CN114342635A - 一种水肥一体机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水肥一体机，包括机体和操控***；其中机体包括支撑架、转动连接在支撑架上的至少四个滚轮、设在支撑架上部的存储箱、设在支撑架上的第一电机、等间距固设在存储箱上且与储水箱连通的多个出水管、设在出水管上且与多个出水管一一对应的阀门；操控***包括蓄电池、控制单元、语音识别单元、水肥灌溉单元、图像采集单元和模型构建单元，用于实现该一体机的远程操控和自动化浇灌。本申请具有提高水肥浇灌的灵活性、降低设备成本的效果。

Description

一种水肥一体机

技术领域

本申请涉及农用灌溉设备技术领域，尤其是涉及一种水肥一体机。

背景技术

水肥一体机是用于农作物灌溉和施肥的设备，由于其兼具灌溉和施肥的功能，得以广泛应用。

现有的水肥一体机包括灌溉水引入装置、肥液引入装置、水肥混合装置等，由灌溉水引入装置、肥液引入装置分别引入灌溉水和肥液，水肥混合装置对灌溉水和肥液进行混合并输送至灌溉***，同时实现灌溉、施肥的功能。

由于水肥一体机需要连接预先埋设在种植区域的滴灌管道，以达到灌溉和施肥的目的，但是由于需要将滴灌管道预先埋设在种植区域，这样会有较大的施工成本和维护成本，施工过程费时费力；同时当管道出现破损或堵塞时，也不利于检修维护，其灵活性较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种水肥一体机。

本申请提供的一种水肥一体机采用如下的技术方案：

一种水肥一体机，包括机体和操控***；

所述机体包括支撑架、转动连接在支撑架上的至少四个滚轮、设在支撑架上部的存储箱、设在支撑架上的第一电机、等间距固设在存储箱上且与存储箱连通的多个出水管、设在出水管上且与多个出水管一一对应的阀门；

所述操控***包括蓄电池、控制单元、语音识别单元、水肥灌溉单元、图像采集单元和模型构建单元，所述语音识别单元、水肥灌溉单元、图像采集单元和模型构建单元均与控制单元通信连接；其中：

蓄电池，通过控制单元与所述第一电机电性连接，用于提供电能；

控制单元，为工作人员提供移动用户终端、现场控制这两种控制方式，实现就地和远程控制操作；

语音识别单元，用于识别语音信号，并将移动用户终端或远程用户终端接受到的语音信号传输给操控***；

水肥灌溉单元，受控制单元的控制，将预先制备的混合液输送到农作物种植区，为农作物进行灌溉施肥；

图像采集单元，受控制单元的控制，用于采集支撑架周边图像信息，并远程传送至用户终端；

模型构建单元，根据不同的农作物的灌溉需求构建相应的水肥灌溉模型。

可选的，所述支撑架包括：

两个架体；

升降机构，设在所述架体上部，用于调节存储箱的高度；

宽度调节机构；设在所述升降机构上，用于调节两个架体之间的距离；以及

转向机构，设在所述架体的下部，用于控制滚轮的转向。

可选的，所述升降机构包括气缸或液压缸中的一种。

可选的，所述宽度调节机构包括转动连接在存储箱上的丝杠、固设在升降机构上的调节板和固设在存储箱上的第二电机，所述调节板上开设有螺孔并与丝杠螺纹连接，所述第二电机用于带动丝杠转动。

可选的，所述升降机构的外壳上固设有支撑杆，所述支撑杆的另一端固定抵接在调节板的下端面。

可选的，所述丝杠为双向丝杠，两个调节板各自螺纹连接在丝杠的两段上；所述第二电机为双轴电机，所述第二电机同轴固接在丝杠的中段部分。

可选的，所述转向机构包括第三电机、转动连接在架体上的转向管、固设在电机输出轴上的主动齿轮和固设在转向管上的从动齿轮，所述滚轮转动连接在转向管上，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接。

可选的，所述出水管可拆卸连接有伸缩管，所述伸缩管的下端部为密封结构，所述伸缩管靠近下端部的侧壁上开设有通水孔，所述通水孔朝向相邻的出水管。

可选的，所述出水管可拆卸连接有雾化喷头。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、滚轮和存储箱均设在支撑架上，即可通过滚轮的转动带动存储箱移动，存储箱上开设的多个出水孔能够将箱内的水肥排出，并跟随滚轮的转动沿着农作物的行间隔移动，以将水肥均匀浇灌在农作物的种植区域；

2、支撑架上的升降机构和宽度调节机构，能够按照不同高度的农作物调整存储箱的高度，按照不同的种植区域以及农作物行间隔的距离调整支撑架的宽度，从而可防止滚轮压在农作物上以及提高浇灌的效率。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种整体结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种剖面结构侧视图；

图3是图1中A部分的放大结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种出水管连接伸缩管的部分结构示意图；

图5是图1中B部分的放大结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种出水管连接雾化喷头的部分结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种操控***的***框图。

附图标记：1、支撑架；11、架体；12、升降机构；121、支撑杆；13、宽度调节机构；131、丝杠；132、调节板；133、第二电机；14、转向机构；141、第三电机；142、转向管；143、主动齿轮；144、从动齿轮；145、联动齿轮；2、滚轮；3、存储箱；4、第一电机；5、配电箱；51、蓄电池；52、控制单元；53、语音识别单元；54、水肥灌溉单元；55、图像采集单元；56、模型构建单元；6、出水管；61、阀门；62、伸缩管；621、通水孔；63、雾化喷头。

具体实施方式

以下结合附图对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水肥一体机。请参照图1和图2，该一体机包括机体和操控***。

其中机体包括支撑架1、滚轮2、存储箱3、第一电机4、多个出水管6和设在出水管6上且与出水管6一一对应的阀门61。滚轮2设有至少四个，并分别转动连接在支撑架1的下部，用于支撑地面以及带动支撑架1移动；存储箱3设在支撑架1的上部，用于存储水、肥料以及水肥混合物，多个出水管6设在存储箱3的下部，出水管6上的阀门61用空至出水管6的开闭，以使水或混合物能够通过自身的重力从出水管6排出；第一电机4设在支撑架1上，用于驱动滚轮2转动。

具体的，支撑架1包括架体11、升降机构12、宽度调节机构13和转向机构14，其中架体11包括两个固接的支腿，两个支腿平行且与地面垂直；两个支撑架1分别靠近存储箱3两个相对的端部，用于对存储箱3起到支撑的作用。

在其中一个实施例中，升降机构12为顶升件，例如升降机构12为气缸或液压缸，顶升件固设在架体11的中间位置，且与两个支腿平行；当气缸或液压缸向外伸出时，可推高存储箱3的高度，以适应较高的农作物；当气缸或液压缸收缩时，可降低存储箱3的高度，以减小存储箱3与较低农作物的距离，提高灌溉施肥的效率，降低水流的冲击对农作物生长环境的破坏。其中，气缸的响应速度快，原理构造简单，适用于农作物面积小且存储箱3容积小的情况；而液压缸工作可靠，承载能力大，可适用于农作物面积大且存储箱3容积大的场景。

宽度调节机构13用于调节两个支撑架1之间的距离，其包括转动连接在存储箱3上的丝杠131、固设在升降装置上的调节板132和固设在存储箱3上的第二电机133，调节板132上开设有螺孔并与丝杠131螺纹连接，第二电机133用于带动丝杠131转动。其中，丝杠131为双向丝杠131，两个调节板132各自螺纹连接在丝杠131两反向的螺纹段上。

在其中一个实施例中，第二电机133为双轴电机，且为低速电机。第二电机133固设在存储箱3的下端面，其两输出轴与丝杠131同轴固接。低速电机的转矩大，转速缓慢，当需要调节两个支架之间的距离（即该水肥一体机的宽度）时，通过第二电机133带动丝杠131转动，从而可使两个调节板132沿着丝杠131的轴线同步相向或向背移动。

在另一个实施例中，第二电机133的输出轴连接有减速器（图中未标出），减速器的输出端与丝杠131固接。第二电机133的正常转速可通过减速器的作用转为低速运转，以带动丝杠131缓慢转动，进而使两个架体11缓慢移动。架体11缓慢移动，能够使宽度调节的过程更加稳定，避免由于移动速度过快而发生事故。

调节板132为矩形板状结构，且为水平状态，当架体11至存储箱3端部的距离为存储箱3长度的三分之一时达到调节板132移动范围的内端部，此时两个架体11之间的距离最短，且调节板132的外端部与存储箱3的端面平齐。当架体11移动至调节板132移动范围的外端部时，两个架体11之间的距离最大，且调节板132的外端部伸出存储箱3端面约三分之一的长度，此时可在调节板132上放置体型较小的存储箱，以适应较大的农作物浇灌面积。

进一步地，升降机构12的外壳垂直固设在调节板132的下端面，升降机构12上还固设有支撑杆121，支撑杆121的一端部固接在升降机构12外管的下端部，支撑杆121的另一端固接在调节板132的下端面上，用于对调节板132起到支撑的作用，当加设的小型存储箱3放置在调节板132上时，可提高调节板132的结构强度。

请参照图1和图3，转向机构14包括固设在架体11上的第三电机141和转动连接在支腿上的转向管142，第三电机141的输出轴上固接有主动齿轮143，两个转向管142的上端部固设有从动齿轮144，并与主动齿轮143啮合连接，滚轮2转动连接在转向管142的下端部，用于使转向机构对滚轮的滚动方向进行调整。若当两个转向管之间的距离较远时，架体上还转动连接有两个联动齿轮145，如图3所述，主动齿轮143和从动齿轮144均啮合连接在临近的联动齿轮145上，以实现调整滚轮方向的作用。当需要调节两个架体11之间的距离时，可先通过转向机构14调整滚轮2的朝向，即第三电机141转动后带动主动齿轮143转动，主动齿轮143与两个从动齿轮144啮合连接，即可使两个转向管142同向同步转动，当滚轮2的滚动方向与丝杠131的轴线方向相同时，即可调整两个架体11之间的位置距离，防止由于滚轮2与地面的摩擦影响架体11的位置调整。

第一电机4固设在转向管142上，其的输出轴与滚轮2的轮轴固接。这样，转向管142转动至任意角度，均不影响驱动装置对滚轮2输出驱动力。

进一步地，请参照图4和图5，出水管6可拆卸连接有伸缩管62，伸缩管62为波纹伸缩管62，其下端部为密封结构，伸缩管62靠近下端部的侧壁上开设有通水孔621，通水孔621朝向相邻的出水管6。当农作物需要浇灌和/或施肥时，可将伸缩管62安装在出水管6处，并且使其下端部接近地面。打开阀门61，存储箱3中的水肥混合物即可通过伸缩管62排出，多条伸缩管62可设在各列农作物之间的空当处，并沿着农作物的空当移动浇灌。伸缩管62的出水口开设在临近下端部的侧边，可进一步减小水流对土壤的冲击，并且能够随着升降机构12的调节伸长或缩短其长度，以适应农作物不同的高度；伸缩管62侧边开设的通水孔621能够将排出的水流精准浇灌至农作物的根部，提高浇灌的效率。

进一步的，请参照图6，出水管6可拆卸连接有雾化喷头63，其能够将水以水雾的方式喷出。当农作物需要喷洒农药时，可将带有农药的水预先设在储存箱中，并调整当的高度，使雾化喷头63正对农作物的上方，开启阀门61即可将农药喷洒至农作物上。

参照图7，操控***包括蓄电池51、控制单元52、语音识别单元53、水肥灌溉单元54、图像采集单元55和模型构建单元56，操控***中的部分硬件设备设在配电柜5内。

其中，蓄电池51可通过控制单元52用于对第一电机44、第二电机133、第三电机141、升降机构12和操控***中的各个功能单元提供电能。

控制单元52，为工作人员提供移动用户终端控制和现场控制这两种控制方式，实现现场和远程控制操作。控制单元52包括处理器，以及与处理器信息连接的用户终端（移动终端机或远程终端机，如平板、笔记本电脑，或工程上位机）和设在配电柜5上的多个控制按键。用户终端通过移动终端机或远程终端机实现对处理器所涉及到的硬件设备的移动式操作和控制，手机模块也就是手机APP；现场操作即为用户在现场通过控制按键对处理器所涉及到的硬件设备的远程操作和控制。

语音识别单元53，与控制单元52电性连接，用于识别语音信号，并将移动用户终端接受到的语音信号传输给控制单元52。语音识别单元53通过无线的方式连接移动用户终端，这样可以将语音信号直接通过移动终端传输至语音识别单元53，同时因为手机模块这一手机APP功能强大、本身自带有语音支持功能，又可以通过手机模块将语音信号直接传输到移动用户终端，从而可支持语音录入功能。

水肥灌溉单元54，受控制单元52的控制，用于控制阀门61的开闭，以将预先制备的混合液通过伸缩管62运输到作物根区，为作物进行灌溉施肥。其中阀门61为智能增压阀门61，其能够接受远程控制信号以及手动控制，实现多种方式的控制效果。

图像采集单元55，受控制单元52的控制，用于采集支撑架1周边图像信息，并远程传送至用户终端。图像采集单元55包括安装在支撑架1上的摄像头，并朝向滚轮2移动的方向，摄像头将图像信息传送至用户终端时，可便于用户远程查看水肥一体机周边的环境，从而根据周围的环境对一体机进行控制移动。

模型构建单元56，根据不同的农作物的灌溉需求构建相应的水肥灌溉模型。模型构建即针对不同作物种植茬口、种植方式以及灌溉方式的不同，通过用户设定营养配方、灌溉方式、灌溉周期进行设定，以形成与不同作物相对应的基础数据库，并根据农作物的种植面积计算出灌溉量。例如，在对蔬菜进行灌溉时，可针对具体的蔬菜类型，选择与该蔬菜类型相对应的灌溉模型，即可按照预设的基础数据进行灌溉操作，减少对阀门61过多的操作过程。

本申请实施例的实施原理为：需要对农作物进行浇灌和施肥时，将带有肥料的液体装在存储箱3内，将滚轮2和伸缩管62均设在农作物的行间隔，开启阀门61，并通过控制单元52启动驱动装置带动滚轮2前进，水肥灌溉单元54控制阀门61的开启度和出水压力，使水肥从伸缩管62排出，并配合图像采集单元53实施查看水肥一体机周边的环境，控制水肥一体机沿着农作物的间隙移动，以将水肥准确浇灌至农作物的根部，浇灌过程无需预先埋设管道，浇灌作业灵活方便。出水管6连接的伸缩管62可更换为雾化喷头63，当需要对农作物进行施打农药时，可使雾化喷头63正对农作物的上方，混合有农药的水流通过雾化喷头63形成水雾喷洒在农作物上，从而可实现浇灌和喷药等多种作业任务。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水肥一体机，其特征在于，包括机体和操控***；

所述机体包括支撑架（1）、转动连接在支撑架（1）上的至少四个滚轮（2）、设在支撑架（1）上部的存储箱（3）、设在支撑架（1）上的第一电机（4）、等间距固设在存储箱（3）上且与存储箱（3）连通的多个出水管（6）、设在出水管（6）上且与多个出水管（6）一一对应的阀门（61）；

所述操控***包括蓄电池（51）、控制单元（52）、语音识别单元（53）、水肥灌溉单元（54）、图像采集单元（55）和模型构建单元（56），所述语音识别单元（53）、水肥灌溉单元（54）、图像采集单元（55）和模型构建单元（56）均与控制单元（52）通信连接；其中：

蓄电池（51），通过控制单元（52）与所述第一电机（4）电性连接，用于提供电能；

控制单元（52），为工作人员提供移动用户终端、现场控制这两种控制方式，实现就地和远程控制操作；

语音识别单元（53），用于识别语音信号，并将移动用户终端或远程用户终端接受到的语音信号传输给操控***；

水肥灌溉单元（54），受控制单元（52）的控制，将预先制备的混合液输送到农作物种植区，为农作物进行灌溉施肥；

图像采集单元（55），受控制单元（52）的控制，用于采集支撑架（1）周边图像信息，并远程传送至用户终端；

模型构建单元（56），根据不同的农作物的灌溉需求构建相应的水肥灌溉模型。

2.根据权利要求1所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述支撑架（1）包括：

两个架体（11）；

升降机构（12），设在所述架体（11）上部，用于调节存储箱（3）的高度；

宽度调节机构（13）；设在所述升降机构（12）上，用于调节两个架体（11）之间的距离；以及

转向机构（14），设在所述架体（11）的下部，用于控制滚轮（2）的转向。

3.根据权利要求2所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述升降机构（12）包括气缸或液压缸中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述宽度调节机构（13）包括转动连接在存储箱（3）上的丝杠（131）、固设在升降机构（12）上的调节板（132）和固设在存储箱（3）上的第二电机（133），所述调节板（132）上开设有螺孔并与丝杠（131）螺纹连接，所述第二电机（133）用于带动丝杠（131）转动。

5.根据权利要求4所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述升降机构（12）的外壳上固设有支撑杆（121），所述支撑杆（121）的另一端固定抵接在调节板（132）的下端面。

6.根据权利要求4所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述丝杠（131）为双向丝杠（131），两个调节板（132）各自螺纹连接在丝杠（131）的两段上；所述第二电机（133）为双轴电机，所述第二电机（133）同轴固接在丝杠（131）的中段部分。

7.根据权利要求4所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述转向机构（14）包括第三电机（141）、转动连接在架体（11）上的转向管（142）、固设在第三电机（141）输出轴上的主动齿轮（143）和固设在转向管（142）上的从动齿轮（144），所述滚轮（2）转动连接在转向管（142）上，所述从动齿轮（144）与所述主动齿轮（143）啮合连接。

8.根据权利要求1所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述出水管（6）可拆卸连接有伸缩管（62），所述伸缩管（62）的下端部为密封结构，所述伸缩管（62）靠近下端部的侧壁上开设有通水孔（621），所述通水孔（621）朝向相邻的出水管（6）。

9.根据权利要求1所述的一种水肥一体机，其特征在于：所述出水管（6）可拆卸连接有雾化喷头（63）。

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