CN101574077B - 一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车属于植物保护施药机具领域，由供药部分、红外探测部分、喷雾控制部分、供电部分、荷电喷雾部分、行驶部分和机架组成；其中供药部分位于机架的中前部，通过供药部分的药箱的箱托将其连接于机架上；供电部分装入机架后部的金属盒内；行驶部分通过支撑架连接于机架的下面；红外探测部分和荷电喷雾部分分别通过固定架连接到机架下面，位于行驶部分的前后轮中间，相对于机架两侧对称布置，其中红外探测部分在荷电喷雾部分的前面；喷雾控制部分通过管路连接于荷电喷雾部分和供药部分的中间。本发明可以减少农药漂移和无效沉积，提高农药的有效利用率，适用于较高茎杆类农作物生长过程中病虫害防治。

Description

一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车

技术领域：

本发明涉及一种植物保护施药机具领域的喷雾施药车，特别涉及一种集红外探测技术、静电喷雾技术和植株茎部施药技术于一体的农作物病虫害防治的喷雾施药车。

背景技术：

现代植物病虫害防治仍以化学药物防治为主，化学防治是植物病虫害防治中最有效、最经济，应用最广、而且较少受地区限制的方法。化学防治中，最常用的施药方法有常量喷雾、(超)低量喷雾、弥雾、烟雾、涂抹、喷粉等多种，使用最多的是常量喷雾。国内生产喷雾机械的企业很多，喷雾机械的品种多、类型杂，使用量和保有量大，但机械化和自动化程度低，大多只是在泵药上实现了机械化，作业过程中仍然采用人工、大容量连续喷洒方式，不仅劳动强度大，作业效率低，更严重的是农药有效利用率低，污染了环境。国内外专家研究发现目前这种“雨淋式”的喷洒方式，由于喷雾量太大，雾滴粗，难以沉积在作物表面，真正附着在植株上的药液量不到喷洒总量的20％，绝大部分药液流淌到地面，造成了大量的农药浪费，加剧了对农业生态环境的污染：

(1)挥发和流失，浪费农药，污染环境。施药技术的落后使得所施药剂的大部分经挥发和漂移，造成药剂的有效作用损失而浪费农药，同时这种挥发和漂移引起的流失进入水源、土壤和大气中，并不断积累，造成严重的环境污染，对人畜和生物的安全以及生态平衡带来许多严重后果。

(2)水资源的大量消耗，常规施药需用上千倍的水稀释药液，这样浪费大量的水资源。

上述问题，激发植保工作者不断探索，寻找新的施药技术，研制高效的施药器具，提高农药利用率，降低防治成本，减小造成的环境污染，同时提高生产效率和社会效益，降低劳动强度。

发明内容

本发明为克服上述现有技术存在的不足，开发一种农作物病虫害防治的喷雾施药车，集红外探测技术、静电喷雾技术和植株茎部施药技术于一体。本发明的基本原理如下：

红外自动探测用于主动识别施药目标植株。红外光电传感器检测到植株信号反馈给MCU(微控制单元)控制单元，再经放大电路放大来控制电磁阀的通断，药液由药泵增压至所需的工作压力，当检测到植株时，电磁阀打开，喷头朝着植株方向进行喷雾，喷头喷出的高浓度低药量雾滴正好喷在植物的茎部或所其它要求施药的部位，当检测到的是植株间的空隙时，电磁阀关闭，停止喷雾；这样间歇作用使雾滴有效地喷施在作物植株上，减少污染和浪费。

实际上喷头喷出的雾滴并非全部落在植株上，为提高雾滴落在植株上的概率，采用静电喷雾技术，直流高压发生器提供实现静电喷雾技术中电极环所需要的高压电能，使从喷头喷出的雾滴在负高压电场中荷电，并进一步雾化，荷电雾滴作定向运动飞向植株，同时在电场力的作用下，雾滴轨迹朝着植株方向运动，并吸附在植株上，大大提高了药液在植株上的吸附率，从而提高喷药质量和防治效果。

吸附在植株茎部的荷电雾滴药剂具有内吸性，通过药剂内吸的特性进入植株体内，随体液输运到植株的其它部位，即为实施植株茎部施药，起到防治病虫害的作用。

本发明的技术方案如下：

本发明的农作物病虫害防治的喷雾施药车由供药部分、红外探测部分、喷雾控制部分、供电部分、荷电喷雾部分、行驶部分和机架组成。供药部分位于机架的中前部，通过供药部分的药箱的箱托将其连接于机架上；供电部分装入机架后部的金属盒内；行驶部分通过支撑架连接于机架的下面；红外探测部分和荷电喷雾部分分别通过固定架连接到机架下面，位于行驶部分的前后轮中间，相对于机架两侧对称布置，其中红外探测部分在荷电喷雾部分的前面；喷雾控制部分通过管路连接于荷电喷雾部分和供药部分的中间。

(1)供药部分

供药部分由药箱(16)、药箱盖(14)、过滤网(15)、药泵(9)、液位指示器(13)、放药螺塞(19)组成，药泵(9)安装在药箱(16)的底部，药箱盖(14)位于药箱(16)的上面，盖住进药口，过滤网(15)位于药箱(16)的进药口的上端，防止杂物进入药箱(16)，放药螺塞(19)位于药箱(16)最低端，用于排放残留药液，液位指示器(13)沿药箱(16)外侧安装，指示药箱(16)的药液的存量。药箱(16)通过箱托(18)连接在机架(26)上。药箱(16)盛放混合的药液，设计总容积为30L，能满足4小时的的低量喷雾作业要求；采用耐腐蚀性能优良的不锈钢板制造，防止农药的化学腐蚀，提高作业效率和使用寿命；底部采用凹坑和坡度结构，保证在倾斜状态下药泵也能正常泵药。药泵使药液加压，达到能满足作业要求的工作压力，输出的药液仅供喷头喷雾。根据喷雾的喷幅、作业速度及单位面积施药量等指标要求，确定选择药泵(9)的工作压力和流量，为了实现茎部施药的目的，需要选择具有内吸性的药剂(17)。

(2)红外探测部分

红外探测部分由红外探测器(2)、电位器(22)、MCU中央控制板(3)和信号放大器(4)组成，各组件部分由电线连接。根据需喷洒植株(27)离喷头的距离调节传感器上的电位器(22)，从而增大或减小红外线的发射距离以获得较高的灵敏度。采用主动探测方式，红外探测器(2)发出的信号遇到植株(27)时被反射回传感器的接收***，接收***就产生一个脉冲信号，该脉冲信号经MCU中央控制板(3)通过信号放大器(4)放大到足够的功率去控制喷雾部分工作，实际上红外检测器(2)和信号放大器(4)电路构成一个开关电路去控制电磁阀(5)工作。

(3)喷雾控制部分

喷雾控制部分由信号放大器(4)和电磁阀(5)组成。红外传感器(2)获得的目标信号是比较微弱的脉冲信号，其幅值受目标物距离、大小、颜色、光泽、表面粗糙度的影响。喷雾控制部分的作用是使在检测范围内的目标物接受喷雾，在距离以外则被拒绝。信号放大器(4)将喷雾范围内的被测信号放大到能推动电磁阀(5)工作，在接收到目标信号后迅速作出反应并对被检测的目标物进行喷射，从而实现自动目标喷雾的目的。

(4)供电部分

供电部分由三节充电池(每节充电池12V)串联组成一充电电池组(1)(36V)，可以共享一个充电口)，供给***能量。一节12V充电池给两个红外探测器(2)供电，另外两节充电池串联组成24V电源，通过熔断器(10)、开关(11)供给直流高压发生器(12)，输出的负高压供给两个电极环(25)给雾滴(10)荷电，指示灯和直流高压发生器(12)并联，指示直流高压发生器(12)是否处于工作状态；其中一节12V电池同时通过开关给药泵(9)供电，以便使药泵(9)进入喷雾作业时就处于连续的工作状态。串联的36V电源还给行驶部分的驱动轮电机(23)供电，驱动喷雾车行驶。

(5)荷电喷雾部分

荷电喷雾部分由喷头(6)、直流高压发生器(12)和电极环(25)组成。药泵(9)将药液泵人喷头(6)，通过压力实现雾化，喷头(6)上连接的电极环(25)由直流高压发生器(12)产生15～20kV负高压对喷出的雾滴荷电，并进一步雾化。

喷雾车的两侧分别对称安装荷电喷雾部分，对两侧的植株(27)进行喷雾作业，根据不同防治对象对喷雾量和喷洒位置的要求，在喷雾量变化较大时，工作前需更换喷头(6)，一般只需调整药泵(9)的输出压力及喷头(6)的高度即可，不需要调整每个喷头(6)的偏转角度，从而减少了喷头(6)更换及调整时间。

电极环(25)采用Φ2mm不锈钢丝制成Φ60mm的环形电极和6个均布在环形电极上的放电针(7)构成电极环(25)，接直流高压发生器(12)的负极，即负高压充电。

(6)行驶部分

行驶部分由前轮(24)和驱动轮(28)和充电电池组(1)组成。前轮(24)和驱动轮(28)由支撑架连接到机架(26)上，充电电池组(1)由金属盒固定在机架上。喷雾车采用三轮结构成等腰三角形布置，后面一个车轮处于综向中轴线上，前面为二个车轮。后面一轮为转向和驱动轮(28)，前两轮为承重轮。

本发明的优点在于利用本发明可以减少农药漂移和无效沉积，提高农药的有效利用率，获得最佳的施药效果和最少环境污染；本发明适用于较高茎杆类农作物生长过程中病虫害防治。

附图说明

图1喷雾施药车结构示意图：其中24-前轮 16-药箱 26-机架 27-植株 2-红外探测器 20-荷电喷雾部分 1-充电电池组 30-控制盒 28-驱动轮 29-车把 8-雾滴；

图2供药部分结构图：13-液位指示器 14-药箱盖 15-过滤网 16-药箱 17-药剂 18-箱托 9-药泵 19-放药螺塞 20-荷电喷雾部分；

图3红外探测部分结构图：21-12V充电电池 22-电位器 2-红外探测器 3-MCU中央控制板 4-信号放大器；

图4喷雾控制部分图：21-12V充电电池 3-MCU中央控制板 4-信号放大器 5-电磁阀 9-药泵；

图5供电部分图：1-充电电池组 2-红外探测器 10-熔断器 11-开关 12-直流高压发生器 9-药泵 23-驱动轮电机；

图6荷电喷雾部分图：8-雾滴 7-放电针 25-电极环 6-喷头 9-药泵 12-直流高压发生器。

具体实施方式

本施药喷雾车使用前看充电电池电量是否充足，不用时利用智能充电器分别***充电口给充电电池组(1)充电，以备使用。使用充电器时要注意以下几点：输入电压：AC220V/50HZ；输出电压：DC/48V 1.8A。

操作者可以通过控制盒(32)来控制驱动轮电机(23)、药泵(9)、直流高压发生器(12)、红外探测传感器(2)的开启和停止。按钮按下启动，按钮弹起停止；通过旋转旋钮来调节电机速度。在实际作业过程中，利用红外探测器(2)接受到目标信号经过放大去控制直流高压发生器(12)和药泵(9)的开启，无探测到目标则闭合直流高压发生器(12)和药泵(9)。

通过拨动静电荷电极环(25)(其中喷头与静电荷电极环是联动的)调到合适位置(离地高度和植株茎部中部高度一致)；用平口螺丝刀旋转红外探测器(2)的调距旋钮，调整探测距离至适当的档位。

喷雾车在田地进行施药前，首先关闭驱动轮电机(23)，同时检查红外探测器(2)、直流高压发生器(12)、药泵(9)开关是否关闭，关闭后，通过滤网(15)把药剂与水按适当的比例倒进药箱(16)，推荐浓度1∶5或1∶10，搅拌摇匀，盖上药箱盖(14)，以备喷雾施药使用。

操作者准备工作做好后，将喷雾车行驶至需要施药植株的行距中间，开启红外探测器(2)开关，借助电力和人力驱动喷雾车向前行驶，红外探测器(2)主动探测施药目标对象，探测到发送信号去驱动直流高压发生器(12)和药泵(9)的开启，药泵(9)喷出的液滴在直流高压发生器(12)的电场中带电并进一步细化，雾滴(10)作定向运动飞向植株，同时在电极环(25)与植株(27)间的电场力的作用下，改变雾滴(10)轨迹朝着植株(27)方向运动，并吸附在植株茎部，大大提高了药剂(17)在植株上的吸附率，喷施的药剂(17)具有内吸特性进入植株体内，随体液输运到植株的其它部位，即实施植株茎部施药，起到防治病虫害的作用，达到减少农药漂移和无效沉积，提高农药的有效利用率，获得最佳的施药效果和最少环境污染为目标。表1为田间防治棉铃虫的试验结果。

表1田间试验对病虫害的毒杀效果

Claims (4)

1.一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车，由供药部分、红外探测部分、喷雾控制部分、供电部分、荷电喷雾部分、行驶部分和机架组成，其特征在于供药部分位于机架的中前部，通过供药部分的药箱的箱托将其连接于机架上；供电部分装入机架后部的金属盒内；行驶部分通过支撑架连接于机架的下面；红外探测部分和荷电喷雾部分分别通过固定架连接到机架下面，位于行驶部分的前后轮中间，相对于机架两侧对称布置，其中红外探测部分在荷电喷雾部分的前面；喷雾控制部分通过管路连接于荷电喷雾部分和供药部分的中间，其中红外探测部分由红外探测器(2)、电位器(22)、MCU中央控制板(3)和信号放大器(4)组成，各组件部分由电线连接；根据需喷洒植株(27)离喷头的距离调节传感器上的电位器(22)，从而增大或减小红外线的发射距离以获得较高的灵敏度；采用主动探测方式，红外探测器(2)发出的信号遇到植株(27)时被反射回红外探测器(2)的接收***，接收***就产生一个脉冲信号，该脉冲信号经MCU中央控制板(3)通过信号放大器(4)放大到足够的功率去控制喷雾部分工作，红外探测器(2)和信号放大器(4)电路构成一个开关电路去控制电磁阀(5)工作，其中喷雾控制部分由信号放大器(4)和电磁阀(5)组成；红外探测器(2)获得的目标信号是比较微弱的脉冲信号，其幅值受目标物距离、大小、颜色、光泽、表面粗糙度的影响；喷雾控制部分的作用是使在检测范围内的目标物接受喷雾，在距离以外则被拒绝；信号放大器(4)将喷雾范围内的被测信号放大到能推动电磁阀(5)工作，在接收到目标信号后迅速作出反应并对被检测的目标物进行喷射，从而实现自动目标喷雾的目的；其中荷电喷雾部分由喷头(6)、直流高压发生器(12)和电极环(25)组成；供药部分的药泵(9)将药液泵入喷头(6)，通过压力实现雾化，喷头(6)上连接的电极环(25)由直流高压发生器(12)产生15～20kV负高压对喷出的雾滴荷电，并进一步雾化；喷雾车的两侧分别对称安装荷电喷雾部分，对两侧的植株(27)进行喷雾作业，根据不同防治对象对喷雾量和喷洒位置的要求，在喷雾量变化较大时，工作前需更换喷头(6)，且只需调整药泵(9)的输出压力及喷头(6)的高度即可，不需要调整每个喷头(6)的偏转角度，从而减少了喷头(6)更换及调整时间；电极环(25)采用Φ2mm不锈钢丝制成Φ60mm的环形电极和6个均布在环形电极上的针状电极构成电极环(25)，接直流高压发生器(12)的负极，即负高压充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车，其特征在于供药部分由药箱(16)、药箱盖(14)、过滤网(15)、药泵(9)、液位指示器(13)、放药螺塞(19)组成，其中药泵(9)安装在药箱(16)的底部，药箱盖(14)位于药箱(16)的上面，盖住进药口，过滤网(15)位于药箱(16)的进药口的上端，防止杂物进入药箱(16)，放药螺塞(19)位于药箱(16)最低端，用于排放残留药液，液位指示器(13)沿药箱(16)外侧安装，指示药箱(16)的药液的存量；药箱(16)通过箱托(18)连接在机架(26)上；药箱(16)盛放混合的药液，设计总容积为30L，能满足4小时的的低量喷雾作业要求；药箱(16)采用耐腐蚀性能优良的不锈钢板制造；药箱(16)底部采用凹坑和坡度结构，保证在倾斜状态下药泵也能正常泵药。

3.根据权利要求1所述的一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车，其特征在于供电部分由三节充电池串联组成一充电电池组(1)，其中每节充电池12V，并共享一个充电口，供给***能量；一节12V充电池给两个红外探测器(2)供电，另外两节充电池串联组成24V电源，通过熔断器(10)、开关(11)供给直流高压发生器(12)，输出的负高压供给两个电极环(25)给雾滴(10)荷电，指示灯和直流高压发生器(12)并联，指示直流高压发生器(12)是否处于工作状态；其中一节12V电池同时通过开关给药泵(9)供电，以便使药泵(9)进入喷雾作业时就处于连续的工作状态；串联的36V电源还给行驶部分的驱动轮电机(23)供电，驱动喷雾车行驶。

4.根据权利要求1所述的一种用于农作物病虫害防治的喷雾施药车，其特征在于行驶部分由前轮(24)和驱动轮(28)和充电电池组(1)组成；前轮(24)和驱动轮(28)由支撑架连接到机架(26)上，充电电池组(1)由金属盒固定在机架上；喷雾车采用三轮结构成等腰三角形布置，后面一个车轮处于纵向中轴线上，前面为二个车轮；后面一轮为转向和驱动轮(28)，前两轮为承重轮。

Images