一種實時混藥型變量噴霧裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種實時混藥型變量噴霧裝置及方法，所述裝置包括風送式噴霧機和超聲波果樹仿形模塊，所述噴霧機上設有第一微控制器、供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊和流量變量控制模塊，所述第一微控制器分別與供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊、流量變量控制模塊和超聲波果樹仿形模塊相連，所述射流攪拌混藥模塊分別與供水控制模塊、供藥控制模塊和流量變量控制模塊相連。本發明的噴霧裝置可提高霧滴的霧化程度及其在冠層中沉積分布的均勻性的效果，有利于實現高效率、高環保的精確噴霧作業，通過觸摸屏進行遠程操作可以大大提高作業效率，且應用范圍廣，適用于林果業和城市園林植保作業，噴霧效果理想。
【專利說明】一種實時混藥型變量噴霧裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種噴霧裝置，尤其是一種實時混藥型變量噴霧裝置及方法，屬于風送式噴霧機【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，我國所采用的施藥方式絕大多數是大容量淋洗，造成霧滴在果樹樹冠沉降率不高、不均勻性明顯，剩余的藥液大部分是流失到土壤和周邊的地域里，對環境造成了很嚴重的污染。正因為如此，不僅限制了農藥藥效的發揮，并帶來了環境污染、人員中毒、殘留超標等諸多負面問題，嚴重危害社會穩定和經濟的發展。
[0003]風送式噴霧系統在國內果園有初步應用，但局限于簡單的開關控制方式，不能根據果樹冠形、機具行走速度，實時調節噴霧流量，施藥精度和效率不太理想。發達國家的風送式噴霧機在對靶噴霧、離心噴霧、可控霧滴、低量噴霧等方面技術較為成熟。
[0004]國內外噴霧混藥裝置經歷了由預混式噴霧混藥裝置到農藥直接注入系統即農藥在藥箱內混合到農藥與水在管道內混合。農藥直接注入系統就是利用霧機管道系統外部的能源，完成農藥的 精確計量以及藥、水在管道內的混合。這種混藥裝置在水流量保持恒定的情況下，利用噴霧機管道系統外部的能源，根據噴霧機的前進速度來調節農藥的注入量，通過噴霧機管道系統內混合液濃度的變化，達到單位面積上農藥的用量恒定。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種自動化程度高、作業效率高的實時混藥型變量噴霧裝置。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種上述噴霧裝置的自動噴霧方法。
[0007]本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0008]一種實時混藥型變量噴霧裝置，包括風送式噴霧機和超聲波果樹仿形模塊，所述噴霧機上設有第一微控制器、供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊和流量變量控制模塊，所述第一微控制器分別與供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊、流量變量控制模塊和超聲波果樹仿形模塊相連，所述射流攪拌混藥模塊分別與供水控制模塊、供藥控制模塊和流量變量控制模塊相連；其中:
[0009]所述第一微控制器，用于接收各個模塊反饋的數據以及控制各個模塊工作；
[0010]所述供水控制模塊，用于根據第一微控制器的指令將水輸送給射流攪拌混藥模塊，并將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器以調節供水流量；
[0011]所述供藥控制模塊，用于根據第一微控制器的指令將藥液輸送給射流攪拌混藥模塊，并將實時檢測到的供藥流量反饋給第一微控制器；
[0012]所述射流攪拌混藥模塊，用于將供水控制模塊輸送的水和供藥控制模塊輸送的藥液進行混合得到混合藥液，并將混合藥液輸送給流量變量控制模塊；
[0013]所述流量變量控制模塊，用于根據第一微控制器輸送的噴霧流量控制混合藥液的輸出，并將實時檢測到的混合藥液流量反饋給第一微控制器以調節混合藥液流量，同時調節輸出壓力，使混合藥液在噴出時形成霧狀；
[0014]所述超聲波果樹仿形模塊，用于采用超聲波進行果樹冠形探測，并將探測結果反饋給第一微控制器。
[0015]作為一種優選方案，所述供水控制模塊包括水箱、過濾器、第一增壓泵、第一溢流閥、第一比例閥和供水流量計；所述水箱的出水口通過過濾器與第一增壓泵的輸入端連接；所述第一增壓泵的輸出端分為兩路，其中一路輸出端依次通過第一比例閥、供水流量計與射流攪拌混藥模塊相連，另一路輸出端通過第一溢流閥與水箱的進水口連接；所述第一增壓泵、第一比例閥和供水流量計分別與第一微控制器連接。
[0016]作為一種優選方案，所述供藥控制模塊包括藥箱、第二增壓泵、第二溢流閥、調速閥、供藥流量計和電磁閥；所述藥箱的出液口與第二增壓泵的輸入端連接；所述第二增壓泵的輸出端分別兩路，其中一路輸出端依次通過調速閥、供藥流量計、電磁閥與射流攪拌混藥模塊相連，另一路輸出端通過第二溢流閥與藥箱的進液口連接；所述第二增壓泵、供藥流量計和電磁閥分別與第一微控制器連接。
[0017]作為一種優選方案，所述射流攪拌混藥模塊包括混藥箱，所述混藥箱上設有進水口、第一進液口、第二進液口和出液口，所述第一增壓泵的其中一路輸出端依次通過第一比例閥、供水流量計與混藥箱的進水口連接；所述第二增壓泵的其中一路輸出端依次通過調速閥、供藥流量計、電磁閥與混藥箱的第一進液口連接；所述混藥箱的出液口和第二進液口分別與流量變量控制模塊 相連。
[0018]作為一種優選方案，所述流量變量控制模塊包括液壓泵、調壓閥、分段開關、壓力表、第二比例閥、第三比例閥、第一混合藥液流量計、第二混合藥液流量計、左噴頭組和右噴頭組；所述混藥箱的出液口通過液壓泵與調壓閥的輸入端連接；所述調壓閥的輸出端分為兩路，其中一路輸出端與分段開關的輸入端連接，另一路輸出端與混藥箱的第二進液口連接；所述分段開關有兩個輸出端，其中一個輸出端依次通過第二比例閥、第一混合藥液流量計與左噴頭組連接，另一個輸出端依次通過第三比例閥、第二混合藥液流量計與右噴頭組連接；所述壓力表與分段開關連接；所述第二比例閥、第三比例閥、第一混合藥液流量計和第二混合藥液流量計分別與第一微控制器連接。
[0019]作為一種優選方案，所述噴霧機前部設有風機和倒U型噴霧器；所述左噴頭組和右噴頭組對稱分布在倒U型噴霧器上，所述風機的外邊緣與倒U型噴霧器的內側相接觸。
[0020]作為一種優選方案，所述裝置還包括遠程實時顯示遙控模塊，所述噴霧機上還設有測速模塊和數據存儲模塊，所述第一微控制器連接有第一無線通信模塊；所述遠程實時顯示遙控模塊包括觸摸屏、第二微控制器和第二無線通信模塊，所述觸摸屏和第二無線通信模塊分別與第二微控制器連接；所述第一無線通信模塊與第二無線通信模塊之間信號連接，使第一微控制器與第二微控制器相互之間進行數據通信；所述測速模塊和數據存儲模塊分別與第一微控制器連接，所述測速模塊采用加速度傳感器，所述數據存儲模塊采用SD卡。
[0021]作為一種優選方案，所述噴霧機后部設有帶電源模塊的控制機箱，所述第一比例閥、第二比例閥、第三比例閥、第一增壓泵、第二增壓泵、電磁閥、供水流量計、供藥流量計、第一混合藥液流量計、第二混合藥液流量計、第一微控制器、第二無線通信模塊、測速模塊和數據存儲模塊均設置在控制機箱內。
[0022]作為一種優選方案，所述超聲波果樹仿形模塊由兩組超聲波傳感器組成，所述兩組超聲波傳感器分別與第一微控制器連接，每組超聲波傳感器有五個超聲波傳感器，其中一組的五個超聲波傳感器離地面60~80cm高度處按間距40~60cm垂直安裝在噴霧機左偵牝另一組的五個超聲波傳感器離地面60~80cm高度處按間距40~60cm垂直安裝在噴霧機右側。
[0023]本發明的另一目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0024]一種實時混藥型變量噴霧裝置的噴霧方法，包括以下步驟:
[0025]S1、上電后系統初始化，用戶在觸摸屏上輸入農藥配方，并由第一微控制器控制電磁閥開啟，將藥液輸送到混藥箱，同時通過調速閥進行調節，使供藥流量達到所需數值，并通過供藥流量計將供藥流量反饋給第一微控制器；
[0026]S2、第一微控制器判斷是否接收到農藥配方，若是，根據農藥配方和供藥流量，計算出供水流量，并開啟第一比例閥，將水輸送到混藥箱，與混藥箱內的藥液進行混合，進入步驟S3 ;若否，第一微控制器繼續進行判斷；
[0027]S3、通過供水流量計將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器，若當前的供水流量誤差在所計算供水流量的I %內，此時可以確定供水流量為Q2，以此使混合藥液達到農藥配方所需的農藥濃度，由第一微控制器開啟超聲波傳感器進行果樹冠形探測，進入步驟S4 ;否則，對第一比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟；
[0028]S4、超聲波傳 感器檢測果樹在不同高度對應的水平距離后反饋給第一微控制器，由第一微控制器換算得到果樹面積，根據果樹面積計算出噴霧流量(即為需要的混合藥液流量)，將噴霧流量輸送給第二比例閥，控制第二比例閥開啟；
[0029]S5、初步試噴，通過調壓閥調節輸出壓力，使混合藥液在通過噴頭噴出時形成霧狀，進入步驟S6 ；
[0030]S6、通過混合藥液流量計將實時檢測到的混合藥液流量反饋給第一微控制器，若當前的混合藥液流量誤差在所計算噴霧流量的1%內，進入步驟S7 ;否則，對第二比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟；
[0031]S7、若結束當前工作，則停止裝置的運行，否則，返回步驟S4繼續對其他果樹進行噴霧工作。
[0032]本發明相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0033]1、本發明的噴霧裝置采用果樹仿形風送式噴霧，與傳統的通過仿形調節噴霧流量的技術產品相比，將果樹仿形與風送式噴霧技術相結合，可提高霧滴的霧化程度及其在冠層中沉積分布的均勻性的效果，有利于實現高效率、高環保的精確噴霧作業。
[0034]2、本發明的噴霧裝置實現實時調節藥液濃度，方法為固定供藥流量，根據需要改變供水流量，以達到實時調節藥液的濃度，以滿足不同果樹的蟲害程度不同，有時需要改變噴藥的濃度的需求。
[0035]3、本發明的噴霧裝置混藥過程更智能化，其基于現有的直接注入式系統技術，加以風送式噴霧的二次混藥技術，在提高藥液混合程度和智能化控制方面更具效益，過程是將供藥和供水經過精確計算后送進混藥箱，采用射流混藥的方法在混藥箱中進行第一次混藥，借助風送噴霧的動力，在空中形成霧狀交叉混合，實現雙重混合，提高混藥效果，還可以避免施藥者與農藥接觸。
[0036]4、本發明的噴霧裝置設計更人性化，可以將供水流量、供藥流量、超聲波冠形等數據實時保存到SD卡中，斷電以后能保存上一次操作并在重新啟動時繼續上次工作，為方便監控和特殊作業，采用自動模式和手動模式相結合的方法，用戶可通過觸摸屏輸入噴霧濃度，也可根據特殊需要操作觸摸屏，大大提高作業效率。
[0037]5、本發明的噴霧裝置應用范圍廣，采用左右兩組、每組5個超聲波傳感器，在拖拉機行駛中檢測樹冠輪廓，由輪廓邊緣確定果樹面積，同時裝置內置加速度傳感器進行裝置速度采集，通過果樹面積和前行速度來確定噴霧流量，適用于林果業和城市園林植保作業，噴霧效果理想。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明的供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊和流量變量控制模塊相互結構關系示意圖。
[0039]圖2為本發明的電路原理結構框圖。
[0040]圖3為本發明的噴霧機的正視圖。
[0041]圖4為本發明的風送式噴霧機的右視圖。
[0042]圖5為應用本發明的風送式噴霧機的噴霧示意圖。
[0043]圖6為本發明的噴霧原理流程圖。
[0044]其中，1-水箱，2-過濾器，3-第一增壓泵，4-第一溢流閥，5-第一比例閥，6_供水流量計，7-藥箱，8-第二增壓泵，9-第二溢流閥，10-調速閥，11-供藥流量計，12-電磁閥，13-混藥箱，14-液壓泵，15-調壓閥，16-分段開關，17-壓力表，18-第二比例閥，19-第三比例閥，20-第一混合藥液流量計，21-第二混合藥液流量計，22-左噴頭組，23-右噴頭組，24-超聲波傳感器，25-風機，26-噴霧器，27-噴頭，28-控制機箱。
【具體實施方式】
[0045]實施例1:
[0046]如圖1~圖4所示，本實施例噴霧裝置包括風送式噴霧機、超聲波果樹仿形模塊和遠程實時顯示遙控模塊，所述噴霧機上設有供水控制模塊1、供藥控制模塊I1、射流攪拌混藥模塊II1、流量變量控制模塊IV、第一微控制器、測速模塊和數據存儲模塊；所述供水控制模塊I包括水箱1、過濾器2、第一增壓泵3、第一溢流閥4、第一比例閥5和供水流量計6 ；所述供藥控制模塊II包括藥箱7、第二增壓泵8、第二溢流閥9、調速閥10、供藥流量計11和電磁閥12，所述電磁閥12采用常閉單向電磁閥；所述射流攪拌混藥模塊III包括混藥箱13，該混藥箱13上設有進水口、第一進液口、第二進液口和出液口 ；所述流量變量控制模塊IV包括液壓泵14、調壓閥15、分段開關16、壓力表17、第二比例閥18、第三比例閥19、第一混合藥液流量計20、第二混合藥液流量計21、左噴頭組22和右噴頭組23，所述液壓泵14為柱塞泵；其中:
[0047]在供水控制模塊I，所述水箱I的出水口通過過濾器2與第一增壓泵3的輸入端連接；所述第一增壓泵3的輸出端分為兩路，其中一路輸出端依次通過第一比例閥5、供水流量計6與混藥箱13的進水口連接，另一路輸出端通過第一溢流閥4與水箱I的進水口連接；所述第一增壓泵3、第一比例閥5和供水流量計6分別與第一微控制器連接；水從水箱I通過過濾器2，經第一增壓泵3增壓后，流過第一比例閥5和供水流量計6后流入混藥箱13 ；工作時，第一微控制器根據用戶輸入農藥配方和供藥控制模塊II的供藥流量，計算出供水流量，并給第一比例閥5發送指令控制它打開一定的開度；通過供水流量計6將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器，以顯示給用戶，調節第一比例閥5的開度使供水流量穩定在所需要的供水流量誤差范圍內；在工作過程中，由第一增壓泵3抽出來的過量的水通過第一溢流閥4回流到水箱I中；
[0048]在供藥控制模塊II，所述藥箱7的出液口與第二增壓泵8的輸入端連接；所述第二增壓泵8的輸出端分別兩路，其中一路輸出端依次通過調速閥10、供藥流量計11、電磁閥12與混藥箱13的進液口連接，另一路輸出端通過第二溢流閥9與藥箱7的進液口連接；所述第二增壓泵8、供藥流量計11和電磁閥12分別與第一微控制器連接；藥液從藥箱7經過第二增壓泵8增壓后，流過調速閥10、供藥流量計11和電磁閥12后流入混藥箱13 ;工作時，第一微控制器控制電磁閥12打開，將藥液輸送到混藥箱13，同時通過調速閥10進行手動調節，使供藥流量達到所需數值，并由供藥流量計11將供藥流量反饋給第一微控制器；在工作過程中，由第二增壓泵8抽出來的過量的藥液通過第二溢流閥9回流到藥箱7中；
[0049]在射流攪拌混藥模塊III，所述混藥箱13的出液口通過液壓泵14與調壓閥15的輸入端連接；供水控制模塊I輸入混藥箱13中的水流和流量變量控制模塊IV回流給混藥箱13的回流液會在混藥箱13內形成高壓渦流，這個高壓渦流會吸收供藥控制模塊II輸入混藥箱13的藥液(該藥液為低壓藥液)，使兩者混合后通過液壓泵14輸送到調壓閥15的輸入端；
[0050]在流量變量控制模塊IV，所述調壓閥15的輸出端分為兩路，其中一路輸出端與分段開關16的輸入端連接 ，另一路輸出端與混藥箱13的第二進液口連接；所述分段開關16有兩個輸出端，其中一個輸出端依次通過第二比例閥18、第一混合藥液流量計20與左噴頭組22連接，另一個輸出端依次通過第三比例閥19、第二混合藥液流量計21與右噴頭組23連接；所述壓力表17與分段開關16連接，在壓力表17的配合下，采用調壓閥15調節流量變量控制模塊IV的輸出壓力，一方面使混合藥液在噴出時形成霧狀；所述第二比例閥18、第三比例閥19、第一混合藥液流量計20和第二混合藥液流量計21分別與第一微控制器連接；工作時，當第一微控制器將噴霧流量(即為需要的混合藥液流量)輸送到流量變量控制模塊IV，以分段開關16的一個輸出端為例，控制第二比例閥18打開一定的開度，通過第二混合藥液流量計21將實時檢測的混合藥液流量反饋給第一微控制器，調節第二比例閥18的開度使混合藥液流量穩定在所需要的噴霧流量誤差范圍內；
[0051]所述超聲波果樹仿形模塊由兩組超聲波傳感器24組成，所述兩組超聲波傳感器24分別與第一微控制器連接,每組超聲波傳感器24有五個超聲波傳感器24,每個超聲波傳感器24均有4個接口與第一微控制器連接，其中一組的五個超聲波傳感器24離地面70cm高度處按間距50cm垂直安裝在噴霧機左側，另一組的五個超聲波傳感器24離地面70cm高度處按間距50cm垂直安裝在噴霧機右側；按照以下原理來檢測果樹外形:
[0052]以左、右任意一側為例，設五個超聲波傳感器24之間的間距表示為h (50cm)，可用于探測2~3米高的果樹，位于最下方的超聲波傳感器24離地面高度是k (70cm)，由下至上五個超聲波傳感器24測得的果樹水平距離分別是dl、d2、d3、d4和d5，分別用(dl，k)、(d2，k+h)、(d3，k+2h)、(d4，k+3h)和(d5，k+4h)這五個坐標點即可大概描述出果樹的單側外形輪廓，由于大多數果樹的外形輪廓都是左右對稱或者是基本上左右對稱的，所以可以假設果樹的外形輪廓都是左右完全對稱的，利用以上距離數據同樣可以得出果樹的另一側外形輪廓，方法為:令 dmax = max(dl, d2, d3, d4, d5)，分別用(2dmax+D_dl, k)、(2dmax+D_d2,k+h)、(2dmax+D_d3, k+2h)、(2dmax+D_d4, k+3h)和(2dmax+D_d5, k+4h)這五個坐標點，即可描述出果樹的另一側外形輪廓；其中，D為果樹寬度系數；由此得到果樹面積S = (16dmax+8D-2dl-4d2-4d3-4d4-2d5) *l/2h。根據果樹生長情況將果樹面積分為多個等級，對應于不同級別果樹面積實施不同的噴霧量，以此達到自動變量噴霧，噴霧效果如圖5所示。
[0053]所述第一微控制器連接有第一無線通信模塊；所述遠程實時顯示遙控模塊包括觸摸屏、第二微控制器和第二無線通信模塊，所述觸摸屏和第二無線通信模塊分別與第二微控制器連接，所述第一無線通信模塊與第二無線通信模塊之間信號連接，使第一微控制器與第二微控制器相互之間進行數據通信；所述測速模塊和數據存儲模塊分別與第一微控制器連接；在遠程實時顯示遙控模塊中，通過觸摸屏遙控可以控制整個變量噴霧裝置的各項工作，并使用戶可以根據一些特殊情況來操作遙控器上的觸摸屏，設置手動模式進行作業，以便完成某些特殊情況下的需要，在手動模式下，關閉超聲波冠形探測，用戶觀察果樹疏密程度，通過在遠程遙控上輸入流量大小來控制噴霧量；在自動模式下，則開啟超聲波冠形探測，通過自動探測冠形數據實現變量噴霧；
[0054]所述第一微控制器采用STM32F103RBT6芯片，所述第二微控制器采用STM32F103ZET6芯片，所述第一無線通信模塊和第二無線通信模塊均采用NRF24L01模塊，實現2.4GHz無線通信；所述觸摸屏采用2.8寸TFT IXD觸摸屏；
[0055]所述測速模塊采用3軸加速度傳感器芯片ADXL345，加速度傳感器芯片ADXL345通過IIC接口與第 一微控制器進行通信，測速時采集機器前行方向的加速度后對時間進行積分可以得到噴霧機前行速度，使第一微控制器采集到不同的速度控制流量變量控制模塊IV的噴霧量大小，以達到變量噴霧。
[0056]所述數據存儲模塊采用SD卡，斷電以后能保存上一次操作并在重新啟動時繼續上次工作，SD卡通過SPI接口與第一微控制器進行通信，用于記錄供水流量、供藥流量、噴霧流量、超聲波冠形信息、比例閥開度等數據；
[0057]所述噴霧機前部設有風機25和倒U型噴霧器26 ;所述左噴頭組22和右噴頭組23均有7個噴頭27，對稱分布在倒U型噴霧器26上，所述風機25的外邊緣與倒U型噴霧器26的內側相接觸；噴霧機后部設有帶電源模塊的控制機箱28，所述第一比例閥5、第二比例閥18和第三比例閥19構成比例閥組，所述第一增壓泵3和第二增壓泵8構成增壓泵組，所述比例閥組、增壓泵組、電磁閥12、供水流量計6、供藥流量計11、第一混合藥液流量計20、第二混合藥液流量計21、第一微控制器、第二無線通信模塊、測速模塊和數據存儲模塊均設置在控制機箱28內，電源模塊分別向比例閥組、增壓泵組、電磁閥12、供水流量計6、供藥流量計11、第一混合藥液流量計20、第二混合藥液流量計21、第一微控制器、第二無線通信模塊、測速模塊和數據存儲模塊提供所需電源電壓。
[0058]如圖6所示，本實施例的噴霧裝置的自動噴霧過程以噴霧機在左側噴霧為例，包括以下步驟:
[0059]S1、上電后系統初始化，用戶在觸摸屏上輸入農藥配方，并由第一微控制器控制電磁閥開啟，將藥液輸送到混藥箱，同時通過調速閥進行手動調節，使供藥流量達到所需數值，并通過供藥流量計將供藥流量反饋給第一微控制器，此時供藥流量為一個固定值Ql ；
[0060]S2、第一微控制器判斷是否接收到農藥配方，若是，根據農藥配方和供藥流量，計算出供水流量，并開啟第一比例閥，將水輸送到混藥箱，與混藥箱內的藥液進行混合，進入步驟S3 ;若否，第一微控制器繼續進行判斷；
[0061]S3、通過供水流量計將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器，若當前的供水流量誤差在所計算供水流量的I %內，此時可以確定供水流量為Q2，以此使混合藥液達到農藥配方所需的農藥濃度，由第一微控制器開啟超聲波傳感器進行果樹冠形探測，進入步驟S4 ;否則，對第一比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟；
[0062]S4、超聲波傳感器檢測果樹在不同高度對應的水平距離后反饋給第一微控制器，由第一微控制器換算得到果樹面積，根據果樹面積計算出噴霧流量(即為需要的混合藥液流量)，將噴霧流量輸送給第二比例閥，控制第二比例閥開啟；
[0063]S5、初步試噴，通過調壓閥調節輸出壓力，使混合藥液在通過噴頭噴出時形成霧狀，進入步驟S6 ；
[0064]S6、通過混合藥液流量計將實時檢測到的混合藥液流量反饋給第一微控制器，若當前的混合藥液流量誤差在所計算噴霧流量的1%內，進入步驟S7 ;否則，對第二比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟；
[0065]S7、若結束當前工作，則停止裝置的運行，否則，返回步驟S4繼續對其他果樹進行噴霧工作。
[0066]實施例2:
[0067]本實施例與實施例1的區別在于:在實施例1中，所述調速閥10和調壓閥15是手動控制的；而本實施例中，所述調速閥10和調壓閥15均與第一微控制器連接，實現了電控控制。
[0068]綜上所述，本發明的噴霧裝置可提高霧滴的霧化程度及其在冠層中沉積分布的均勻性的效果，有利于實現高效率、高環保的精確噴霧作業，通過觸摸屏進行遠程控制可以大大提高作業效率，且應用范圍廣，適用于林果業和城市園林植保作業，噴霧效果理想。
[0069] 以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護范圍并不局限于此，如超聲波傳感器的間距還可以設置為40cm、60cm等，如噴霧過程中還可以在右側噴霧或左右兩側同時噴霧，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明專利所公開的范圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬于本發明專利的保護范圍。
【權利要求】
1.一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:包括風送式噴霧機和超聲波果樹仿形模塊，所述噴霧機上設有第一微控制器、供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊和流量變量控制模塊，所述第一微控制器分別與供水控制模塊、供藥控制模塊、射流攪拌混藥模塊、流量變量控制模塊和超聲波果樹仿形模塊相連，所述射流攪拌混藥模塊分別與供水控制模塊、供藥控制模塊和流量變量控制模塊相連；其中: 所述第一微控制器，用于接收各個模塊反饋的數據以及控制各個模塊工作； 所述供水控制模塊，用于根據第一微控制器的指令將水輸送給射流攪拌混藥模塊，并將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器以調節供水流量； 所述供藥控制模塊，用于根據第一微控制器的指令將藥液輸送給射流攪拌混藥模塊，并將實時檢測到的供藥流量反饋給第一微控制器； 所述射流攪拌混藥模塊，用于將供水控制模塊輸送的水和供藥控制模塊輸送的藥液進行混合得到混合藥液，并將混合藥液輸送給流量變量控制模塊； 所述流量變量控制模塊，用于根據第一微控制器輸送的噴霧流量控制混合藥液的輸出，并將實時檢測到的混合藥液流量反饋給第一微控制器以調節混合藥液流量，同時調節輸出壓力，使混合藥液在噴出時形成霧狀； 所述超聲波果樹仿形模塊，用于采用超聲波進行果樹冠形探測，并將探測結果反饋給第一微控制器。
2.根據權利要求1 所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述供水控制模塊包括水箱、過濾器、第一增壓泵、第一溢流閥、第一比例閥和供水流量計；所述水箱的出水口通過過濾器與第一增壓泵的輸入端連接；所述第一增壓泵的輸出端分為兩路，其中一路輸出端依次通過第一比例閥、供水流量計與射流攪拌混藥模塊相連，另一路輸出端通過第一溢流閥與水箱的進水口連接；所述第一增壓泵、第一比例閥和供水流量計分別與第一微控制器連接。
3.根據權利要求2所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述供藥控制模塊包括藥箱、第二增壓泵、第二溢流閥、調速閥、供藥流量計和電磁閥；所述藥箱的出液口與第二增壓泵的輸入端連接；所述第二增壓泵的輸出端分別兩路，其中一路輸出端依次通過調速閥、供藥流量計、電磁閥與射流攪拌混藥模塊相連，另一路輸出端通過第二溢流閥與藥箱的進液口連接；所述第二增壓泵、供藥流量計和電磁閥分別與第一微控制器連接。
4.根據權利要求3所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述射流攪拌混藥模塊包括混藥箱，所述混藥箱上設有進水口、第一進液口、第二進液口和出液口，所述第一增壓泵的其中一路輸出端依次通過第一比例閥、供水流量計與混藥箱的進水口連接；所述第二增壓泵的其中一路輸出端依次通過調速閥、供藥流量計、電磁閥與混藥箱的第一進液口連接；所述混藥箱的出液口和第二進液口分別與流量變量控制模塊相連。
5.根據權利要求4所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述流量變量控制模塊包括液壓泵、調壓閥、分段開關、壓力表、第二比例閥、第三比例閥、第一混合藥液流量計、第二混合藥液流量計、左噴頭組和右噴頭組；所述混藥箱的出液口通過液壓泵與調壓閥的輸入端連接；所述調壓閥的輸出端分為兩路，其中一路輸出端與分段開關的輸入端連接，另一路輸出端與混藥箱的第二進液口連接；所述分段開關有兩個輸出端，其中一個輸出端依次通過第二比例閥、第一混合藥液流量計與左噴頭組連接，另一個輸出端依次通過第三比例閥、第二混合藥液流量計與右噴頭組連接；所述壓力表與分段開關連接；所述第二比例閥、第三比例閥、第一混合藥液流量計和第二混合藥液流量計分別與第一微控制器連接。
6.根據權利要求5所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述噴霧機前部設有風機和倒U型噴霧器；所述左噴頭組和右噴頭組對稱分布在倒U型噴霧器上，所述風機的外邊緣與倒U型噴霧器的內側相接觸。
7.根據權利要求5所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述裝置還包括遠程實時顯示遙控模塊，所述噴霧機上還設有測速模塊和數據存儲模塊，所述第一微控制器連接有第一無線通信模塊；所述遠程實時顯示遙控模塊包括觸摸屏、第二微控制器和第二無線通信模塊，所述觸摸屏和第二無線通信模塊分別與第二微控制器連接；所述第一無線通信模塊與第二無線通信模塊之間信號連接，使第一微控制器與第二微控制器相互之間進行數據通信；所述測速模塊和數據存儲模塊分別與第一微控制器連接，所述測速模塊采用加速度傳感器，所述數據存儲模塊采用SD卡。
8.根據權利要求7所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述噴霧機后部設有帶電源模塊的控制機箱，所述第一比例閥、第二比例閥、第三比例閥、第一增壓泵、第二增壓泵、電磁閥、供水流量計、供藥流量計、第一混合藥液流量計、第二混合藥液流量計、第一微控制器、第二無線通信模塊、測速模塊和數據存儲模塊均設置在控制機箱內。
9.根據權利要求1所述的一種實時混藥型變量噴霧裝置，其特征在于:所述超聲波果樹仿形模塊由兩組超聲波傳感器組成，所述兩組超聲波傳感器分別與第一微控制器連接，每組超聲波傳感器有五個超聲波傳感器，其中一組的五個超聲波傳感器離地面60~80cm高度處按間距40~60cm 垂直安裝在噴霧機左側，另一組的五個超聲波傳感器離地面60~.80cm高度處按間距40~60cm垂直安裝在噴霧機右側。
10.一種實時混藥型變量噴霧裝置的自動噴霧方法，其特征在于包括以下步驟: s1、上電后系統初始化，用戶在觸摸屏上輸入農藥配方，并由第一微控制器控制電磁閥開啟，將藥液輸送到混藥箱，同時通過調速閥進行調節，使供藥流量達到所需數值，并通過供藥流量計將供藥流量反饋給第一微控制器； s2、第一微控制器判斷是否接收到農藥配方，若是，根據農藥配方和供藥流量，計算出供水流量，并開啟第一比例閥，將水輸送到混藥箱，與混藥箱內的藥液進行混合，進入步驟s3;若否，第一微控制器繼續進行判斷；s3、通過供水流量計將實時檢測到的供水流量反饋給第一微控制器，若當前的供水流量誤差在所計算供水流量的I %內，此時可以確定供水流量為Q2，以此使混合藥液達到農藥配方所需的農藥濃度，由第一微控制器開啟超聲波傳感器進行果樹冠形探測，進入步驟s4;否則，對第一比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟； s4、超聲波傳感器檢測果樹在不同高度對應的水平距離后反饋給第一微控制器，由第一微控制器換算得到果樹面積，根據果樹面積計算出噴霧流量(即為需要的混合藥液流量)，將噴霧流量輸送給第二比例閥，控制第二比例閥開啟； s5、初步試噴，通過調壓閥調節輸出壓力，使混合藥液在通過噴頭噴出時形成霧狀，進入步驟S6 ； s6、通過混合藥液流量計將實時檢測到的混合藥液流量反饋給第一微控制器，若當前的混合藥液流量誤差在所計算噴霧流量的1%內，進入步驟S7 ;否則，對第二比例閥的開度進行調節后，重新執行本步驟；S7、若結束當前工作，則停止裝置的運行，否則，返回步驟S4繼續對其他果樹進行噴霧工作 。
【文檔編號】G05D27/02GK103960221SQ201410210118
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】李君 , 陸華忠, 蔡鴻盛, 許績彤, 紀澤鵬, 陳華強 申請人:華南農業大學