CN110217396A - 一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，属于向日葵喷药设备技术领域。包括无人机模块以及设置在无人机模块上的摄像模块和喷药模块，无人机模块上设有电源模块，摄像模块电连接有设置在无人机模块上的控制芯片，控制芯片分别连接有继电器和WIFI模块，且控制芯片通过WIFI模块无线透传连接有地面WIFI中继器，地面WIFI中继器无线透传连接有手机控制端，喷药模块包括药液箱、调向喷头模块以及驱动模块，药液箱与调向喷头模块之间设有输药管，调向喷头模块与驱动模块的动能输出端相连接，驱动模块输入端与控制芯片输出端电连接，电源模块分别与控制芯片和继电器电连接。提高了药液利用率及菌核病防治效果，增加向日葵产量，促进农民增收。

Description

一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备

技术领域

本发明涉及向日葵喷药设备技术领域，具体涉及一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备。

背景技术

向日葵作为重要的油料作物和经济作物，有耐盐碱、抗旱、耐贫瘠等特性，且葵籽出油率高、品质好及投入产出比高等优点，种植面积在逐年增加，但目前生产上却不得不面临一个严重的问题—向日葵菌核病。向日葵菌核病有向日葵的“癌症”之称，向日葵感染菌核病后不仅造成产量降低甚至绝产，而且使籽仁的蛋白质减少，含油量降低，油质有苦味，对产量和质量影响都很大。

经过发明人研究团队连续十年对黑龙江、吉林、内蒙等地的调查结果显示，向日葵菌核病多以盘腐型菌核病为主，根腐型和茎腐型菌核病发病率仅为2％，叶腐型菌核病更是很少见到，因此防治向日葵盘腐型菌核病成为能否让向日葵产业健康发展的重要因素。现有技术中，发明人研究团队依托国家向日葵产业技术体系经过近十年的不懈努力，建立了一套有关向日葵菌核病的综合防治措施，该综合措施包括选择抗病品种，土壤深翻，调整播期，减施氮肥，二比控栽培技术及化学防治等。其中化学防治环节对防治盘腐型菌核病最为关键，目前已经掌握了具体喷药时期、喷药量、喷药部位及药液的比例，只是苦于没有好的喷药器械，小面积可以人工喷药防治，大面积则无法操作。

具体面临的问题如下：

1、向日葵属于高杆作物，后期人工受视野的局限喷药困难；

2、喷药的部位是向日葵花盘，而花盘的朝向不绝对固定，弥漫喷药液很难准确着落到花盘；

3、向日葵靠蜜蜂授粉，如果喷药剂量大，会影响蜜蜂授粉，导致瘪粒，没有产量，因此需要提高药液的利用率。

针对上述已有技术状况，本发明申请人做了大量反复而有益的探索，最终产品取得了有效的成果，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

为此，本发明提供了一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，以解决现有技术中由于在大面积高杆向日葵中采用人工弥漫喷药而导致的视野受限不便、不易将药液准确喷至花盘上以及喷药量难以掌握的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，包括无人机模块以及设置在无人机模块上的摄像模块和喷药模块，所述的无人机模块上设有电源模块，所述的摄像模块电连接有设置在无人机模块上的控制芯片，所述的控制芯片分别连接有继电器和WIFI模块，且控制芯片通过WIFI模块无线透传连接有地面WIFI中继器，所述地面WIFI中继器无线透传连接有手机控制端。

所述的喷药模块包括药液箱、调向喷头模块以及驱动模块，所述的药液箱与调向喷头模块之间设有输药管，所述的调向喷头模块与驱动模块的动能输出端相连接，所述的驱动模块输入端与控制芯片输出端电连接，所述的电源模块分别与控制芯片和继电器电连接。

进一步地，所述的控制芯片输出端电连接有PNP型三极管输入端，所述的PNP型三极管输出端与设置在无人机模块上的继电器电连接，用以放大输出控制信号，所述的WIFI模块设置在无人机模块外壁。

进一步地，所述的无人机模块底部螺纹连接有箱体固定架，所述的药液箱设置在箱体固定架与无人机模块底部之间，所述的无人机模块内部设有入药管，所述的入药管出口端卡接至药液箱一端顶部，且与药液箱内部连通，所述的入药管入口端延伸至无人机模块外部，且入药管入口端螺纹连接有螺纹盖。

进一步地，所述调向喷头模块包括分体万向配合的连杆球头和球头外接体，所述的球头外接体上同体连通有喷头延伸管，所述的喷头延伸管同体连通有莲蓬喷头，所述的输药管自药液箱连通至莲蓬喷头。

进一步地，所述的连杆球头顶部设有用于输药管穿入的药管容置通道，连杆球头侧部设有与所述药管容置通道相连通的药管转向口，所述的喷头延伸管管口与药管转向口相对应，所述的输药管入口端连通有设置在药液箱内部的药液泵，所述的继电器输出端与药液泵电连接，所述的输药管自药液泵依次穿过药液箱外壁、无人机模块内部、连杆球头上的药管容置通道和药管转向口、球头外接体上的喷头延伸管，最终到达球头外接体上的莲蓬喷头内侧。

进一步地，所述输药管在位于连杆球头和球头外接体的装配部分采用伸缩软管，用以防止莲蓬喷头在转动时对输药管造成的损坏和磨伤。

所述输药管上设置有电磁阀，所述的继电器输出端与电磁阀电连接，用以通过外部控制灵活调节次均喷药量。

进一步地，所述的无人机模块底部螺纹连接有圆柱状的安装外壳，所述的安装外壳对应喷头延伸管设有喷头转向口，所述的连杆球头位于安装外壳内侧，所述的莲蓬喷头位于安装外壳外侧，所述的摄像模块对应设置在喷头转向口中心上方。

进一步地，所述药管转向口对应的圆弧角度范围采用90°～180°，所述喷头转向口对应的圆弧角度范围采用90°～180°，用以使输药管和莲蓬喷头可多向转动。

进一步地，所述的驱动模块包括微型步进电机，所述的继电器输出端与微型步进电机电连接，所述的微型步进电机螺纹连接在安装外壳内侧底部，且所述微型步进电机的输出轴上设置有齿轮减速模块输入端，所述的齿轮减速模块输出端与调向喷头模块相连接。

进一步地，所述调向喷头模块中的球头外接体底部设有驱动轴，所述齿轮减速模块包括设置在微型步进电机输出轴上的主动齿轮与设置在驱动轴上的从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，且主动齿轮的分度圆直径小于从动齿轮。

本发明的有益效果：

1.该设备采用无人机模块，可有效节省人力，提高药物喷洒的灵活性，同时针对高杆向日葵可任意调整喷药高度，莲蓬喷头具有预定的向下倾斜角度，使无人机模块可始终处于向日葵上方，防止高杆向日葵对无人机模块的误碰；

2.该设备中设置有调向喷头模块与驱动模块，使无人机模块平稳运行的条件下，根据摄像模块回传的实时画面灵活调节莲蓬喷头在0～180°范围内转动喷药，同时输药管上设有伸缩软管，有效减少了转向对输药管的损坏程度；

3.通过莲蓬式喷头及输药管上设置的电磁阀，可有效提升每株向日葵花盘的受药均匀度，同时能根据不同花盘时期调整喷药时间，提高了药液利用率及菌核病防治效果，增加向日葵产量，促进农民增收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的喷药设备结构示意图；

图2为本发明中连杆球头的结构示意图；

图3为本发明中球头外接体的结构示意图；

图4为本发明中安装外壳的结构示意图；

图5为本发明的控制原理示意图。

图中，无人机模块1、箱体固定架11、安装外壳12、轴定位块13、喷头转向口14、药液箱2、入药管21、螺纹盖22、药液泵23、电磁阀24、输药管 3、伸缩软管31、连杆球头4、药管容置通道41、药管转向口42、球头外接体 5、球头配合槽51、喷头延伸管52、莲蓬喷头53、驱动轴54、从动齿轮55、微型步进电机6、主动齿轮61、摄像模块7、控制芯片8、WIFI模块81、继电器82、电源模块83、手机控制端9、地面WIFI中继器91。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，包括无人机模块1、药液箱2、输药管3、连杆球头4、球头外接体5、微型步进电机6、摄像模块 7、控制芯片8和WIFI模块81，具体设置如下：

所述的无人机模块1底部螺纹连接有一组箱体固定架11，所述的箱体固定架11与无人机模块1底部之间夹持固定有药液箱2，所述的药液箱2内部设有用于输送药液的药液泵23，所述的药液泵23上连通有一条输药管3，所述的无人机模块1内部设有一条入药管21，其中，所述的入药管21出口端卡接至药液箱2一端顶部，且与药液箱2内部连通，所述的入药管21入口端延伸至无人机模块1外部，且螺纹连接有用于防护管口的螺纹盖22。

所述的无人机模块1底部还分别螺纹连接有圆柱状的安装外壳12以及位于安装外壳12内侧的连杆球头4，所述的连杆球头4外部万向装配有一个球头外接体5，所述的球头外接体5上同体设有延伸至安装外壳12外部的莲蓬喷头53，所述的输药管3自药液泵23延伸至莲蓬喷头53内侧。

具体地，如图2所示，所述的连杆球头4顶部设有用于输药管3穿入的药管容置通道41，连杆球头4侧部设有与所述药管容置通道41相连通的药管转向口42，所述的药管转向口42对应的圆弧角度范围采用90°～180°，用以使输药管3可自连杆球头4侧部多向穿出。

如图3所示，所述的球头外接体5顶部设有与连杆球头4万向装配的球头配合槽51，球头外接体5侧部与莲蓬喷头53之间设有一条喷头延伸管52，所述的喷头延伸管52管口与连杆球头4上的药管转向口42相对应。

如图4所示，所述的安装外壳12侧部设有用于使喷头延伸管52可多向转动的喷头转向口14，所述的喷头转向口14对应的圆弧角度范围采用90°～180°，所述的喷头延伸管52延伸穿过喷头转向口14，且喷头延伸管52远端与莲蓬喷头53相连通，用以使莲蓬喷头53可多向转动喷洒药液，所述的莲蓬喷头53朝向相对于水平面的倾斜角度范围采用20°～30°。

所述的输药管3自药液泵23依次穿过药液箱2外壁、无人机模块1内部、连杆球头4上的药管容置通道41和药管转向口42、球头外接体5上的喷头延伸管52，最终到达球头外接体5上的莲蓬喷头53，其中，所述输药管3在位于连杆球头4和球头外接体5的装配部分采用伸缩软管31，用以防止莲蓬喷头53在转动时对输药管3造成的损坏和磨伤；所述输药管3上还设有位于无人机模块1内部的电磁阀24，用以通过外部控制灵活调节次均喷药量。

需要说明的是，所述的入药管21和输药管3使用的材质包括但不限于PVC 软管，所述的连杆球头4和球头外接体5使用的材质包括但不限于合金钢。

所述的安装外壳12底部螺纹连接有输出端朝上的微型步进电机6，所述微型步进电机6的输出轴上装配有主动齿轮61，所述的球头外接体5底部同体设置有朝下的驱动轴54，所述的驱动轴54上装配有与主动齿轮61相啮合的从动齿轮55，所述主动齿轮61的分度圆直径小于从动齿轮55，用以在微型步进电机6驱动球头外接体5旋转时实现齿轮传动减速，所述的安装外壳12 内部同体设有两个轴定位块13，两个所述的轴定位块13分别与微型步进电机 6上的输出轴以及球头外接体5底部的驱动轴54相轴接，用以提高对传动轴的工作稳定性。

如图5所示，所述的无人机模块1内部设有控制芯片8、继电器82以及分别与控制芯片8和继电器82电连接的电源模块83，所述的控制芯片8输入端与设置在无人机模块1外部的摄像模块7电连接，控制芯片8输出端与继电器82输入端电连接，所述的继电器82输出端分别与药液泵23、电磁阀24以及微型步进电机6电连接，所述的控制芯片8还电连接有设置在无人机模块1 外壁的WIFI模块81，且控制芯片8通过WIFI模块81与远程地面WIFI中继器91无线透传连接，所述的地面WIFI中继器与手机控制端9无线透传连接，其中，所述的摄像模块7对应设置在喷头转向口14中心上方，且摄像模块7摄像中心方向与莲蓬喷头53朝向相同，并可拍摄到莲蓬喷头53。

需要说明的是，所述的摄像模块7采用腾龙-A037型号广角摄像头，所述的控制芯片8采用STM32型号，且控制芯片8输出端电连接有PNP型三极管输入端，所述的PNP型三极管输出端电连接有继电器82输入端，用于放大输出控制信号，所述的控制芯片8上还连接有数据存储模块，所述的数据存储模块采用SDHC-SD卡，所述的继电器82采用JZC3F6型号，所述的WIFI模块81 与地面WIFI中继器91均采用型号为SKW77的大功率WIFI模块，所述的手机控制端9采用安卓或ios***的智能手机，所述的电源模块83采用TB55型号锂电池，所述的微型步进电机6采用M42SP-5L型号，所述的电磁阀24采用 QYZ-202型号，所述的药液泵23采用型号为CSP-24120的微型水泵。

该喷药设备的使用过程如下：

将无人机模块1升至预定高度及喷药起始点，摄像模块7将拍摄的影像数据通过控制芯片8连接的WIFI模块81利用无线透传技术回传至地面WIFI中继器91，进而由地面WIFI中继器91利用无线透传技术回传至手机控制端9 的显示屏，使用人员根据视频影像控制无人机模块1平稳前行，并实时通过手机控制端9控制微型步进电机6对莲蓬喷头53的角度进行调整、控制药液泵 23和电磁阀24的启闭来实现对喷药量的控制。

其中，当微型步进电机6接收到控制信号后，微型步进电机6输出轴沿预定方向带动主动齿轮61旋转，同时啮合作用下的从动齿轮55随主动齿轮61 同步旋转，使球头外接体5绕连杆球头4转动，喷头延伸管52管口分别在药管转向口42范围内对应，且喷头延伸管52管体在喷头转向口14范围内对应。

手机控制端9分别控制微型步进电机6、药液泵23和电磁阀24时，首先手机控制端9发出信号至地面WIFI中继器91，并由地面WIFI中继器91通过控制芯片8上的WIFI模块81传输至控制芯片8，进而控制芯片8发出控制调节信号，经PNP型三极管信号放大后传输至继电器82，最终由继电器82启闭触点开关实现对微型步进电机6、药液泵23和电磁阀24的分别控制。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，包括无人机模块，所述的无人机模块上设有电源模块，其特征在于：还包括设置在无人机模块上的摄像模块和喷药模块，所述的摄像模块电连接有设置在无人机模块上的控制芯片，所述的控制芯片分别连接有继电器和WIFI模块，且控制芯片通过WIFI模块无线透传连接有地面WIFI中继器，所述地面WIFI中继器无线透传连接有手机控制端；

所述的喷药模块包括药液箱、调向喷头模块以及驱动模块，所述的药液箱与调向喷头模块之间设有输药管，所述的调向喷头模块与驱动模块的动能输出端相连接，所述的驱动模块输入端与控制芯片输出端电连接，所述的电源模块分别与控制芯片和继电器电连接。

2.如权利要求1所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述的控制芯片输出端电连接有PNP型三极管输入端，所述的PNP型三极管输出端与设置在无人机模块上的继电器电连接，用以放大输出控制信号，所述的WIFI模块设置在无人机模块外壁。

3.如权利要求1所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述的无人机模块底部螺纹连接有箱体固定架，所述的药液箱设置在箱体固定架与无人机模块底部之间，所述的无人机模块内部设有入药管，所述的入药管出口端卡接至药液箱一端顶部，且与药液箱内部连通，所述的入药管入口端延伸至无人机模块外部，且入药管入口端螺纹连接有螺纹盖。

4.如权利要求1所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述调向喷头模块包括分体万向配合的连杆球头和球头外接体，所述的球头外接体上同体连通有喷头延伸管，所述的喷头延伸管同体连通有莲蓬喷头，所述的输药管自药液箱连通至莲蓬喷头。

5.如权利要求4所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述的连杆球头顶部设有用于输药管穿入的药管容置通道，连杆球头侧部设有与所述药管容置通道相连通的药管转向口，所述的喷头延伸管管口与药管转向口相对应，所述的输药管入口端连通有设置在药液箱内部的药液泵，所述的继电器输出端与药液泵电连接，所述的输药管自药液泵依次穿过药液箱外壁、无人机模块内部、连杆球头上的药管容置通道和药管转向口、球头外接体上的喷头延伸管，最终到达球头外接体上的莲蓬喷头内侧。

6.如权利要求4或5所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述输药管在位于连杆球头和球头外接体的装配部分采用伸缩软管，用以防止莲蓬喷头在转动时对输药管造成的损坏和磨伤；

所述输药管上设置有电磁阀，所述的继电器输出端与电磁阀电连接，用以通过外部控制灵活调节次均喷药量。

7.如权利要求5所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述的无人机模块底部螺纹连接有圆柱状的安装外壳，所述的安装外壳对应喷头延伸管设有喷头转向口，所述的连杆球头位于安装外壳内侧，所述的莲蓬喷头位于安装外壳外侧，所述的摄像模块对应设置在喷头转向口中心上方。

8.如权利要求7所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述药管转向口对应的圆弧角度范围采用90°～180°，所述喷头转向口对应的圆弧角度范围采用90°～180°，用以使输药管和莲蓬喷头可多向转动。

9.如权利要求1所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述的驱动模块包括微型步进电机，所述的继电器输出端与微型步进电机电连接，所述的微型步进电机螺纹连接在安装外壳内侧底部，且所述微型步进电机的输出轴上设置有齿轮减速模块输入端，所述的齿轮减速模块输出端与调向喷头模块相连接。

10.如权利要求9所述的一种基于防治向日葵菌核病的喷药设备，其特征是，所述调向喷头模块中的球头外接体底部设有驱动轴，所述齿轮减速模块包括设置在微型步进电机输出轴上的主动齿轮与设置在驱动轴上的从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，且主动齿轮的分度圆直径小于从动齿轮。