泵、4-水管、5-药箱、6-电机驱动电路、7-伸展喷雾架、8-卷帘机构、9-齿轮、10-链条、11-液压缸、12-第二电机、13-第二减速器、14-伸缩喷杆控制器、15-固定喷雾架、16-升举架、17-第一电机、18-第一减速器、19-伸缩喷杆、20-挡雾帘、21-雾化喷头、22-摄像头、23-雷达、24-人机交互模块、25-控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

结合附图1-5所示，本发明所述的一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机主要分为三个部分，分别为驾驶室、机架和喷雾系统。喷雾机的动力系统以及传动系统安装在机架上，驾驶室内部装有控制器25和人机交互模块24，其目的是方便驾驶员调节和控制喷雾系统。所述喷雾系统主要包括取样模块、执行模块、交互模块、功能模块和药箱5。

所述取样模块包括波雷达23与摄像头22，所述毫米波雷达用于探测其对应位置喷雾架下作物高度；所述单眼摄像头用于得到其对应位置喷雾架下作物的照片，并上传给控制器25；取样模块将采集到的信息通过无线信号传输给控制器25。所述毫米波雷达与单眼摄像头放置于喷雾架靠近驾驶室一侧的底部，取样模块的数量与伸缩喷杆相同，位置与伸缩喷杆在同一轴线上，更靠近驾驶室一侧。

所述执行模块放置在机架上，包括隔膜泵3、水泵驱动电路2、液压缸11、伸展喷雾架7、伸缩喷杆19、第一电机17、电机驱动电路6、第一减速器18。执行模块与控制器25之间通过无线连接进行信号传输。所述隔膜泵3放置在药箱5后侧，一侧为进水管4与药箱5连接，一侧为出水管4与喷雾架连接。隔膜泵3受水泵驱动电路2控制，水泵驱动电路2与控制器25之间采用无线连接，从而实现由控制器25控制隔膜泵3的出水量。所述液压缸11安装在固定喷雾架15两侧，与伸展喷雾架7相连接，通过液压缸11内部活塞杆的伸出或缩进来控制伸展喷雾架7的展开与收缩。所述第一电机17共有两台，对称放置，并由电机驱动电路6控制，第一电机17设置在机架1后侧外表面，与第一减速器18相连，用来控制升举架16的升高与降低。电机驱动电路6与控制器25通过无线连接，将控制器25发来的控制信号传给电机。所述伸缩喷杆19设置在喷雾架上，由伸缩喷杆控制器14直接控制。所述伸缩喷杆共有五节，每节长度相同，直径越来越小。

所述固定喷雾架与第一电机17和第一减速器18之间用升举架16相连，升举架为中空设计，隔膜泵3的出水管放置在升举架16的中空位置，升举架16与固定喷雾架15相连，水泵出水管与喷雾架内部水管相连。

所述喷雾架内部设置有水管，通过内部布管的方式，可以有效的利用空间。喷雾架内部的水管为金属可伸缩水管，与伸缩喷杆顶端的雾化喷头相连接。在伸缩喷杆伸长或者缩短来控制雾化喷头离地高度时，伸缩水管可根据相应的长度进行调整。

结合附图2、3，所述功能模块包括雾化喷头21、齿轮9、挡雾帘20、第二电机12、电机第二减速器13、卷帘机构8。所述雾化喷头21安装在伸缩喷杆19上。第二电机12安装在固定喷雾架的中间位置，与电机控制电路通过无线连接，受控制器25控制，与第二减速器13连接，通过减速器与齿轮9相连接，进而实现由第二电机12控制卷帘机构8。

所述卷帘机构8安装在每两根喷头的中间位置，受第二电机12控制。

结合附图4，所述交互模块24为可触摸式显示屏，安装在控制器25上，放置于驾驶室内。用于喷雾机驾驶员对喷雾机工作信息和田间作物信息的了解以及驾驶员对喷雾机进行操作。

本发明所述的一种应用于大田的不同作物间套作自动调节遮挡喷雾机，其主要工况分为两种，第一种是在作物播种后，对田间地面喷洒除草剂；第二种为作物生长中后期进行植保作业。

本发明第一种工况的工作过程如下：

控制器25发出命令，升举架16受第一电机17控制，把固定喷雾架升起到预设高度，然后液压缸11活塞杆伸出，将伸展喷雾架7打开。然后将链条10装载到齿轮9上。喷雾机向前移动，毫米波雷达与单眼摄像头进行工作，检测当前取样模块所对应位置下的作物高度、作物种类，然后将检测到的信息发送给控制器25，由控制器25决定固定喷雾架15的升举高度。固定喷雾架15升举后，根据取样模块所检测到的信息，卷帘机构8受第二电机12控制，开始伸出挡雾帘20，同时伸缩喷杆19伸长。之后喷雾机开始正式工作，在田间行进的过程以及喷雾机进行喷雾的同时，取样模块实时取样，对当前作物生长情况进行取样分析，结合预设数据，检测当前作物病虫害情况和作物生长高度，并实时显示在人机交互模块24上，由驾驶员决定是否改变当前工作模式以及当前喷雾量。

本发明第二种工况的工作过程如下：

控制器25发出指令，升举架16受第一电机17控制，降低固定喷雾架15的高度到预设高度，然后液压缸11活塞杆伸出，将伸展喷雾架7展开。然后将链条10装载到齿轮9上，毫米波雷达23探测固定喷雾架15与地面之间的距离，对当前固定喷雾架高度进行判断是否符合喷洒除草剂的要求并进行动态调整。调整结束后第二电机12开始工作，卷帘机构8伸出挡雾帘，雾化喷头21进行工作。喷雾机在行驶过程中取样模块的单眼摄像头22一直进行取样，判断当前地面杂草生长情况并实时反馈给控制器25，根据当前情况控制器25实时改变喷雾量，并在人机交互模块24做出提示。

本发明在工作过程中会对采样模块采集到的照片、数据进行存储，并根据时间对工作过程中采集到的信息进行规划分析，提取重要参数数据，例如不同季节时不同的病虫害情况、不同作物病虫害情况等，通过人际交互模块24反映给驾驶员，从而便于为下一次作业时工作规划提供参考数据。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。