一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧的制造方法
【專利摘要】一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，包括RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置及噴霧系統(tǒng)；RFID定位裝置包括多個(gè)RFID讀卡器天線及若干RFID卡；生物量探測(cè)裝置包括多個(gè)生物量探測(cè)傳感器、對(duì)應(yīng)的多個(gè)可手動(dòng)調(diào)節(jié)高度的移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)、多個(gè)信號(hào)處理裝置及多個(gè)保護(hù)筒裝置，讀取的RFID卡信息和探測(cè)的生物量信號(hào)均傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，噴霧系統(tǒng)包括噴霧監(jiān)控系統(tǒng)及噴霧機(jī)械系統(tǒng)，噴霧監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)置有電動(dòng)球閥、流量傳感器、壓力傳感器、速度傳感器和電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)噴霧過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，本發(fā)明可采集防治靶標(biāo)的生物量信息，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量噴霧，同時(shí)依據(jù)RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置、速度傳感器的信息對(duì)噴霧機(jī)實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)生物量探測(cè)及作業(yè)過(guò)程的可追溯管理。
【專利說(shuō)明】一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)植保機(jī)械領(lǐng)域，涉及噴霧機(jī)，特別涉及一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]果園果樹(shù)病蟲(chóng)害多，根據(jù)不同的需求多次施藥，每年噴藥的次數(shù)多達(dá)數(shù)十次。但是目前我國(guó)施藥技術(shù)和自動(dòng)施藥機(jī)具嚴(yán)重落后，噴灑的農(nóng)藥只有少部分能附著在要防治的靶標(biāo)上，農(nóng)藥利用率極低，同時(shí)為保證病蟲(chóng)害的防治效果，往往會(huì)過(guò)量噴施農(nóng)藥，造成了嚴(yán)重的農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染。我國(guó)現(xiàn)有的對(duì)靶噴霧機(jī)主要依據(jù)防治靶標(biāo)的樹(shù)形進(jìn)行噴霧范圍的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)靶噴藥，但針對(duì)防治靶標(biāo)生物量的大小實(shí)現(xiàn)變量噴霧的技術(shù)與機(jī)具還屬起步階段。而針對(duì)噴霧機(jī)作業(yè)過(guò)程的位置管理方面，目前大部分采用GPS進(jìn)行定位，但是在果園作業(yè)的過(guò)程中，由于樹(shù)木等的遮擋等原因，從而使GPS定位精度不高，同時(shí)GPS設(shè)備成本高，使其不適用于果園噴霧機(jī)的定位管理。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)的可追溯管理程度較低，這是制約整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈化發(fā)展的瓶頸，為農(nóng)產(chǎn)品的后期跟蹤管理帶來(lái)問(wèn)題。針對(duì)我國(guó)植保機(jī)械施藥技術(shù)及農(nóng)業(yè)機(jī)械可追溯管理的嚴(yán)重落后現(xiàn)狀，急需研究提高農(nóng)藥利用率，減少農(nóng)藥污染，具有作業(yè)可追溯管理的技術(shù)與機(jī)具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，采用生物量探測(cè)裝置及RFID定位裝置，可根據(jù)防治靶標(biāo)的生物量大小控制電動(dòng)球閥的開(kāi)度及噴頭電磁閥的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)變量噴霧，提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥污染和化學(xué)農(nóng)藥對(duì)人身安全的危害，同時(shí)根據(jù)RFID定位裝置對(duì)噴霧機(jī)的定位實(shí)現(xiàn)對(duì)噴霧機(jī)作業(yè)過(guò)程的位置式可追溯管理。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，主要包括RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置、噴霧監(jiān)控系統(tǒng)、噴霧機(jī)械系統(tǒng)以及上位機(jī)4，其特征在于:
[0006]所述RFID定位裝置包括設(shè)置于拖拉機(jī)5前端兩側(cè)的若干個(gè)連接至上位機(jī)4的RFID讀卡器和設(shè)置于每行果樹(shù)中的RFID卡47，RFID讀卡器配置有RFID讀卡器天線I ;
[0007]所述生物量探測(cè)裝置包括帶有定位孔的豎直支架38、多個(gè)生物量探測(cè)傳感器42及對(duì)應(yīng)的帶有數(shù)據(jù)接口 56的信號(hào)處理裝置52、多個(gè)移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)以及多個(gè)保護(hù)筒裝置，所述生物量探測(cè)傳感器42和信號(hào)處理裝置52安裝在保護(hù)筒裝置中，保護(hù)筒裝置通過(guò)管卡6與移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)連接固定，所述移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)固定在豎直支架38上，移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)帶動(dòng)保護(hù)筒裝置與生物量探測(cè)傳感器42上下移動(dòng)，所述生物量探測(cè)傳感器42連接信號(hào)處理裝置52，信號(hào)處理裝置52通過(guò)數(shù)據(jù)接口 56與上位機(jī)4連接；
[0008]所述噴霧監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)置在噴霧管道上的電動(dòng)球閥22、流量傳感器20、壓力傳感器21以及電磁閥17，所述電動(dòng)球閥22、流量傳感器20、壓力傳感器21、電磁閥17以及設(shè)置在行走輪27上的速度傳感器29的監(jiān)測(cè)或控制信號(hào)連接至上位機(jī)4，上位機(jī)4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴霧信息，上位機(jī)4整合生物量探測(cè)傳感器42的生物量信息，控制電動(dòng)球閥的開(kāi)度與電磁閥17的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)變量噴霧。
[0009]所述RFID讀卡器天線I安裝于天線調(diào)節(jié)裝置上，所述天線調(diào)節(jié)裝置包括內(nèi)管2、外管45、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49、軸向調(diào)節(jié)桿44、內(nèi)外管連接器46以及軸向調(diào)節(jié)固定螺栓43，所述RFID讀卡器天線I設(shè)置在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50上，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50安裝在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49的托盤(pán)上，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49安裝在內(nèi)管2上，并用螺絲緊固，通過(guò)擰松轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50上的螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)天線實(shí)現(xiàn)多角度轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，所述內(nèi)管2通過(guò)內(nèi)外管連接器46連接外管45，所述內(nèi)管2表面兩側(cè)有設(shè)有卡槽和齒條3，所述軸向調(diào)節(jié)桿44上固定齒輪，旋轉(zhuǎn)軸向調(diào)節(jié)桿44通過(guò)齒輪與齒條3嚙合產(chǎn)生軸向的推力，使內(nèi)管2沿軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)RFID讀卡器天線I的高度調(diào)節(jié)。
[0010]所述RFID定位裝置通過(guò)RFID讀卡器天線I讀取設(shè)置于果園行的RFID卡47的信息，通過(guò)上位機(jī)4的分析判斷得出噴霧機(jī)的位置與運(yùn)動(dòng)方向，結(jié)合速度傳感器29實(shí)現(xiàn)基于速度的移動(dòng)位移監(jiān)測(cè)，獲得噴霧作業(yè)的具體位置。
[0011]所述生物量探測(cè)傳感器42通過(guò)螺紋連接套管55，所述信號(hào)處理裝置52設(shè)置在固定盒40中，所述固定盒40固定在套管55上，所述套管55穿過(guò)內(nèi)法蘭53后與外法蘭48通過(guò)螺紋連接，所述內(nèi)法蘭53與內(nèi)保護(hù)筒8連接，所述外法蘭48與外保護(hù)筒7連接，所述內(nèi)保護(hù)筒8通過(guò)套管55嵌在外保護(hù)筒7中，所述內(nèi)保護(hù)筒8內(nèi)壁上設(shè)置有吸收層9，所述內(nèi)保護(hù)筒8外壁上設(shè)置有刻度，外保護(hù)筒7的一端有開(kāi)口槽，通過(guò)管卡6固定外保護(hù)筒7實(shí)現(xiàn)外保護(hù)筒7和內(nèi)保護(hù)筒8的固定及整個(gè)保護(hù)筒裝置的固定。
[0012]調(diào)節(jié)內(nèi)保護(hù)筒8在外保護(hù)筒7的深度即可調(diào)節(jié)生物量探測(cè)傳感器42在保護(hù)筒裝置中的深度，生物量探測(cè)傳感器在保護(hù)筒裝置中的深度可由與保護(hù)筒口平齊調(diào)整至保護(hù)筒中的數(shù)據(jù)接口 56固定螺栓的限定位置；由于采用了多個(gè)生物量探測(cè)傳感器42，當(dāng)傳感器的間距較小時(shí)，生物量探測(cè)傳感器42發(fā)出的信號(hào)會(huì)相互發(fā)生干擾，影響測(cè)量精度，因此采用保護(hù)筒減小生物量探測(cè)傳感器42信號(hào)的覆蓋面積，減少相互的信號(hào)干擾，所述內(nèi)保護(hù)筒8中的吸收層9可吸收生物量探測(cè)傳感器42的信號(hào)，防止內(nèi)保護(hù)筒8的信號(hào)反射對(duì)信號(hào)采集的影響，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)保護(hù)筒8可實(shí)現(xiàn)生物量探測(cè)傳感器42在保護(hù)筒裝置的深度調(diào)節(jié)，內(nèi)保護(hù)筒8外壁上帶有刻度可實(shí)現(xiàn)深度的精確調(diào)節(jié)，在生物量探測(cè)傳感器42信號(hào)相互無(wú)干擾的情況下，保證信號(hào)的強(qiáng)度最大。
[0013]所述多個(gè)生物量探測(cè)傳感器42隨移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)，分層探測(cè)靶標(biāo)的生物量，由上位機(jī)4計(jì)算獲得靶標(biāo)的生物量立體分布數(shù)據(jù)；生物量探測(cè)裝置與RFID定位裝置及速度傳感器29結(jié)合獲得整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)，所述生物量探測(cè)裝置探測(cè)的生物量包括靶標(biāo)的立體密度分布、外形、體積及與靶標(biāo)之間的距離。
[0014]上位機(jī)4集合生物量探測(cè)裝置獲得的生物量立體信息與噴霧機(jī)的位置信息，可計(jì)算獲得整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)。
[0015]所述噴霧監(jiān)控系統(tǒng)與RFID定位裝置及速度傳感器的結(jié)合，同時(shí)基于沉積分布實(shí)驗(yàn)獲得的噴頭噴霧流量、風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)角度與沉積分布關(guān)系數(shù)學(xué)模型可獲得整個(gè)果園基于位置的靶標(biāo)噴霧沉積分布數(shù)據(jù)。
[0016]每行果樹(shù)中，至少兩端各布置一個(gè)RFID卡47，所述RFID卡47中至少存儲(chǔ)有所屬行的行號(hào)以及在所屬行中的位置信息，其位置信息設(shè)置為:
[0017]對(duì)于非孤立行，RFID卡47在每一行果樹(shù)中的位置信息是:一行果樹(shù)的一端端頭RFID卡47位置信息為0%，另一端端頭RFID卡47位置信息為100%，如果兩端之間存在RFID卡47，則根據(jù)其在兩端之間的位置百分比，將其位置信息設(shè)置為相應(yīng)的百分?jǐn)?shù)；
[0018]對(duì)于孤立行,RFID卡47在每一行果樹(shù)中的位置信息是:一行果樹(shù)的一端端頭RFID卡47位置信息為-1%,自此端向另端,至少設(shè)置有卡位置信息為0%和100%的兩個(gè)RFID卡47，另一端端頭RFID卡47位置信息為101 %。
[0019]所述移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)包括U型件39、定位套11、定位銷10以及彈簧51，所述U型件39通過(guò)螺栓連接安裝在定位套11上，所述彈簧51安裝在定位銷10上，所述定位套11上有定位孔，定位套11通過(guò)定位銷10安裝在豎直支架38上。移動(dòng)定位裝置的移動(dòng)帶動(dòng)生物量探測(cè)傳感器42與保護(hù)筒裝置移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生物量探測(cè)傳感器42的高度分布調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)生物量的立體分層測(cè)量，根據(jù)靶標(biāo)獲得其生物量密度、靶標(biāo)體積及與靶標(biāo)的距離。
[0020]所述噴霧機(jī)械系統(tǒng)包括藥箱24、液泵26、皮帶變速裝置32、齒輪箱34、噴霧風(fēng)箱12、離心風(fēng)扇13、噴頭18以及風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置，其中藥箱24通過(guò)液泵26連接至進(jìn)藥管30，液泵26通過(guò)皮帶變速裝置32連接齒輪箱34輸入軸的一端，電動(dòng)球閥22設(shè)置在進(jìn)藥管30上，構(gòu)成兩個(gè)分路，且兩路之間通過(guò)帶溢流閥23的管路連接，一路再次進(jìn)行分路連接至各個(gè)噴頭18，電磁閥17設(shè)置于連接處，每個(gè)電磁閥17控制一個(gè)噴頭18，相鄰兩個(gè)噴頭18之間以可調(diào)整角度的導(dǎo)流板19隔開(kāi)；另一路通過(guò)回流管25回接藥箱24，流量傳感器29和壓力傳感器21設(shè)置于進(jìn)藥管30中，所述噴霧風(fēng)箱12有兩個(gè)，分別設(shè)置于齒輪箱34上端輸出軸的兩側(cè)，離心風(fēng)扇13和噴頭18相對(duì)應(yīng)且均位于噴霧風(fēng)箱12中，離心風(fēng)扇13分別連接在所述齒輪箱34上端輸出軸的兩端，實(shí)現(xiàn)等速反向旋轉(zhuǎn)；所述風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)電機(jī)14及其電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)14連接噴霧風(fēng)箱12控制其旋轉(zhuǎn)角度。
[0021]所述噴霧風(fēng)箱12上設(shè)置有風(fēng)箱法蘭15和限位螺桿31，所述風(fēng)箱法蘭15上有扇形渦輪35，步進(jìn)電機(jī)14上有與所述扇形渦輪35嚙合的蝸桿16，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴霧風(fēng)箱12旋轉(zhuǎn)角度的控制；所述限位螺桿31連接限位板33，將噴霧風(fēng)箱12的旋轉(zhuǎn)角度限定在限位板33的允許角度范圍內(nèi)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明設(shè)有RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置及噴霧監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)可采集記錄噴霧的位置運(yùn)動(dòng)信息，獲取防治靶標(biāo)的生物量信息，同時(shí)整合速度傳感器的信息，對(duì)噴霧機(jī)的作業(yè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄。由于采用了生物量探測(cè)裝置，對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行了生物量的測(cè)量，依據(jù)此生物量信息對(duì)噴霧機(jī)的噴霧量進(jìn)行變量控制，提高了農(nóng)藥的利用率，減少了農(nóng)藥對(duì)周圍環(huán)境的污染。本發(fā)明結(jié)合RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置及噴霧監(jiān)控系統(tǒng)的綜合信息，可計(jì)算獲得整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)及整個(gè)果園基于位置的靶標(biāo)噴霧沉積分布數(shù)據(jù)，為果園的可追溯精準(zhǔn)管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，基于RFID定位裝置對(duì)噴霧機(jī)的位置管理能夠指導(dǎo)操作者的噴霧作業(yè)，避免對(duì)果園行的重復(fù)噴霧與漏噴。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖(以單側(cè)3個(gè)生物量探測(cè)傳感器和2個(gè)RFID讀卡器天線為例)。
[0024]圖2為本發(fā)明作業(yè)示意俯視圖。
[0025]圖3為本發(fā)明天線調(diào)節(jié)裝置示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明保護(hù)筒裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明上位機(jī)界面圖。
[0029]圖中附圖標(biāo)記的含義:
[0030]1-RFID讀卡器天線；2-內(nèi)管；3-齒條；4_上位機(jī)；5_拖拉機(jī)；6-管卡；7-外保護(hù)筒；8-內(nèi)保護(hù)筒；9-吸收層；10_定位銷；11_定位套；12-噴霧風(fēng)箱；13-離心風(fēng)扇；14-步進(jìn)電機(jī)；15-風(fēng)箱法蘭；16_蝸桿；17_電磁閥；18_噴頭；19-導(dǎo)流板；20_流量傳感器；21_壓力傳感器；22_電動(dòng)球閥；23_溢流閥；24_藥箱；25_回流管；26_液泵；27_行走輪；28_底盤(pán)；29_速度傳感器；30_進(jìn)藥管；31_限位螺桿；32_皮帶變速裝置；33_限位板；34-齒輪箱；35_扇形渦輪；36_萬(wàn)向聯(lián)軸器；37_導(dǎo)向輪；38_豎直支架；39_U型件；40_固定盒；41_牽引架；42_生物量探測(cè)傳感器；43—軸向調(diào)節(jié)固定螺栓；44_軸向調(diào)節(jié)桿；45_外管；46—內(nèi)外管連接器；47-RFID卡；48-外法蘭；49—轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套；50_轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套；51-彈簧；52_信號(hào)處理裝置；53_內(nèi)法蘭；55_套管；56_數(shù)據(jù)接口。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，包括底盤(pán)28，底盤(pán)28采用輪式結(jié)構(gòu)，包括后方的行走輪27、前方的導(dǎo)向輪37和牽引架41，行走輪27上設(shè)置速度傳感器29。底盤(pán)28通過(guò)牽引架41和萬(wàn)向聯(lián)軸器36連接至拖拉機(jī)5，由拖拉機(jī)5帶動(dòng)前進(jìn)。在底盤(pán)28上設(shè)置生物量探測(cè)裝置、噴霧監(jiān)控系統(tǒng)、噴霧機(jī)械系統(tǒng)等主要機(jī)構(gòu)；拖拉機(jī)5上設(shè)有上位機(jī)4、RFID定位裝置等。
[0033]其中，生物量探測(cè)裝置設(shè)置于底盤(pán)28上方前端兩側(cè)，包括帶有定位孔的豎直支架38、多個(gè)生物量探測(cè)傳感器42、對(duì)應(yīng)的對(duì)個(gè)信號(hào)處理裝置52、多個(gè)移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)、多個(gè)保護(hù)筒裝置，豎直支架38上設(shè)置有多個(gè)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，保護(hù)筒裝置通過(guò)管卡6安裝在移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)上，生物量探測(cè)傳感器42與信號(hào)處理裝置52均設(shè)置于保護(hù)筒裝置中。每個(gè)移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)帶動(dòng)保護(hù)筒裝置在豎直支架38上實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)和固定。
[0034]如圖2所示，RFID定位裝置包括天線調(diào)節(jié)裝置、RFID讀卡器天線I及RFID卡47，天線調(diào)節(jié)裝置對(duì)稱設(shè)置在拖拉機(jī)5的兩側(cè)，多個(gè)RFID讀卡器天線I均安裝在天線調(diào)節(jié)裝置上，多個(gè)RFID讀卡器連接至上位機(jī)4，每一行果樹(shù)至少在行兩端各布置一個(gè)RFID卡47。
[0035]RFID定位裝置的噴霧機(jī)位置運(yùn)動(dòng)識(shí)別方法如下:噴霧機(jī)作業(yè)的進(jìn)行，RFID讀卡器天線I采集并讀取位于噴霧機(jī)側(cè)方的RFID卡47中的信息；上位機(jī)根據(jù)左右天線分別采集RFID卡47中的信息和噴霧機(jī)左右藥液管道是否關(guān)閉等信息；當(dāng)檢測(cè)到噴霧機(jī)兩邊藥液管道均打開(kāi)，則首先判定為在果樹(shù)行間對(duì)兩側(cè)進(jìn)行噴藥；當(dāng)左右天線分別檢測(cè)到位置信息為0%或100%的端點(diǎn)卡,且當(dāng)前噴霧作業(yè)行為“未知行”,則判定施藥機(jī)在果樹(shù)行0%端，往位置百分比增長(zhǎng)方向走；或在果樹(shù)行100%端，往位置百分比減小的方向走；并將噴霧作業(yè)行號(hào)設(shè)置為相應(yīng)值；當(dāng)左右天線分別檢測(cè)到位置信息為0%或100%的端點(diǎn)卡，且檢測(cè)到噴霧作業(yè)行號(hào)非“未知行”，則判定施藥機(jī)在果園行0%端行尾，或100%端行尾，同時(shí)將噴霧作業(yè)行設(shè)置為“未知行”;對(duì)單側(cè)行進(jìn)行噴霧作業(yè)時(shí)，以右單側(cè)為例，右邊管道流量非O，左邊管道流量為O，且右天線讀到RFID卡47 ;當(dāng)檢測(cè)到行端的0%或100%端點(diǎn)卡，同時(shí)噴霧行號(hào)為“未知行”，則判定噴霧機(jī)在果園行0%端左側(cè)，往位置百分比增加的方向行走，或在100%端右側(cè)，往位置百分比減小的方向走，并將噴霧作業(yè)行號(hào)設(shè)置為相應(yīng)值；如果檢測(cè)到端點(diǎn)卡，同時(shí)噴霧作業(yè)行號(hào)為非“未知行”，則判定噴霧機(jī)在該行100%端左側(cè)或0%端右偵牝?qū)婌F作業(yè)行設(shè)置為“未知行”。針對(duì)果園的孤立行，由于多布置了 -1%和101%信息的RFID卡14，當(dāng)檢測(cè)到-1 %或101 %的卡，不做任何操作，再結(jié)合單側(cè)噴霧判斷方法進(jìn)行判斷分析，得出噴霧機(jī)的所在行的位置與運(yùn)動(dòng)方向。同時(shí)，結(jié)合速度傳感器29可實(shí)現(xiàn)基于速度的移動(dòng)位移監(jiān)測(cè)，獲得噴霧作業(yè)的具體位置。
[0036]其中，如圖3所示，天線調(diào)節(jié)裝置包括內(nèi)管2、外管45、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49、軸向調(diào)節(jié)桿44、內(nèi)外管連接器46、軸向調(diào)節(jié)固定螺栓43。RFID讀卡器天線4設(shè)置在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50安裝在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49的托盤(pán)上，所述轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套49安裝在內(nèi)管2上，并用螺絲緊固，通過(guò)擰松轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套50上的螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)天線實(shí)現(xiàn)多角度轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，所述內(nèi)管2通過(guò)內(nèi)外管連接器46連接外管45，所述內(nèi)管52表面兩側(cè)有設(shè)有卡槽和齒條3，所述軸向調(diào)節(jié)桿44上固定齒輪，旋轉(zhuǎn)軸向調(diào)節(jié)桿44，通過(guò)齒輪與齒條3嚙合產(chǎn)生軸向的推力，使內(nèi)管2沿軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)RFID讀卡器天線I的高度調(diào)節(jié)。
[0037]如圖4所示，保護(hù)筒裝置包括外保護(hù)筒7、帶有刻度的內(nèi)保護(hù)筒8、吸收層9、外法蘭48、內(nèi)法蘭53、套管55、固定盒40、數(shù)據(jù)接口 56，所述信號(hào)處理裝置52設(shè)置在固定盒40中，所述固定盒40固定在套管55上，所述套管55穿過(guò)內(nèi)法蘭53與外法蘭48通過(guò)螺紋連接，所述內(nèi)法蘭53與內(nèi)保護(hù)筒8連接，所述外法蘭48與外保護(hù)筒7連接，所述內(nèi)保護(hù)筒8通過(guò)套管55嵌在外保護(hù)筒8中，所述內(nèi)保護(hù)筒8內(nèi)壁上設(shè)置有吸收層9，所述內(nèi)保護(hù)筒8外壁上設(shè)置有刻度，所述外保護(hù)筒7的一端有開(kāi)口槽，通過(guò)管卡6固定外保護(hù)筒7實(shí)現(xiàn)外保護(hù)筒7和內(nèi)保護(hù)筒8的固定及整個(gè)保護(hù)筒裝置的固定，調(diào)節(jié)內(nèi)保護(hù)筒8在外保護(hù)筒7的深度即可調(diào)節(jié)生物量探測(cè)傳感器42在保護(hù)筒裝置中的深度，生物量探測(cè)傳感器在保護(hù)筒裝置中的深度可由與保護(hù)筒口平齊調(diào)整至保護(hù)筒中的數(shù)據(jù)接口 56固定螺栓的限定位置。
[0038]如圖5所示，移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)包括U型件39、定位套11、定位銷10、彈簧55，所述U型件39通過(guò)螺栓連接安裝在定位套11上，所述彈簧55安裝在定位銷10上，所述定位套11上有定位孔，定位套11通過(guò)帶有彈簧55的定位銷10安裝定位在帶有若干定位孔的豎直支架38上。
[0039]噴霧機(jī)械系統(tǒng)包括藥箱24、液泵26、皮帶變速裝置32、齒輪箱34、噴霧風(fēng)箱12、離心風(fēng)扇13、風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置，藥箱24通過(guò)液泵26連接至進(jìn)藥管24，液泵26通過(guò)皮帶變速裝置32連接齒輪箱34輸入軸的一端，進(jìn)藥管30上設(shè)置有電動(dòng)球閥22構(gòu)成分路，一路分別再次分路連接至各個(gè)噴頭18，另一路通過(guò)回流管25回接藥箱24。兩路之間通過(guò)帶溢流閥23的管路連接。在每個(gè)噴頭與進(jìn)藥管30的分路連接處均設(shè)置有電磁閥17，每個(gè)電磁閥17控制一個(gè)噴頭18。進(jìn)藥管30中設(shè)置流量傳感器29和壓力傳感器21。噴霧風(fēng)箱12有兩個(gè)，分別設(shè)置于齒輪箱34上端輸出軸的兩側(cè)，噴頭18均位于噴霧風(fēng)箱12中。風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)電機(jī)14及其電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)14連接噴霧風(fēng)箱12控制其旋轉(zhuǎn)角度。
[0040]其中，噴霧風(fēng)箱12上設(shè)置風(fēng)箱法蘭15，風(fēng)箱法蘭15上有扇形渦輪35，步進(jìn)電機(jī)14上有與所述扇形渦輪35嚙合的蝸桿16，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴霧風(fēng)箱12旋轉(zhuǎn)角度的控制。噴霧風(fēng)箱12上設(shè)置有限位螺桿31，限位螺桿31連接限位板33，將噴霧風(fēng)箱12的旋轉(zhuǎn)角度限定在限位板33的允許角度范圍內(nèi)。噴霧風(fēng)箱12中設(shè)置有與噴頭18對(duì)應(yīng)的離心風(fēng)扇13，相鄰兩個(gè)噴頭18之間以可調(diào)整角度的導(dǎo)流板19隔開(kāi)，導(dǎo)流板19可根據(jù)樹(shù)形進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。離心風(fēng)扇13分別連接在所述齒輪箱39上端輸出軸的兩端，實(shí)現(xiàn)等速反向旋轉(zhuǎn)。
[0041]噴霧監(jiān)控系統(tǒng)包括電動(dòng)球閥22、流量傳感器20、壓力傳感器21、速度傳感器29、電磁閥17，上位機(jī)采集流量傳感器20、壓力傳感器21、速度傳感器29的信息，同時(shí)整合生物量探測(cè)裝置的生物量信息，綜合控制各個(gè)噴頭18電磁閥17的開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)變量噴霧。
[0042]本發(fā)明采集RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置、速度傳感器29、施藥監(jiān)控系統(tǒng)的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)拖拉機(jī)5作業(yè)位置的管理、果園防治靶標(biāo)的生物量探測(cè)、噴霧機(jī)作業(yè)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，上位機(jī)4同時(shí)對(duì)整個(gè)信息的融合計(jì)算可以計(jì)算獲得噴霧機(jī)的具體位置、整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)?；诔练e分布實(shí)驗(yàn)獲得的噴頭噴霧流量、風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)角度與沉積分布關(guān)系數(shù)學(xué)模型可獲得整個(gè)果園基于位置的靶標(biāo)噴霧沉積分布數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為果園的可追溯精準(zhǔn)管理提供了數(shù)據(jù)支持，基于RFID定位裝置對(duì)噴霧機(jī)的位置管理能夠指導(dǎo)操作者的噴霧作業(yè)，避免對(duì)果園行的重復(fù)噴霧與漏噴。
[0043]如圖6所示，為本發(fā)明以單側(cè)3個(gè)生物量探測(cè)傳感器和2個(gè)RFID讀卡器天線為例的上位機(jī)界面圖，本發(fā)明采用車載計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)4處理核心，實(shí)時(shí)獲取顯示并存儲(chǔ)噴霧機(jī)的位置、行的噴霧次數(shù)、行的噴霧總量、生物量探測(cè)傳感器42的生物量信息、電磁閥17的工作狀態(tài)、噴霧風(fēng)箱12的旋轉(zhuǎn)角度及噴霧量，能夠處理RFID定位裝置的信息，計(jì)算判斷噴霧機(jī)的位置與運(yùn)動(dòng)方向，能夠綜合處理速度傳感器29、壓力傳感器21、流量傳感器20、生物量探測(cè)裝置的信息并控制電動(dòng)球閥22和電磁閥17的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量施藥。
[0044]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
[0045]在啟動(dòng)工作時(shí)，根據(jù)果園的防治靶標(biāo)的樹(shù)形手動(dòng)調(diào)整各個(gè)生物量探測(cè)傳感器42的分布位置，同時(shí)通過(guò)上位機(jī)4界面控制兩個(gè)噴霧風(fēng)箱12的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置上位機(jī)4的工作參數(shù)，再新建或打開(kāi)已有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件名，點(diǎn)擊“開(kāi)始”，系統(tǒng)開(kāi)始工作，采集RFID定位裝置的信息與速度傳感器29的信息，計(jì)算判斷噴霧機(jī)的位置與運(yùn)動(dòng)方向，采集、存儲(chǔ)并顯示生物量探測(cè)傳感器42、速度傳感器29、壓力傳感器21、流量傳感器20的信息，整合處理后控制電動(dòng)球閥22和電磁閥17的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量施藥；對(duì)果園每行的噴霧次數(shù)、行噴霧量進(jìn)行計(jì)算、顯示與存儲(chǔ)，上位機(jī)4同時(shí)整合RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置、噴霧監(jiān)控裝置及速度傳感器29的信息，綜合計(jì)算并存儲(chǔ)整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)及整個(gè)果園基于位置的靶標(biāo)噴霧沉積分布數(shù)據(jù)；噴霧機(jī)在作業(yè)時(shí)上位機(jī)軟件為操作者提供了作業(yè)指導(dǎo)，避免了果園果樹(shù)行噴霧的重復(fù)噴霧與漏噴，噴霧作業(yè)結(jié)束時(shí)點(diǎn)擊“退出”按鈕，系統(tǒng)結(jié)束工作。
【權(quán)利要求】
1.一種支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，主要包括RFID定位裝置、生物量探測(cè)裝置、噴霧監(jiān)控系統(tǒng)、噴霧機(jī)械系統(tǒng)以及上位機(jī)(4)，其特征在于: 所述RFID定位裝置包括設(shè)置于拖拉機(jī)(5)前端兩側(cè)的若干個(gè)連接至上位機(jī)(4)的RFID讀卡器和設(shè)置于每行果樹(shù)中的RFID卡(47)，RFID讀卡器配置有RFID讀卡器天線(I); 所述生物量探測(cè)裝置包括帶有定位孔的豎直支架(38)、多個(gè)生物量探測(cè)傳感器(42)及對(duì)應(yīng)的帶有數(shù)據(jù)接口(56)的信號(hào)處理裝置(52)、多個(gè)移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)以及多個(gè)保護(hù)筒裝置，所述生物量探測(cè)傳感器(42)和信號(hào)處理裝置(52)安裝在保護(hù)筒裝置中，保護(hù)筒裝置通過(guò)管卡(6)與移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)連接固定，所述移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)固定在豎直支架(38)上，移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)帶動(dòng)保護(hù)筒裝置與生物量探測(cè)傳感器(42)上下移動(dòng)，所述生物量探測(cè)傳感器(42)連接信號(hào)處理裝置(52)，信號(hào)處理裝置(52)通過(guò)數(shù)據(jù)接口(56)與上位機(jī)(4)連接； 所述噴霧監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)置在噴霧管道上的電動(dòng)球閥(22)、流量傳感器(20)、壓力傳感器(21)以及電磁閥(17)，所述電動(dòng)球閥(22)、流量傳感器(20)、壓力傳感器(21)、電磁閥(17)以及設(shè)置在行走輪(27)上的速度傳感器(29)的監(jiān)測(cè)或控制信號(hào)連接至上位機(jī)(4)，上位機(jī)(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴霧信息，上位機(jī)(4)整合生物量探測(cè)傳感器(42)的生物量信息，控制電動(dòng)球閥(22)的開(kāi)度和電磁閥(17)的開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)變量噴霧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述RFID讀卡器天線(I)安裝于天線調(diào)節(jié)裝置上，所述天線調(diào)節(jié)裝置包括內(nèi)管(2)、外管(45)、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套(50)、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套(49)、軸向調(diào)節(jié)桿(44)、內(nèi)外管連接器(46)以及軸向調(diào)節(jié)固定螺栓(43)，所述RFID讀卡器天線(I)設(shè)置在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套(50)上，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套(50)安裝在轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套(49)的托盤(pán)上，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套(49)安裝在內(nèi)管(2)上，并用螺絲緊固；通過(guò)抒松轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)外套(50)上的螺栓,轉(zhuǎn)動(dòng)天線實(shí)現(xiàn)角度轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié),通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)內(nèi)套(49)的固定位置實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線之間的間距調(diào)節(jié)；所述內(nèi)管(2)通過(guò)內(nèi)外管連接器(46)連接外管(45)，所述內(nèi)管(2)表面兩側(cè)有設(shè)有卡槽和齒條(3)，所述軸向調(diào)節(jié)桿(44)上固定齒輪，旋轉(zhuǎn)軸向調(diào)節(jié)桿(44)通過(guò)齒輪與齒條(3)嚙合產(chǎn)生軸向的推力，使內(nèi)管(2)沿軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)RFID讀卡器天線(I)的高度調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述RFID定位裝置通過(guò)RFID讀卡器天線(I)讀取設(shè)置于果園行的RFID卡(47)的信息，通過(guò)上位機(jī)(4)的分析判斷得出噴霧機(jī)的位置與運(yùn)動(dòng)方向，結(jié)合速度傳感器(29)實(shí)現(xiàn)基于速度的移動(dòng)位移監(jiān)測(cè)，獲得噴霧作業(yè)的具體位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述生物量探測(cè)傳感器(42)通過(guò)螺紋連接套管(55)，所述信號(hào)處理裝置(52)設(shè)置在固定盒(40)中，所述固定盒(40)固定在套管(55)上，所述套管(55)穿過(guò)內(nèi)法蘭(53)后與外法蘭(48)通過(guò)螺紋連接，所述內(nèi)法蘭(53)與內(nèi)保護(hù)筒(8)連接，所述外法蘭(48)與外保護(hù)筒(7)連接，所述內(nèi)保護(hù)筒(8)通過(guò)套管(55)嵌在外保護(hù)筒(7)中，所述內(nèi)保護(hù)筒(8)內(nèi)壁上設(shè)置有吸收層(9)，所述內(nèi)保護(hù)筒(8)外壁上設(shè)置有刻度，外保護(hù)筒7的一端有開(kāi)口槽，通過(guò)管卡(6)固定外保護(hù)筒(7)實(shí)現(xiàn)外保護(hù)筒(7)和內(nèi)保護(hù)筒(8)的固定及整個(gè)保護(hù)筒裝置的固定，調(diào)節(jié)內(nèi)保護(hù)筒(8)在外保護(hù)筒(7)的深度即可調(diào)節(jié)生物量探測(cè)傳感器(42)在保護(hù)筒裝置中的深度，生物量探測(cè)傳感器在保護(hù)筒裝置中的深度可由與保護(hù)筒口平齊調(diào)整至保護(hù)筒中的數(shù)據(jù)接口(56)固定螺栓的限定位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)生物量探測(cè)傳感器(42)隨移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)，分層探測(cè)靶標(biāo)的生物量，由上位機(jī)(4)計(jì)算獲得靶標(biāo)的生物量立體分布數(shù)據(jù)；生物量探測(cè)裝置與RFID定位裝置及速度傳感器(29)結(jié)合獲得整個(gè)果園基于位置的生物量空間立體分布數(shù)據(jù)，所述生物量探測(cè)裝置探測(cè)的生物量包括靶標(biāo)的立體密度分布、外形、體積及與靶標(biāo)之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述噴霧監(jiān)控系統(tǒng)與RFID定位裝置及速度傳感器的結(jié)合，同時(shí)基于沉積分布實(shí)驗(yàn)獲得的噴頭噴霧流量、風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)角度與沉積分布關(guān)系數(shù)學(xué)模型獲得整個(gè)果園基于位置的靶標(biāo)噴霧沉積分布數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，每行果樹(shù)中，至少兩端各布置一個(gè)RFID卡(47)，所述RFID卡(47)中至少存儲(chǔ)有所屬行的行號(hào)以及在所屬行中的位置信息，其位置信息設(shè)置為: 對(duì)于非孤立行，RFID卡(47)在每一行果樹(shù)中的位置信息是:一行果樹(shù)的一端端頭RFID卡(47)位置信息為0%，另一端端頭RFID卡(47)位置信息為100%，如果兩端之間存在RFID卡(47)，則根據(jù)其在兩端之間的位置百分比，將其位置信息設(shè)置為相應(yīng)的百分?jǐn)?shù)； 對(duì)于孤立行，RFID卡(47)在每一行果樹(shù)中的位置信息是:一行果樹(shù)的一端端頭RFID卡(47)位置信息為-1%，自此端向另端，至少設(shè)置有卡位置信息為0%和100%的兩個(gè)RFID卡(47)，另一端端頭RFID卡(47)位置信息為101 %。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述移動(dòng)固定機(jī)構(gòu)包括U型件(39)、定位套(11)、定位銷(10)以及彈簧(51)，所述U型件(39)通過(guò)螺栓連接安裝在定位套(11)上，所述彈簧(51)安裝在定位銷(10)上，所述定位套(11)上有定位孔，定位套(11)通過(guò)定位銷(10)安裝在豎直支架(38)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述噴霧機(jī)械系統(tǒng)包括藥箱(24)、液泵(26)、皮帶變速裝置(32)、齒輪箱(34)、噴霧風(fēng)箱(12)、離心風(fēng)扇(13)、噴頭(18)以及風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置，其中藥箱(24)通過(guò)液泵(26)連接至進(jìn)藥管(30)，液泵(26)通過(guò)皮帶變速裝置(32)連接齒輪箱(34)輸入軸的一端，電動(dòng)球閥(22)設(shè)置在進(jìn)藥管(30)上，構(gòu)成兩個(gè)分路，且兩路之間通過(guò)帶溢流閥(23)的管路連接，一路再次進(jìn)行分路連接至各個(gè)噴頭(18)，電磁閥(17)設(shè)置于連接處，每個(gè)電磁閥(17)控制一個(gè)噴頭(18)，相鄰兩個(gè)噴頭(18)之間以可調(diào)整角度的導(dǎo)流板(19)隔開(kāi)；另一路通過(guò)回流管(25)回接藥箱(24)，流量傳感器(29)和壓力傳感器(21)設(shè)置于進(jìn)藥管(30)中，所述噴霧風(fēng)箱(12)有兩個(gè)，分別設(shè)置于齒輪箱(34)上端輸出軸的兩側(cè)，離心風(fēng)扇(13)和噴頭(18)相對(duì)應(yīng)且均位于噴霧風(fēng)箱(12)中，離心風(fēng)扇(13)分別連接在所述齒輪箱(34)上端輸出軸的兩端，實(shí)現(xiàn)等速反向旋轉(zhuǎn)；所述風(fēng)箱旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)電機(jī)(14)及其電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)(14)連接噴霧風(fēng)箱(12)控制其旋轉(zhuǎn)角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述支持追溯管理和生物量探測(cè)的噴霧機(jī)，其特征在于，所述噴霧風(fēng)箱(12)上設(shè)置有風(fēng)箱法蘭(15)和限位螺桿(31)，所述風(fēng)箱法蘭(15)上有扇形渦輪(35)，步進(jìn)電機(jī)(14)上有與所述扇形渦輪(35)嚙合的蝸桿(16)，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴霧風(fēng)箱(12)旋轉(zhuǎn)角度的控制；所述限位螺桿(31)連接限位板(33)，將噴霧風(fēng)箱(12)的旋轉(zhuǎn)角度限定在 限位板(33)的允許角度范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】A01M7/00GK104222054SQ201410458358
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】翟長(zhǎng)遠(yuǎn), 李瀚哲, 朱瑞祥, 楊碩, 張波 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)