CN111011332B - 一种机载式果园农药喷雾装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种机载式果园农药喷雾装置及使用方法，装置包括轮式底盘、药液存储箱、液泵、电磁阀组、雾化喷嘴、喷嘴支架、红外探测器及探测器支架，轮式底盘接挂于拖拉机尾部，雾化喷嘴喷口前方设置金属电极环，金属电极环与高压静电发生器负极相连，雾化喷嘴后方设有轴流式风机。使用方法为：拖拉机匀速行驶在两排果树之间，利用红外探测器扫描探测通道两侧果树植株，启动高压静电发生器，当探测到果树植株后，启动液泵，雾化喷嘴向外喷出雾化药液，雾化药液穿过金属电极环后带上荷电，启动轴流式风机，利用气流扰动枝叶，雾化药液随着气流移向扰动的枝叶并均匀落到枝叶表面；当越过该果树植株后立刻停止药液喷洒，直到遇到下一棵果树植株后重新启动施药。

Description

一种机载式果园农药喷雾装置及使用方法

技术领域

本发明属于植保机械技术领域，特别是涉及一种机载式果园农药喷雾装置及使用方法。

背景技术

目前，果园农药喷洒仍然以人力为主，喷药效率十分低下，即使少数果园能够实现机械化农药喷洒，但农药流失量却高达60％-70％，不但造成了经济上的损失，也存在严重的农药残留问题，进而导致环境污染问题。

由于落后的喷药技术，已经严重影响了农药效力的发挥，传统的施药机械在林间工作时，通常不会考虑果树在空间上的分布情况，药液始终以匀速且不间断的方式向外喷洒，而树间原本没有果树存在，也会被喷洒大量的农药，这些农药不但白白浪费，而且果树间的地面上还会残留大量的农药，从而产生环境污染问题。

再有，即使农药喷洒在果树上，但果树繁茂的枝叶会产生阻碍效应，农药多数都只喷洒到了果树外层枝叶上，而果树内层枝叶上的农药喷洒量会相应减少甚至是接收不到药液，而这种农药喷洒不均匀的情况将直接影响药效的正常发挥，对于果树内层枝叶施药不足的情况，直接后果就可能是减产，从而影响果农的经济收入。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种机载式果园农药喷雾装置及使用方法，能够根据果树在空间上的分布自动调整喷药时机，避免无树的地方出现无效喷药，大幅度降低了农药的流失量，有效降低了环境污染程度；在对果树进行喷药时，能够主动对果树枝条施加风力扰动，同时使喷洒的药液雾滴带上荷电，进而使药液能够均匀的喷洒到果树的内层和外层，避免果树内层枝叶施药不足的情况出现，保证整棵果树都可以实现药效的正常发挥。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机载式果园农药喷雾装置，包括轮式底盘、药液存储箱、液泵、电磁阀组、雾化喷嘴、喷嘴支架、红外探测器及探测器支架；所述轮式底盘接挂于拖拉机尾部，轮式底盘与拖拉机进行随动；所述药液存储箱和液泵均安装在轮式底盘上；在所述轮式底盘上竖直固装有一台升降调节缸，所述喷嘴支架安装在升降调节缸的活塞杆顶部，喷嘴支架的高度位置通过升降调节缸活塞杆的伸缩进行调节；所述雾化喷嘴数量若干，若干雾化喷嘴在竖直方向上沿喷嘴支架均匀分布；所述喷嘴支架采用空心杆制作，所述药液存储箱的出液口通过管路与液泵的进液口相连通，液泵的出液口通过电磁阀组与雾化喷嘴相连通，电磁阀组与雾化喷嘴之间的管路从空心的喷嘴支架杆体内部穿行；所述探测器支架竖直固装在轮式底盘上，所述红外探测器数量若干，若干红外探测器在竖直方向上沿探测器支架均匀分布，通过红外探测器对果树植株进行扫描探测。

所述雾化喷嘴与喷嘴支架之间安装有电动摆转接头，雾化喷嘴通过电动摆转接头进行药液喷射角度的调节。

在所述轮式底盘上设置有高压静电发生器，在雾化喷嘴的喷口前方设置有金属电极环，金属电极环与高压静电发生器的负极相连，高压静电发生器的正极进行接地处理，雾化喷嘴进行接地处理，在金属电极环与雾化喷嘴之间形成非均匀电场；所述金属电极环与高压静电发生器负极之前的导线、高压静电发生器正极的接地线及雾化喷嘴的接地线均从空心的喷嘴支架杆体内部穿行。

在所述雾化喷嘴后方的轮式底盘上架设有轴流式风机，通过轴流式风机输出的风力对果树枝叶进行扰动。

所述探测器支架设为两根，两根探测器支架相对于拖拉机行进方向对称分布在轮式底盘左右两侧，位于左侧探测器支架上的所有红外探测器均朝向拖拉机行进方向的左侧，位于右侧探测器支架上的所有红外探测器均朝向拖拉机行进方向的右侧。

所述喷嘴支架设为两根，两根喷嘴支架底部通过一根转接横杆固连在一起，两根喷嘴支架通过转接横杆安装在升降调节缸的活塞杆顶部，位于左侧喷嘴支架上的所有雾化喷嘴的喷口均朝向拖拉机行进方向的左侧，位于右侧喷嘴支架上的所有雾化喷嘴的喷口均朝向拖拉机行进方向的右侧。

所述的机载式果园农药喷雾装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：启动拖拉机，使拖拉机匀速行驶在两排果树之间的通道内；

步骤二：启动红外探测器，以对拖拉机左右两侧的果树植株进行实时扫描探测；

步骤三：启动高压静电发生器，使金属电极环与雾化喷嘴之间形成非均匀电场；

步骤四：在拖拉机行驶过程中，当红外探测器未探测到有果树植株的存在，说明探测位置正处于两棵果树之间的间隙内，此时液泵不启动；当红外探测器探测到其前方出现果树植株时，则执行步骤五：

步骤五：启动液泵，使药液存储箱中的药液依次通过液泵及电磁阀组进入雾化喷嘴中，并由雾化喷嘴将药液以喷雾形式向外喷出，在雾化药液穿过金属电极环时，雾化药液将在非均匀电场作用下带上荷电；

步骤六：启动轴流式风机，利用其产生的气流对果树枝叶进行扰动，同时荷电的雾化药液会随着气流移向扰动的果树枝叶，并均匀的落到果树枝叶表面；

步骤七：当红外探测器再次出现未检测到果树植株存在的情况时，说明探测位置已经移入两棵果树之间的间隙内，此时关停液泵和轴流式风机，雾化喷嘴停止药液的喷洒；

步骤八：重复步骤四至步骤七，完成后续果实植株的施药过程。

本发明的有益效果：

本发明的机载式果园农药喷雾装置及使用方法，能够根据果树在空间上的分布自动调整喷药时机，避免无树的地方出现无效喷药，大幅度降低了农药的流失量，有效降低了环境污染程度；在对果树进行喷药时，能够主动对果树枝条施加风力扰动，同时使喷洒的药液雾滴带上荷电，进而使药液能够均匀的喷洒到果树的内层和外层，避免果树内层枝叶施药不足的情况出现，保证整棵果树都可以实现药效的正常发挥。

附图说明

图1为本发明的一种机载式果园农药喷雾装置的正视图；

图2为本发明的一种机载式果园农药喷雾装置(药液存储箱、液泵、高压静电发生器、红外探测器及探测器支架未示出)的右视图；

图3为图2中I部放大图；

图中，1—轮式底盘，2—药液存储箱，3—液泵，4—雾化喷嘴，5—喷嘴支架，6—红外探测器，7—探测器支架，8—拖拉机，9—升降调节缸，10—电磁阀组，11—高压静电发生器，12—金属电极环，13—轴流式风机，14—转接横杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种机载式果园农药喷雾装置，包括轮式底盘1、药液存储箱2、液泵3、电磁阀组10、雾化喷嘴4、喷嘴支架5、红外探测器6及探测器支架7；所述轮式底盘1接挂于拖拉机8尾部，轮式底盘1与拖拉机8进行随动；所述药液存储箱2和液泵3均安装在轮式底盘1上；在所述轮式底盘1上竖直固装有一台升降调节缸9，所述喷嘴支架5安装在升降调节缸9的活塞杆顶部，喷嘴支架5的高度位置通过升降调节缸9活塞杆的伸缩进行调节；所述雾化喷嘴4数量若干，若干雾化喷嘴4在竖直方向上沿喷嘴支架5均匀分布；所述喷嘴支架5采用空心杆制作，所述药液存储箱2的出液口通过管路与液泵3的进液口相连通，液泵3的出液口通过电磁阀组10与雾化喷嘴4相连通，电磁阀组10与雾化喷嘴4之间的管路从空心的喷嘴支架5杆体内部穿行；所述探测器支架7竖直固装在轮式底盘1上，所述红外探测器6数量若干，若干红外探测器6在竖直方向上沿探测器支架7均匀分布，通过红外探测器6对果树植株进行扫描探测。

所述雾化喷嘴4与喷嘴支架5之间安装有电动摆转接头，雾化喷嘴4通过电动摆转接头进行药液喷射角度的调节。

在所述轮式底盘1上设置有高压静电发生器11，在雾化喷嘴4的喷口前方设置有金属电极环12，金属电极环12与高压静电发生器11的负极相连，高压静电发生器11的正极进行接地处理，雾化喷嘴4进行接地处理，在金属电极环12与雾化喷嘴4之间形成非均匀电场；所述金属电极环12与高压静电发生器11负极之前的导线、高压静电发生器11正极的接地线及雾化喷嘴4的接地线均从空心的喷嘴支架5杆体内部穿行。

在所述雾化喷嘴4后方的轮式底盘1上架设有轴流式风机13，通过轴流式风机13输出的风力对果树枝叶进行扰动。

所述探测器支架7设为两根，两根探测器支架7相对于拖拉机8行进方向对称分布在轮式底盘1左右两侧，位于左侧探测器支架7上的所有红外探测器6均朝向拖拉机8行进方向的左侧，位于右侧探测器支架7上的所有红外探测器6均朝向拖拉机8行进方向的右侧。

所述喷嘴支架5设为两根，两根喷嘴支架5底部通过一根转接横杆14固连在一起，两根喷嘴支架5通过转接横杆14安装在升降调节缸9的活塞杆顶部，位于左侧喷嘴支架5上的所有雾化喷嘴4的喷口均朝向拖拉机8行进方向的左侧，位于右侧喷嘴支架5上的所有雾化喷嘴4的喷口均朝向拖拉机8行进方向的右侧。

所述的机载式果园农药喷雾装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：启动拖拉机8，使拖拉机8匀速行驶在两排果树之间的通道内；

步骤二：启动红外探测器6，以对拖拉机8左右两侧的果树植株进行实时扫描探测；

步骤三：启动高压静电发生器11，使金属电极环12与雾化喷嘴4之间形成非均匀电场；

步骤四：在拖拉机8行驶过程中，当红外探测器6未探测到有果树植株的存在，说明探测位置正处于两棵果树之间的间隙内，此时液泵3不启动；当红外探测器6探测到其前方出现果树植株时，则执行步骤五：

步骤五：启动液泵3，使药液存储箱2中的药液依次通过液泵3及电磁阀组10进入雾化喷嘴4中，并由雾化喷嘴4将药液以喷雾形式向外喷出，在雾化药液穿过金属电极环12时，雾化药液将在非均匀电场作用下带上荷电；

步骤六：启动轴流式风机13，利用其产生的气流对果树枝叶进行扰动，同时荷电的雾化药液会随着气流移向扰动的果树枝叶，并均匀的落到果树枝叶表面；

步骤七：当红外探测器6再次出现未检测到果树植株存在的情况时，说明探测位置已经移入两棵果树之间的间隙内，此时关停液泵3和轴流式风机13，雾化喷嘴4停止药液的喷洒；

步骤八：重复步骤四至步骤七，完成后续果实植株的施药过程。

本实施例中，每根探测器支架7上均分布有三个红外探测器6，其光波段为近红外线段，用于探测高、中、低处果树枝条的分布情况；喷嘴支架5上均分布有三个雾化喷嘴4，用于满足高、中、低处果树枝条的均匀施药。

为了达到精准施药，在面对果树之间存在较为明显高度差异时，对于高度较矮的果树，最高处的红外探测器6高度如果超出了该果树的树冠，则施药过程中只需启动中、低处的雾化喷嘴4即可；对于高度较高的果树，如果树冠底层已经高于最低处的红外探测器6，则只需启动高、中处的雾化喷嘴4即可，从而避免药液的浪费。

本实施例中所采用的红外探测器6由红外线发射模块、红外线接收模块和信号处理模块组成，红外探测器6工作时，首先由红外线发射模块向外发射红外线，当其照射到果树枝叶后，反射的光线会返回到红外线接收模块，此时信号处理模块将第一时间处理所接收的反射信息，并将信息反馈给控制器，之后由控制器向液泵3发出启动指令，控制器采用微型单片机，微型单片机产生编码信号，通过编码信号驱动红外线发射模块发出带有编码信号的红外线信号，并可实时检测经过放大电路处理后的反射信号，其编码信号能够保证多个相同型号探测器同时同地工作而不相互干扰，并且具有工作频率一致、可靠性高、功耗小的特点。

本实施例中，雾化喷嘴4的喷口孔径范围为0.5mm～1mm，金属电极环12的直径为30mm～50mm，金属电极环12的材质选用不锈钢，高压静电发生器11的电压范围为0～10kV；需要根据雾化角的大小来实际确定金属电极环12与雾化喷嘴4的距离，防止雾化药液喷射到金属电极环12上，以免影响到荷电效果。

通过使雾化药液带上静电，可以有效使雾化药液附着在果树枝叶表面，进一步提高了药液雾滴的有效沉积率，减少因细小药液雾滴飘移造成的农药浪费和环境污染。另外，荷电的雾化药液还具有尖端效应和包抄效应，尖端效应下可使药液雾滴沉积在枝条表面，而包抄效应可使药液雾滴沉积在叶片正反表面。在荷电药液雾滴作定向运动并趋向果树植株后可充分吸附在植株表面，其沉积率显著提高，并在植株表面大量附着且均匀覆盖，并且沉降速度快，尤其是提高了叶片背面的沉积量，有效减少了药液雾滴的漂移和流失。与传统的药液喷洒方式相比，静电喷洒药液下的农药利用率可提高到90％以上，而且静电油剂对害虫体壁(腊质层)具有亲合能力，易于穿透害虫体壁进入害虫体内，表现为中毒迅速；另外，也延缓了农药的水解、光解和氧化降解的过程，使药效延长。

但是，静电喷洒药液时也存在一定的不足，就是带电雾滴对果实枝叶冠层的穿透能力较差，为了保证雾滴有足够的穿透力和内层枝叶的有效附着效果，因此增设了轴流式风机13，利用其产生的气流对枝条进行扰动，同时雾滴也可以在气流作用下具有更强的穿透力。本实施例中，轴流式风机13的叶轮直径为630mm，工作转速为2000r/min；为了保证药液雾滴的稳定喷射，液泵3采用隔膜泵，其具有较强的工作稳定性。

对于整体树冠较高的果树，为了满足施药要求，并进一步扩大作业范围，需要整体抬高喷嘴支架5，具体通过升降调节缸9的活塞杆向上伸出实现，同时为了使雾滴喷射角度最合适，可以通过雾化喷嘴4与喷嘴支架5之间电动摆转接头，实现雾化喷嘴4俯仰角度和水平摆角的调整。为了避免作业过程中雾化喷嘴4不会堵塞，可以在喷药管路内设置多重过滤。当药液存储箱2中的药液更换为液体肥料后，就可以实现同等效力下的施肥。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种机载式果园农药喷雾装置，其特征在于：包括轮式底盘、药液存储箱、液泵、电磁阀组、雾化喷嘴、喷嘴支架、红外探测器及探测器支架；所述轮式底盘接挂于拖拉机尾部，轮式底盘与拖拉机进行随动；所述药液存储箱和液泵均安装在轮式底盘上；在所述轮式底盘上竖直固装有一台升降调节缸，所述喷嘴支架安装在升降调节缸的活塞杆顶部，喷嘴支架的高度位置通过升降调节缸活塞杆的伸缩进行调节；所述雾化喷嘴数量若干，若干雾化喷嘴在竖直方向上沿喷嘴支架均匀分布；所述喷嘴支架采用空心杆制作，所述药液存储箱的出液口通过管路与液泵的进液口相连通，液泵的出液口通过电磁阀组与雾化喷嘴相连通，电磁阀组与雾化喷嘴之间的管路从空心的喷嘴支架杆体内部穿行；所述探测器支架竖直固装在轮式底盘上，所述红外探测器数量若干，若干红外探测器在竖直方向上沿探测器支架均匀分布，通过红外探测器对果树植株进行扫描探测；

所述雾化喷嘴与喷嘴支架之间安装有电动摆转接头，雾化喷嘴通过电动摆转接头进行药液喷射角度的调节；

在所述轮式底盘上设置有高压静电发生器，在雾化喷嘴的喷口前方设置有金属电极环，金属电极环与高压静电发生器的负极相连，高压静电发生器的正极进行接地处理，雾化喷嘴进行接地处理，在金属电极环与雾化喷嘴之间形成非均匀电场；所述金属电极环与高压静电发生器负极之前的导线、高压静电发生器正极的接地线及雾化喷嘴的接地线均从空心的喷嘴支架杆体内部穿行；

在所述雾化喷嘴后方的轮式底盘上架设有轴流式风机，通过轴流式风机输出的风力对果树枝叶进行扰动；

所述探测器支架设为两根，两根探测器支架相对于拖拉机行进方向对称分布在轮式底盘左右两侧，位于左侧探测器支架上的所有红外探测器均朝向拖拉机行进方向的左侧，位于右侧探测器支架上的所有红外探测器均朝向拖拉机行进方向的右侧；

所述喷嘴支架设为两根，两根喷嘴支架底部通过一根转接横杆固连在一起，两根喷嘴支架通过转接横杆安装在升降调节缸的活塞杆顶部，位于左侧喷嘴支架上的所有雾化喷嘴的喷口均朝向拖拉机行进方向的左侧，位于右侧喷嘴支架上的所有雾化喷嘴的喷口均朝向拖拉机行进方向的右侧。

2.权利要求1所述的机载式果园农药喷雾装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：启动拖拉机，使拖拉机匀速行驶在两排果树之间的通道内；

步骤二：启动红外探测器，以对拖拉机左右两侧的果树植株进行实时扫描探测；

步骤三：启动高压静电发生器，使金属电极环与雾化喷嘴之间形成非均匀电场；

步骤四：在拖拉机行驶过程中，当红外探测器未探测到有果树植株的存在，说明探测位置正处于两棵果树之间的间隙内，此时液泵不启动；当红外探测器探测到其前方出现果树植株时，则执行步骤五：

步骤五：启动液泵，使药液存储箱中的药液依次通过液泵及电磁阀组进入雾化喷嘴中，并由雾化喷嘴将药液以喷雾形式向外喷出，在雾化药液穿过金属电极环时，雾化药液将在非均匀电场作用下带上荷电；

步骤六：启动轴流式风机，利用其产生的气流对果树枝叶进行扰动，同时荷电的雾化药液会随着气流移向扰动的果树枝叶，并均匀的落到果树枝叶表面；

步骤七：当红外探测器再次出现未检测到果树植株存在的情况时，说明探测位置已经移入两棵果树之间的间隙内，此时关停液泵和轴流式风机，雾化喷嘴停止药液的喷洒；

步骤八：重复步骤四至步骤七，完成后续果实植株的施药过程。

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