CN108902088A - 一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法 - Google Patents

一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法 Download PDF

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李晋阳
李林
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Abstract

本发明公开了一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法，涉及植保机械领域，包括行驶底盘、喷杆、冠内喷头、风机、风囊、软风管、导风筒、分行器、液压***和电控***；风机由液压马达提供动力，液压马达与伺服流量阀相连接，分行风送控制器依据冠层稠密度检测传感器检测输出的前方作物稠密度信息，自适应调整风送参数，气流经风囊、软风管和导风筒，在棉花冠层内部向后喷射，裹挟着冠内喷头喷出的雾滴，在分行器撑开的后部空间内扩散并向四周的棉花冠层内部穿透，从而实现分行自适应风送式施药。该***及方法主要为了解决气流过弱或过强导致的喷雾雾滴有效沉积率低，雾滴分布不均匀的问题，本发明可应用于喷杆式喷雾机上。

Description

一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法
技术领域
本发明涉及一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法，属于植保机械领域。
背景技术
分行风送式施药可增强雾滴穿透力和冠层扰动，提高雾滴在稠密冠层内的扩散范围和沉积分布均匀性。但气流参数的选择对其实际作用效果影响很大，如果气流偏弱，则雾滴无法穿透冠层，深部冠层无法着药，出现“打不透”现象；如果气流偏强，则部分雾滴会穿透冠层直达地面，且会引起叶片表面已沉积雾滴的聚并和滴落，造成“打过头”，作物上的有效沉积反而会减少。因此，研发一种气流参数自适应调节***具有重要的现实意义。
专利申请号201710499802.5，公开了一种篱架式果园精确对靶施药装置，作业时，针对冠层稠密度和所需施药量的差异，人工调节风量和作业喷头数量。但该方法针对果树冠层，且人工检测冠层稠密度及调节风量，田间自适应能力不强。
为了提高农药雾滴的有效沉积率及沉积分布均匀性，本发明提供了一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法，可实现分行风送参数的自适应调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***及方法，以实现在喷雾机田间作业阶段，依据田间冠层稠密度信息对分行风送参数进行自适应动态调节，以提高雾滴在稠密冠层内的有效沉积率及沉积分布均匀性。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，包括行驶底盘、喷杆、冠内喷头、风机、风囊、软风管、导风筒、分行器、液压***和电控***；所述风机由液压马达提供动力，液压马达与伺服流量阀相连接，伺服流量阀连接至数据输出模块；所述风机连接有编码器，所述编码器用于检测风机的转速；行驶底盘上安装有机组前进速度传感器，用于检测喷雾机前进速度；行驶底盘顶部安装有冠层稠密度检测传感器，用于检测前行方向作物冠层的稠密度信息；所述编码器、机组前进速度传感器和冠层稠密度检测传感器连接至数据采集模块；所述数据采集模块和数据输出模块连接至分行风送控制器。
进一步的，所述编码器为增量式编码器。
进一步的，所述机组前进速度传感器为霍尔传感器。
进一步的，所述冠层稠密度检测传感器为激光雷达传感器。
进一步的，所述分行风送控制器为可编程逻辑控制器。
进一步的，所述分行风送控制器用于依据冠层稠密度检测传感器检测输出的前方作物稠密度信息、冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀调节量及延迟控制时间。
基于一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***的方法，包括以下步骤：
步骤一，在分行风送式喷杆喷雾机实际田间作业阶段，增量式编码器检测风机转速，机组前进速度传感器检测喷雾机前进速度，冠层稠密度检测传感器检测前行方向作物冠层的稠密度信息；
步骤二，分行风送控制器依据前方作物稠密度信息，计算其相应最佳风送参数，确定伺服流量阀调节量；依据冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀延迟控制时间；
步骤三，根据步骤二计算的伺服流量阀调节量及延迟控制时间，待延迟控制时间到达，向伺服流量阀发出控制命令，调节当前风送参数；
步骤四，分行风送控制器依据增量式编码器检测获得的当前风机转速，对当前风送参数进行闭环反馈调控，保证当前风送参数的精调节度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在分行风送式喷杆喷雾机实际作业阶段，通过在行驶底盘顶部安装冠层稠密度检测传感器，实时检测前方作物稠密度信息，为分行风送参数自适应动态调节提供依据，提高冠层内部雾滴的有效沉积率和沉积分布均匀性，提高农药的有效利用率，减少环境污染。
附图说明
图1为分行风送控制结构示意图。
图2为图1中的分行风送式喷杆喷雾机田间作业示意图。
附图标记：
1.增量式编码器；2.机组前进速度传感器；3.冠层稠密度检测传感器；4.数据采集模块；5.分行风送控制器；6.数据输出模块；7.伺服流量阀；8.液压马达；9.风机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明提供的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，包括行驶底盘、喷杆、冠内喷头、风机9、风囊、软风管、导风筒、分行器、液压***和电控***；结合图1和2所示，风机9由液压马达8提供动力，液压马达8与伺服流量阀7相连接，伺服流量阀7连接至数据输出模块6；风机9连接有增量式编码器1，用于检测风机转速；行驶底盘上安装有机组前进速度传感器2，用于检测喷雾机前进速度；行驶底盘顶部安装有冠层稠密度检测传感器3，用于检测前行方向作物冠层的稠密度信息；增量式编码器1、机组前进速度传感器2和冠层稠密度检测传感器3连接至数据采集模块4；数据采集模块4和数据输出模块6连接至分行风送控制器5。分行风送控制器5用于依据冠层稠密度检测传感器3检测输出的前方作物稠密度信息、冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀7调节量及延迟控制时间。
本发明的工作过程及调节方法如下：
分行风送式喷杆喷雾机作业阶段，冠层稠密度检测传感器3检测并输出前行方向作物冠层的稠密度信息至分行风送控制器5，分行风送控制器5依据前方作物稠密度信息计算伺服流量阀7调节量，依据冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时计算伺服流量阀7延迟控制时间，待延迟控制时间到达，向伺服流量阀7发出控制命令，伺服流量阀7驱动液压马达8控制风机9转速，调节当前分行风送参数。该过程在喷雾机作业阶段不断重复执行，进而实现分行风送参数的自适应动态调节。
本发明的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节方法，包括以下步骤：
步骤一，在分行风送喷雾机实际田间作业阶段，增量式编码器1检测风机转速，机组前进速度传感器2检测喷雾机前进速度，冠层稠密度检测传感器3检测前行方向作物冠层的稠密度信息；
步骤二，分行风送控制器5依据前方作物稠密度信息，计算其相应最佳风送参数，确定伺服流量阀7调节量；依据冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀7延迟控制时间；
步骤三，根据步骤二计算的伺服流量阀7调节量及延迟控制时间，待延迟控制时间到达，向伺服流量阀7发出控制命令，调节当前风送参数；
步骤四，分行风送控制器5依据增量式编码器1检测获得的当前风机转速，对当前风送参数进行闭环反馈调控，保证当前风送参数的调节精度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，包括行驶底盘、喷杆、冠内喷头、风机(9)、风囊、软风管、导风筒、分行器、液压***和电控***；其特征在于，所述风机(9)由液压马达(8)提供动力，液压马达(8)与伺服流量阀(7)相连接，伺服流量阀(7)连接至数据输出模块(6)；所述风机(9)连接有编码器(1)，所述编码器(1)用于检测风机(9)的转速；行驶底盘上安装有机组前进速度传感器(2)，用于检测喷雾机前进速度；行驶底盘顶部安装有冠层稠密度检测传感器(3)，用于检测前行方向作物冠层的稠密度信息；所述编码器(1)、机组前进速度传感器(2)和冠层稠密度检测传感器(3)连接至数据采集模块(4)；所述数据采集模块(4)和数据输出模块(6)连接至分行风送控制器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，其特征在于，所述编码器(1)为增量式编码器。
3.根据权利要求1所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，其特征在于，所述机组前进速度传感器(2)为霍尔传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，其特征在于，所述冠层稠密度检测传感器(3)为激光雷达传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，其特征在于，所述分行风送控制器(5)为可编程逻辑控制器。
6.根据权利要求1所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***，其特征在于，所述分行风送控制器(5)用于依据冠层稠密度检测传感器(3)检测输出的前方作物稠密度信息、冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀(7)调节量及延迟控制时间。
7.基于权利要求1至6任一项所述的一种基于冠层稠密度的分行风送参数自适应调节***的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在分行风送式喷杆喷雾机实际田间作业阶段，增量式编码器(1)检测风机转速，机组前进速度传感器(2)检测喷雾机前进速度，冠层稠密度检测传感器(3)检测前行方向作物冠层的稠密度信息；
步骤二，分行风送控制器(5)依据前方作物稠密度信息，计算其相应最佳风送参数，确定伺服流量阀(7)调节量；依据冠层稠密度检测位置与风机调控作用位置的间距、喷雾机前进速度及各部件动作延时，计算伺服流量阀(7)延迟控制时间；
步骤三，根据步骤二计算的伺服流量阀(7)调节量及延迟控制时间，待延迟控制时间到达，向伺服流量阀(7)发出控制命令，调节当前风送参数；
步骤四，分行风送控制器(5)依据增量式编码器(1)检测获得的当前风机(9)转速，对当前风送参数进行闭环反馈调控，保证当前风送参数的调节精度。
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