一种农业喷药用药液混合装置及方法

1.本发明涉及农业机械设备技术领域，特别涉及一种农业喷药用药液混合装置及方法。


背景技术：

2.为了避免农作物遭受虫害，处理农作物病，或者是给农作物喷洒营养物质，在农业领域上最常用的就是农药。农药的浓度不同对农作物作用的效果不同，并不是浓度越高对作物效果越好，要取合适的浓度，因此在使用农药的时候需要将农药与水按照一定的比例去配比，配出所需农药浓度。早期的农药多为化学农药，这种农药容易在生物体内累积，因此逐步被社会淘汰。后来出现的毒性较强的农药，譬如百草枯，这种农药对人畜危害较大，现在最受欢迎的农药为生物农药，这种农药不但效果好，而且不会残留毒素，在自然环境下就能降解。但生物农药开封后多数不能长时间储存，并且需要随用随配。而目前现有的农业喷药机的药液储存罐只是单一的一个容器，并不能使药液混合均匀，做到实时配比农药，这样不能有效的发挥农药的作用，而且也浪费了农药。目前我国农业朝着机械化，智能化的方向发展，以前配比农药为人为配置，人力混合农药，这样很耗费人力，而且配比出的农药浓度精准度不高，目前的农业使用的药液混合装置大多为人为配好药液和水的比例，然后启动混合装置进行混合，操作复杂，混合药液效率不高。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种农业喷药用药液混合装置，具有能够实时的按照要求自主配比好农药和清水的比例，并且能够自主的将配比好后的清水和农药充分混合的特点。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种农业喷药用药液混合装置，包括底部的整体支撑结构，所述整体支撑结构上方放置有混合罐5，所述混合罐5的外壁设置有混合液液位检测装置7，所述混合罐5底部设置了一个混合液出口8及混合液流量调节阀9，混合罐5的顶部设置储存罐3，所述储存罐3通过安装在混合罐5的顶部的储存罐支撑板4支撑，所述储存罐3通过隔离挡板1分割成储存药液的空间和储存清水的空间，储存药液的储存罐3的顶部中心位置设置了一个进药口2，在储存清水的储存罐3顶部中心设置了一个进水口13、主控制器11和无线通信模块12，所述储存罐支撑板4之间设置有药液流量控制模块和水流量控制模块，药液流量控制模块、水流量控制模块和混合液液位检测装置7与主控制器11相连，主控制器11与无线通信模块12相连，混合罐5内部底部中心设置有一个搅拌棒18。
6.所述储存罐支撑板4为两块。
7.所述无线通信模块12放置在主控制器11的顶部。
8.所述整体支撑结构包括十字型立体状的混合罐支撑板15，所述混合罐支撑板15末端分别设置混合罐支撑底座6，混合罐支撑底座6共四个，所述混合罐支撑板15和混合罐底
座6底面在同一水平面。
9.所述混合罐5内部底部靠近外壁位置设置有两个水泵17，水泵17位置以圆心为对称点成中心对称。
10.在水泵17的前端设置有水泵出水口24，后端设置有水泵进水口25，水泵进水口25的直径大于水泵出水口24。
11.所述药液流量控制模块包括药液流量检测器23，药液流量检测器23放置在药液流通管22的前端，药液流量调节阀16放置在药液流通管22左侧；
12.所述水流量控制模块包括水流量检测装置19，水流量检测装置19放置在水流通管21前端，水流量调节阀20放置正在水流通管21的右侧。
13.所述储存药液的储存罐3底部设置了与药液流通管22相连接的开口，储存药液的储存罐3外壁设置了一个药液液位检测装置26，储存清水的储存罐3底部设置了与水流通管21相连接的开口，储存清水的储存罐3外壁设置水位检测装置14。
14.所述搅拌棒18包括搅拌轴，在搅拌轴上设置有三个搅拌叶轮，搅拌叶轮通过十字型结构叶片组成，每个叶片其上面与水平面呈一定倾角；
15.最底层的叶轮上的叶片与水平面成5
°
倾角，中间叶轮的页面与水平面呈10
°
倾角，搅拌棒顶部的叶轮与水平面呈15
°
的倾角，每层叶轮与水平面的倾角不一致，使每片叶轮带动其那一层混合液转速不一样，每层之间形成差速。
16.所述进水孔2和进药孔13为圆形结构，进水孔2和进药孔13的半径比为2：1，面积比为4：1，它们内部为弹性材料做成的片状结构。
17.一种农业喷药用药液混合装置的运行方法，包括以下步骤；
18.智能农药配比原理：
19.药液储存罐通过药液流通管22向混合罐5中输送药液，清水储存罐通过水流通管21向混合罐5中输送清水；
20.药液液位检测装置26负责检测药液储存罐中药液的液位，在主控制器11中设置了一个最低的药液液位阈值和一个最高药液液位阈值，最低药液液位阈值设置在整个药液储存罐1/5高度处，最高药液液位阈值设置在整个药液储存罐4/5处，当药液液位低于这个最低液位的时候，主控制器11的这个最低药液阈值警报会被触发，主控制器11会通过无线传输模块12向操作人员发送信息，提醒操作人员增加药液量，操作人员箱药液储存罐里面增加药液量，当药液量达到药液液位最高阈值时，药液液位检测装置26会向主控制发送警报信号，主控制器11会将这一报警信息通过无线传输模块12发送给操作人员，操作人员就会停止向药液储存罐里面增加药液；
21.水位检测装置14负责检测清水储存罐中的水位，在主控制器11中设置了一个最低水位阈值和一个最高水位阈值，最低水位阈值设置在整个清水储存罐1/5高度处，最高水位阈值设置在整个清水储存罐4/5处，当水位低于这个最低水位阈值的时候，主控制器11的这个最低水位阈值警报会被触发，主控制器11会通过无线传输模块12向操作人员发送信息，提醒操作人员增加清水量，操作人员箱清水储存罐里面增加清水，当清水量达到水位最高阈值时，水位检测装置14会向主控制器11发送警报信号，主控制器11会将这一报警信息通过无线传输模块12发送给操作人员，操作人员就会停止向清水储存罐里面增加清水；
22.混合液液位检测装置7负责测量混合罐中混合液的液位，混合罐是进行药液混合
的位置，在主控制器11中设置了一个最高混合液液位，它为混合罐的5/6处，为了保证水泵17能够进行正常工作，不空转，在主控制器11中设置了一个最低混合液液位，最低混合液液位为混合罐的1/4处，这个最低的混合液液位能够保证混合液能没过水泵17和搅拌棒18上最底层的叶轮，若低于最低混合液液位，混合液液位检测装置7会向主控制器11发送报警信息，主控制器11接下来不会对混合罐中药液进行混合；
23.智能药液混合：
24.需要混合药液时，首先操作人员在终端上设置基本参数，混合药液量，期望药液浓度，药液原液浓度，终端将这些参数发送给主控制器11，主控制器11首先会判断混合药液量是否超出最高混合液液位或者是否低于最低混合药液液位，若混合药液量不符合阈值要求，主控制器11会通过无线传输模块12向操作人员报错，若混合药液量满足混合罐中的最高最低液位要求，那么主控器会计算出配置该浓度混合液需要用到的药液量和清水量，并将药液量和清水量转化成相应的在混合罐中的液位高度，同时会将所需的混合液量转化成对应的混合液液位高度。然后主控制器11会判断药液储存罐中药液量和清水储存罐中清水量是否能够完成此次农药配比。若完成不了，主控制器11会向操作人员发送补充药液(清水)量的信息，在操作人员补充完成后，主控制器11会再次进行判断，看是否补充充足，若能够完成此次农药的配比，主控制器11会控制药液流量调节阀16打开，药液会从药液储存罐中通过药液流通管22中流入到混合罐中，之前主控制器11计算出了所需药液量并且将其转换成了对应的混合罐中的液位高度，因此当混合罐中药液量将要达到这个高度的时候，主控制器11会控制药液流量调节阀16闭合，停止输送药液。然后主控制器11控制水流量调节阀20打开，清水从清水储存罐中通过水流通管21向混合罐输入清水，志强主控制器11计算出了所需配比混合液总量对应的混合液液位，现在只需要等待混合罐罐中混合液液位到达计算出的混合液液位，然后主控制器11控制水流量调节阀20闭合，完成混合液的配比；
25.混合液混合：
26.药液和清水配比结束后，主控制器11会控制水泵17和搅拌棒18进行工作，搅拌棒18上有三个叶轮，每个叶轮上有四个叶片，每一层的叶片与水平面的倾角不同，这时搅拌棒18在旋转的时候每个叶轮带动水流速不同，可以使在只有搅拌棒18旋转的境况下，形成三层不同流速的混合液，每层混合液之间，由于差速会互相交融，搅拌棒18顺时针转动，混合液混合方向也呈顺时针，在加上水泵17工作以后水泵17进水口与水平面水平，将混合液吸入，水泵17出水口与水平面成60
°
倾角，吸入的混合液会以60
°
倾角喷出，两个水泵17呈中心对称，这个混合液的喷射方向与搅拌棒18带动的混合液运动方向相反，并且由于水泵17出水口这个倾角设计使由水泵17喷出的水去混乱搅拌棒18形成的不同流速的混合液层，使三层不同流速的混合层受到冲击，大大加快药液和清水之间的混合，提高了混合药液混合程度。
27.本发明的有益效果：
28.本发明能够实时的按照要求自主配比好农药和清水的比例，并且能够自主的将配比好后的清水和农药充分混合。
附图说明
29.图1为本发明结构示意图。
30.图2为本发明整体支撑结构示意图。
31.图3为本发明混合罐结构示意图。
32.图4为本发明水泵的放大图。
33.图5为本发明的药液流量控制模块和水流量控制模块放大图。
34.图6为本发明的搅拌棒放大图。
35.图7为本发明的结构示意图。
36.图8为本发明的进水孔，进药孔的放大图。
37.图9为本发明硬件结构框图。
38.图中：1-隔离挡板，2-进药口，3-储液罐，4-储液罐支撑板，5-混合罐，6-混合罐支撑底座，7-混合液液位检测装置，8-混合液出液口，9-混合液流量调节阀，10-电源线，11-主控制器，12-无线传输模块，13-进水孔，14-水位检测装置，15-混合罐支撑板，16-药液流量调节阀，17-水泵，18-搅拌棒，19-水流量检测装置，20-水流量调节阀，21-水流通管，22-药液流通管，23-药液流量检测器，24-水泵出水口，25-水泵进水口，26-药液液位检测装置。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
40.如图1所示，装置整体呈圆柱型结构，底部为整体支撑结构，混合罐5放置在整体支撑结构上方，在混合罐5外壁安装了一个混合液液位检测装置7，在混合罐5底部设置了一个混合液出口8及混合液流量调节阀9，混合罐5的顶部放置了两块储存罐支撑板4，将储存罐3放置在储存罐支撑板4上方，储存罐3的顶部设置有隔离挡板1，将储存药液的空间和储存清水的空间隔开，在储存药液的储存罐3的顶部中心位置设置了一个进药口2，在储存清水的罐体顶部中心设置了一个进水口13、主控制器11和无线通信模块12。无线通信模块12放置在主控制器11的顶部。
41.所述的进药口2和进水口13为一个圆形开口，进水孔2和进药孔13的半径比为2：1，面积比为4：1，内部为弹性胶片(下文简称弹片)，农药和清水充足时，能起到半密封的效果，当储液罐中农药或者清水不足时，将输水管或输药管插入从这两个开口插入即可向储液罐里面补充。
42.所述储液罐支撑板4有两块，放置在储液罐1的下方，混合罐5的上方，支撑起储液罐1，为药液流量调节阀16、水流量检测器19、水流量调节阀20、水流通管21、药液流通管22、药液流量检测器23在储液罐3和混合罐5之间留下空间。
43.所述的混合液出水口8是将混合好以后的药液排出，在其尾端设置有一个混合液流量调节阀9，可以按照需求调节混合药液流出的量。
44.所述的主控制器11里面设置好了不同药液浓度的控制参数，主要作用为接收水流量检测器19、药液流量检测器23、药液液位检测装置26、水位检测装置14和混合液液位检测装置7传过来的流量液位信息，并对其进行处理，按照需要的农药浓度对药液流量调节阀和水流量调节阀进行控制，从而控制药液和清水进水混合罐中的比例，达到混合出相应浓度的农药。
45.所述的无线通信模块12放置于主控制器11顶部，无线通信模块与主控制器11连接，可以将主控制器11接收到的水流量检测器19、药液流量检测器23、药液液位检测装置
26、水位检测装置14和混合液液位检测装置7流量液位信息远程传送给工作人员，工作人员也可以通过无线通信模块远程更改主控制器里面的参数。
46.如图2所示，图中为整体支撑结构，它由三部分组成：混合罐支撑底座6，混合罐支撑板15，以及电源线10，混合罐支撑底座6放置在混合罐支撑板15的末端，一共有四个底座，电源线10设置在其中一个底座上，所述的电源线10为装置整体供电，它的非插座一端与混合罐支撑底座6相连接。混合罐支撑板15呈十字型立体状，保证了装置整体的稳定性。其底面和混合罐底座6底面在同一水平面。图中虚线为被遮挡的线。
47.如图3所示，图中结构为混合罐5，在混合罐5底部外部设置了一个混合液出液口8和混合液流量调节阀9，在混合罐5外壁设置了一个混合液液位检测装置7，混合罐5内部底部中心设置有一个搅拌棒18，混合罐5内部底部靠近外壁位置设置有两个水泵17，水泵17位置以圆心为对称点成中心对称，储存罐支撑板4放置于混合罐5顶部，药液流量控制模块和水流量控制模块放置于两个储存罐支撑板4之间。
48.如图4所示，图中结构为水泵17，在水泵17的前端设置有水泵出水口24，后端设置有水泵进水口25，水泵进水口25相对于水泵出水口24要粗，这样在水泵17工作时喷出的水流速能更快。水泵的出水口与水平面呈60
°
倾角，使喷出的水能以60
°
倾角喷出。
49.如图5所示，图中结构为药液流量控制模块和水流量控制模块，药液流量控制模块的组成部分有：药液流量调节阀16、药液流通管22、药液流量检测器23，药液流量调节阀23放置在药液流通管22的前端，药液流量调节阀16放置在药液流通管22左侧。水流量控制模块的组成部分为：水流量检测装置19、水流量调节阀20和水流通管21，水流量检测装置19放置在水流通管21前端，水流量调节阀20放置正在水流通管21的右侧。
50.如图6所示，图中结构为搅拌棒18，它上面有三个搅拌叶轮，搅拌叶轮呈十字型结构，每个叶片其上面与水平面呈一定倾角，最底层的叶轮上的叶片与水平面成5
°
倾角，中间叶轮的页面与水平面呈10
°
倾角，搅拌棒顶部的叶轮与水平面呈15
°
的倾角，每层叶轮与水平面的倾角不一致，使每片叶轮带动其那一层混合液转速不一样，每层之间形成差速。搅拌棒转动的时候会将药液和清水进行混合。
51.如图7所示，图中结构为储液罐3，它有隔离挡板1分成了两部分，小的部分为药液储液罐，大的部分为清水储液罐。在药液储液罐3底部设置了与药液流通管22相连接的开口，在其顶部设置了进药孔2，另外在储存药液的储存罐3外壁设置了一个药液液位检测装置26。在储存清水的储存罐3底部设置了与水流通管21相连接的开口，在其顶部设置了进水孔13，与药液储存罐一样，在清水储液罐的外壁设置了一个水位检测装置14。
52.如图8所示，图中结构为进水孔2和进药孔13都为圆形结构，小的为进药孔2，大的为进水孔13，进水孔2和进药孔13的半径比为2：1，面积比为4：1，其内部位弹性材料做成的片状结构，在需要向内部补充药液和清水时，只需要将相应的管子插入即可，在不需要补充时，这个片状结构会保持水平时储液罐保持半封闭状态。
53.本发明的工作原理：
54.储液原理
55.当药液储存罐中药液液位检测装置检测到药液液位低于设定值时，主控制器11会通过无线通信模块12将药液液位过低的信息发送给工作人员，工作人员会将药液输送管通过进药孔2插入药液储存罐中去，进药孔2中的弹片会随着药液输送管的插入收缩进药液储
液罐中，然后药液输送管会对里面的药液进行补充，药液液位检测器26能够实时的检测当前的药液，当药液输入将要充足时，会提醒工作人员，工作人员会抽出药液输送管，进药孔2的上的弹片又会恢复原状。
56.当清水储存罐中水位检测装置14检测到水位低于设定值时，主控制器11会通过无线通信模块12将水位过低的信息发送给工作人员，工作人员水将水管通过进水孔13插入清水储存罐中，进水孔13中的弹片会随着水管的进入而收缩进清水储存罐中，然后清水就能够补充进清水储存罐中去。当水位检测器检测14到水位足够时后提醒工作人员，工作人员就会停止向清水储存罐输送清水。进水孔13上的弹片会随着水管的抽出恢复原状。
57.农药配比原理
58.药液储存罐通过药液流通管23向混合罐5中输送药液，清水储存罐通过水流通管21向混合罐5中输送清水。
59.混合罐5中没有溶液：主控制器11通过控制药液流量调节阀16和水流量调节阀20来控制流入混合罐5中的药液量和清水量从而达到配比出相应的混合液的农药浓度。首先工作人员输入要配比的混合液总量和浓度，然后再输入药液的浓度，然后主控制器11会计算得出应该向混合罐5中放多少的药液和多少清水，最后主控制器11会控制药液流量调节阀16和水流量调节阀20调节的适合的开度，控制打开时间从而输入主控制器11算出的相应药液量和清水量，这样配比农药浓度的精度会比为配比要高。
60.混合罐5中还剩下没用完的混合液时，主控制器11上面记录有这次混合液的浓度，首先主控制器11通过混合液液位检测装置7能知道混合罐5中还剩下多少溶液，工作人员需要通过无线通信模块12向主控制器11输入这次需要配比的混合液的量和浓度，主控制器11会自动计算出相应需要向混合罐5中投放的药液量和清水量，然后主控制器11会控制药液流量调节阀16和水流量调节阀调节20的适合的开度，控制打开时间从而输入主控制器算出的相应药液量和清水量。
61.混合搅拌原理
62.当配比溶液完成后，主控制器11会控制搅拌棒18和水泵进行工作，控制搅拌棒18逆时针进行搅拌混合，水泵出水口与水平面呈一倾角，两个水泵呈中心堆成，混合液从水泵进水口进水，从水泵出水口排除，水泵出水口要比进水口细，水泵这边混合液体的方向与搅拌棒18混合液体方向相反，这样使混合液能更加充分的混合。
63.药液储存原理
64.混合罐在混合液流量调节阀、药液流量调节阀以及清水流量调节阀都闭合时相当于一个全封闭的容器，储液罐上的开口设计使初夜罐呈一个半密封的容器，减缓了药液的挥发。