EA027993B1

EA027993B1 - Опрыскивающее устройство для сельскохозяйственной машины с картографическим управлением

Info

Publication number: EA027993B1
Application number: EA201390342A
Authority: EA
Inventors: Патрик Жан Мари Баллю
Original assignee: Эксель Эндюстри
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2017-09-29
Also published as: FR2964577A1; US9339023B2; EA201390342A1; HUE046019T2; ES2748000T3; HRP20191816T1; DK2613628T3; US20130292487A1; WO2012032245A1; SI2613628T1; RS59485B1; EP2613628B1; LT2613628T; PL2613628T3; EP2613628A1; PT2613628T; FR2964577B1

Abstract

Заявлено опрыскивающее устройство для сельскохозяйственной опрыскивающей машины, содержащее штангу (5), оснащенную группой многофорсуночных агрегатов (9), отличающееся тем, что оно содержит средства (15a-15d, 17a-17e, 23, 25) для управления каждым многофорсуночным агрегатом (9) в соответствии с данными, представляющими собой картографические данные (Z1, Z2, Z3) об обрабатываемых растениях, и тем, что каждый указанный многофорсуночный агрегат (9) содержит множество форсунок, выполненных с возможностью приведения в действие по отдельности или в различных комбинациях, причем форсунки каждого многофорсуночного агрегата (9) имеют разную форму струи распыляемой жидкости, а также сельскохозяйственная опрыскивающая машина, оснащенная таким устройством.

Description

Изобретение относится к системе управления для сельскохозяйственной опрыскивающей машины.

Известное из уровня техники сельскохозяйственное устройство для сельскохозяйственного опрыскивания содержит опрыскивающую штангу, оснащенную группой опрыскивающих форсунок, к которым посредством контура, содержащего насос высокого давления, подается жидкость для защиты растений, находящаяся в баке.

Для того чтобы учесть специфические особенности обрабатываемых растений, были разработаны многофорсуночные агрегаты, которые заменили традиционные одиночные форсунки.

Каждый такой многофорсуночный агрегат имеет корпус, содержащий группу форсунок (как правило, две, три или четыре форсунки) и снабженный клапанными средствами (электрическими или пневматическими), позволяющими приводить указанные форсунки в действие по отдельности или в различных комбинациях.

Использование таких многофорсуночных устройств позволяет опрыскивать обрабатываемые растения струями распыляемой жидкости с формой, размерами капель и расходом, идеально соответствующими каждому типу обрабатываемых растений.

Сущность изобретения

Одной из задач заявленного изобретения является оптимизация работы сельскохозяйственного опрыскивающего устройства, штанга которого оснащена многофорсуночными агрегатами.

Для выполнения поставленной задачи предлагается система управления для сельскохозяйственной опрыскивающей машины, штанга которой оснащена многофорсуночными агрегатами, отличающаяся тем, что она содержит средства для управления каждым многофорсуночным агрегатом в соответствии с данными, представляющими собой картографические данные об обрабатываемых растениях.

Под картографическими данными в данной заявке понимается распределение растений (включая распознавание их наличия или отсутствия и распознавание их состояния) не только в плоскости перемещения машины, но и по вертикали (то есть наличие или отсутствие уклонов).

Благодаря таким характеристикам предлагаемой системы управления, удается исключительно точно адаптировать типы струй распыляемой жидкости и их расходы к разным категориям участков, одновременно опрыскиваемым штангой. К указанным категориям относятся участки с растениями или без растений, с растениями разных сортов, с растениями, высаженными с большей или меньшей плотностью, с растениями, характеризующимися разной степенью зрелости, с разными уклонами и другие.

Другими словами, предлагаемое изобретение позволяет четко дифференцировать многофорсуночные агрегаты относительно друг друга и благодаря этому приводить их в действие в соответствии с необходимостью, по отдельности или по подгруппам, чтобы обеспечить опрыскивание, идеально соответствующее сорту и топологической конфигурации растений.

Заявленная система имеет следующие опциональные признаки:

указанная система содержит картографические средства для обрабатываемых растений, блоки управления указанными многофорсуночными агрегатами и программируемый электронный пульт, выполненный с возможностью приема и обработки информации, поступающей от указанных картографических средств, а также с возможностью подачи соответствующих управляющих сигналов на каждый многофорсуночный агрегат;

указанные картографические средства содержат средства географического позиционирования; указанные средства географического позиционирования содержат средства типа ОР8; указанные картографические средства содержат средства распознавания наличия или отсутствия обрабатываемых растений и/или их морфологии, что позволяет осуществлять адаптацию работы многофорсуночных агрегатов к плотности, размеру или цвету обрабатываемых растений в режиме реального времени;

указанные средства распознавания выбраны из группы, включающей в себя обычные камеры и инфракрасные камеры; причем может быть использован датчик изображения любого другого подходящего типа;

указанные картографические средства содержат средства, выполненные с возможностью измерения уклона штанги указанной сельскохозяйственной машины, причем указанные средства измерения уклона позволяют корректировать разность давлений, вызванную в трубопроводах опрыскивающей системы наличием уклона, воздействуя на соответствующие расходы многофорсуночных агрегатов, расположенных на противоположных концах штанги сельскохозяйственной машины;

указанные средства измерения уклона выбраны из группы, включающей в себя инклинометры, средства определения расстояния от штанги до земли или растительности на земле и средства для измерения разности давлений жидкости для защиты растений в трубопроводах, расположенных на двух противоположных концах штанги указанной сельскохозяйственной машины;

указанный электронный пульт и указанные блоки управления соединены друг с другом системой, выбранной из группы, включающей в себя проводные соединения типа шины аналого-цифрового преобразования данных (САЫ Ьи§) и беспроводные соединения.

Объектом изобретения является также сельскохозяйственная опрыскивающая машина, оборудован- 1 027993 ная системой описанного выше типа.

Краткое описание чертежей

Остальные признаки и преимущества изобретения раскрыты в нижеследующем описании, которое приводится со ссылками на приложенные чертежи, где на фиг. 1 показана сельскохозяйственная опрыскивающая машина, оборудованная заявленной системой;

на фиг. 2 схематично показана заявленная система управления, установленная на сельскохозяйственной машине, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 показан многофорсуночный агрегат, подходящий для эксплуатации с предлагаемой системой управления;

на фиг. 4 сельскохозяйственная машина с фиг. 1 показана сверху, передвигающейся по полю, засаженному растениями разных сортов и/или растениями, находящимися в разных состояниях (включая наличие или отсутствие растений);

на фиг. 5 сельскохозяйственная машина с фиг. 1 показана сзади, в процессе ее перемещения по наклонной местности;

на фиг. 6 показан вид, аналогичный виду с фиг. 5, иллюстрирующий другие средства распознавания уклонов.

На всех приложенных чертежах одинаковые или аналогичные компоненты или узлы обозначены одними и теми же или аналогичными буквенно-цифровыми позициями.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

На фиг. 1 показан трактор 1, тянущий за собой опрыскиватель 3, на котором установлена опрыскивающая штанга 5, длина которой обычно достигает нескольких десятков метров.

Как известно из уровня техники, такой опрыскиватель 3 содержит бак 7 с жидкостью для защиты растений, который питает группу форсунок, распределенных по всей длине штанги 5, с помощью по меньшей мере одного насоса высокого давления (не показан).

В частности, в заявленном изобретении, как показано на фиг. 3, указанные форсунки, по существу, расположены в многофорсуночных агрегатах 9 группами.

В частности, на фиг. 3 в качестве примера показан многофорсуночный агрегат с четырьмя форсунками 11а, 11Ь, 11с, 11а.

Многофорсуночный агрегат 9 выполнен с возможностью опрыскивания жидкостью для защиты растений через каждую форсунку, входящую в его состав, либо через выбранную комбинацию указанных форсунок.

Как показано на фиг. 2, для этого на концах трубопроводов 13а, 13Ь, 13с, 13а, выполненных с возможностью подачи жидкости для защиты растений, предусмотрены соответственно форсунки 11а, 11Ь, 11с, на.

Кроме того, предусмотрены соответствующие соленоидные клапаны 15а, 15Ь, 15с, 15а, управляемые соединенным с ними блоком управления 17а и обеспечивающие избирательную подачу жидкости для защиты растений в одну из форсунок 13а-13а или в комбинацию указанных форсунок.

В предпочтительном варианте изобретения, показанном на фиг. 2, линия 19 сжатого воздуха позволяет воздействовать на клапаны, соединенные с каждой форсункой, чтобы открывать указанные клапаны или закрывать их.

Кроме того, как показано на фиг. 2, изобретение предусматривает наличие множества блоков 17а, 17Ь, 17с, 17ά, 17е управления, каждый из которых соединен с одним или более многофорсуночными агрегатами и обеспечивает управление каждым из указанных агрегатов.

Все указанные блоки 17 управления соединены друг с другом линией 21 передачи данных, предпочтительно типа шины (ВИ8) или шины аналого-цифрового преобразования данных (ΟΛΝ Вик), чтобы ограничить количество электрических кабелей.

Указанная линия 21 обменивается информацией с пультом 23 управления, с которого оператор сельскохозяйственной машины может вводить операционные команды.

Следует отметить, что форсунки 11а, 11Ь, 11с, 11а каждого многофорсуночного агрегата 9 имеют разные характеристики опрыскивания.

Например, указанные форсунки могут отличаться расходом, формой струи распыляемой жидкости или размером капель распыляемой жидкости для защиты растений.

На фиг. 4 показана сельскохозяйственная машина с фиг. 1, перемещающаяся по возделываемой зоне поля, состоящей из нескольких подзон Ζ1, Ζ2, Ζ3, которые засажены по-разному.

Указанные подзоны могут отличаться, например, наличием или отсутствием растений, плотностью высадки растений или даже их сортом.

Предлагаемая система действительно позволяет учесть все указанные различия в процессе перемещения сельскохозяйственной машины 1.

Если говорить точнее, управление форсунками 11а-11а каждого многофорсуночного агрегата 9 производится таким образом, чтобы выбрать такую форсунку или комбинацию форсунок указанного агрегата, которая позволит получить опрыскивающую(ие) струю(и) распыляемой жидкости, в точности

- 2 027993 соответствующую(ие) морфологии и сорту обрабатываемых растений.

Так, например, в случае, иллюстрируемом на фиг. 4, можно создать такую комбинацию 1 форсунок 11 агрегатов 9, расположенных на левом участке штанги 5, которая позволяет обрабатывать плотно высаженные растения.

На среднем участке распылительной штанги 5 создают комбинацию 2 форсунок 11, позволяющую обрабатывать растения особенно большого размера, а на её правом участке комбинацию 3, позволяющую обрабатывать чахлые растения, требующие повышенной дозировки жидкости для защиты растений.

Совершенно очевидно, что осуществлять регулировку работы форсунок 11 форсуночных агрегатов 9 вручную чрезвычайно утомительно и на практике, несомненно,нецелесообразно.

Поэтому в заявленном изобретении предусмотрена взаимосвязь пульта 23 управления со специальной системой географического позиционирования, которая позволяет в любой момент определить точное местонахождение сельскохозяйственной машины 1 относительно обрабатываемого поля, причем указанная система географического позиционирования, в свою очередь, обменивается информацией с базой данных, предоставляющей картографические данные об обрабатываемых растениях.

Таким образом, с помощью заявленной системы можно осуществлять полностью автоматическое управление форсуночными агрегатами 9 в зависимости от положения сельскохозяйственной машины 1 на обрабатываемом поле.

В альтернативном варианте изобретения сельскохозяйственная машина содержит средства оперативного распознавания характеристик обрабатываемых растений (цвета, плотности, размера и других), что позволяет напрямую регулировать выбор подходящих форсунок 11 каждого форсуночного агрегата 9.

Указанные средства распознавания могут содержать средства получения изображений, например обычные или инфракрасные камеры.

В частном случае работы на наклонной местности следует помнить, что длина опрыскивающей штанги может достигать 48 м, что приводит к разностям давлений в жидкости для защиты растений, подаваемой первичным насосом, что важно. Тем более важно, что в жидкость для защиты растений введены вещества для защиты растений, и она имеет высокую плотность.

Таким образом, указанная разность давлений, по существу, выражается следующей формулой:

ΔΡ = ρ χ С χ ΔΖ где Р - давление, ρ - плотность жидкости, С - ускорение свободного падения и Ζ - высота над уровнем моря.

Применив эту формулу к 10%-му уклону, который встречается часто, получим, что штанга 40метровой ширины имеет между двумя ее концами разность высот в 4 м, вызывающую разность давлений в 0,4 бар для воды и 0,52 бар для жидкого удобрения.

Если уклон достигает 15%, то при работе со штангой длиной 48 м, распыляющей жидкое удобрение, разность давлений достигает 1,25 бар.

Столь значительная разность давлений приводит к разности расходов в форсунках, расположенных на противоположных концах штанги, что приводит к существенным разностям в дозировках жидкости для защиты растений на обрабатываемые растения.

Для компенсации этих разностей в дозировках заявленное изобретение предусматривает учет уклона местности, по которой перемещается сельскохозяйственная машина 1, с целью выбора таких форсунок или комбинаций форсунок 11 в составе агрегатов 9, которые позволят выполнить соответствующие корректировки расхода.

Указанный уклон можно измерить с помощью инклинометра 25, расположенного, например, на среднем участке штанги 5, как показано на фиг. 5. Измеренные указанным инклинометром данные посылаются на пульт 23 управления.

Затем указанный пульт управления посылает на блоки управления 17а-17е данные, позволяющие осуществить выбор подходящих форсунок или комбинаций форсунок 11, например трех разных комбинаций, обозначенных на фиг. 5 соответственно как комбинация 1, комбинация 2 и комбинация 3.

Следует уточнить, что многофорсуночные агрегаты 9 можно приводить в действие независимо друг от друга, по одиночке, или группами, чтобы получить, например, несколько участков штанги, на каждом из которых имеется группа форсуночных агрегатов 9, создающих в точности одну и ту же комбинацию опрыскивающих струй распыляемой жидкости.

В альтернативном варианте изобретения учет уклона местности, по которой перемещается сельскохозяйственная машина 1, состоит в измерении давления на двух концах 27, 29 опрыскивающей штанги 5, как показано на фиг. 6, и вычислении величины корректировок, которые необходимо произвести для каждого из многофорсуночных агрегатов 9, на основе разностей указанных давлений, вызванных разностью высот между двумя концами штанги.

Еще одно решение, позволяющее учесть величину уклона, состоит в использовании трехмерной картографической базы, в которую внесено не только распределение обрабатываемых растений по плоскости, но и уклон местности, на которой они произрастают, причем обязательно предусмотрена взаимосвязь указанной базы с пультом управления 23, как было отмечено выше.

- 3 027993

Как следует из вышеизложенного, предлагаемая система управления многофорсуночными агрегатами 9 обладает чрезвычайно высокой производительностью, что обеспечивает адаптацию вида струй распыляемой жидкости или комбинаций струй распыляемой жидкости каждого из указанных агрегатов 9 к характеристикам растений, опрыскиваемых с помощью опрыскивающей штанги 5, в режиме реального времени и безо всякого вмешательства оператора.

Как уже было отмечено, указанную конкретную комбинацию струй распыляемой жидкости, специфичную для каждого агрегата 9, можно получить по отдельности и независимо для каждого из указанных многофорсуночных агрегатов, хотя, конечно, можно управлять многофорсуночными агрегатами 9 по группам, при этом все агрегаты одной и той же группы будут демонстрировать одинаковые характеристики опрыскивания.

Следует отметить, что заявленное изобретение позволяет, в частности, достаточно просто решить проблему обработки жидкостью для защиты растений полей, которые граничат с водотоками.

Существующие правила требуют применения отдельного типа форсунок при распылении жидкости для защиты растений вблизи водотоков.

Заявленное изобретение предусматривает, что многофорсуночные агрегаты, расположенные рядом с концами распылительной штанги 5, могут быть оборудованы именно такими форсунками, отвечающими требованиям действующих стандартов, причем когда сельскохозяйственная машина движется поблизости от водотоков, пульт 23 управления автоматически приводит в действие указанные форсунки.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Опрыскивающее устройство для сельскохозяйственной опрыскивающей машины, содержащее штангу (5), оснащенную группой многофорсуночных агрегатов (9), отличающееся тем, что оно содержит средства (15а-15й, 17а-17е, 23, 25) для управления каждым многофорсуночным агрегатом (9) в соответствии с данными, представляющими собой картографические данные (Ζ1, Ζ2, Ζ3) об обрабатываемых растениях, и тем, что каждый указанный многофорсуночный агрегат (9) содержит множество форсунок, выполненных с возможностью приведения в действие по отдельности или в различных комбинациях, причем форсунки каждого многофорсуночного агрегата (9) имеют разную форму струи распыляемой жидкости.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит картографические средства для обрабатываемых растений, блоки (17а-17е) управления указанными многофорсуночными агрегатами (9) и программируемый электронный пульт (23), выполненный с возможностью приема и обработки информации, поступающей от указанных картографических средств, а также с возможностью подачи соответствующих управляющих сигналов на каждый многофорсуночный агрегат (9).
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные картографические средства содержат средства географического позиционирования.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанные средства географического позиционирования содержат средства типа СРЗ.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанные картографические средства содержат средства для распознавания наличия или отсутствия обрабатываемых растений и/или их морфологии.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанные средства для распознавания выбраны из группы, содержащей обычные камеры и инфракрасные камеры.
7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что указанные картографические средства содержат средства, выполненные с возможностью измерения уклона штанги указанной сельскохозяйственной машины.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанные средства измерения уклона выбраны из группы, содержащей инклинометры (25), средства определения расстояния от штанги до земли или до растительности на земле и средства для измерения разности давлений жидкости для защиты растений в трубопроводах, расположенных на двух противоположных концах (27, 29) указанной штанги (5).
9. Устройство по любому из пп.2-8, отличающееся тем, что указанный электронный пульт (23) и указанные блоки (17а-17е) управления соединены друг с другом системой, выбранной из группы, содержащей проводные соединения (21) типа шины (Вик) или шины аналого-цифрового преобразования данных (ΟΑΝ Ьик) и беспроводные соединения.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что форсунки каждого многофорсуночного агрегата (9) имеют разный размер капель.
11. Сельскохозяйственная опрыскивающая машина (1), оснащенная устройством по любому из