[发明专利]基于超声传感的果园风袋式对靶喷雾机及方法

说明书

本发明涉及农业机械技术领域，公开了一种基于超声传感的果园风袋式对靶喷雾机及方法，该喷雾机包括超声波传感器阵列，用于扫描果树冠层不同高度处的靶标距离；速度检测装置，用于检测喷雾机的行驶速度信息；风送装置；喷雾装置，具有设置于风送装置的出风侧的喷雾头；控制装置，控制装置的输入端通讯连接超声波传感器阵列与速度检测装置，控制装置的输出端通讯连接风送装置与喷雾装置；本发明能够适应于不同果树冠层的差异性而进行对靶变量喷药，在对靶喷药时，可在风送装置的风送作用下，实现喷施的雾滴的细小化和均匀化，并将对靶喷施的雾滴有效地送达至果树冠层的膛内，从而确保了对果树冠层较好的喷施效果。

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种基于超声传感的果园风袋式对靶喷雾机及方法。

背景技术

病虫害防治是果树种植中的一项重要工作，对果树喷施化学农药是主要的防治手段，但是，农药的大量使用甚至是滥用，会造成水果存在农药残留，威胁着果品安全；另外，在对果树进行农药喷施时，大量农药飘散到空气、水及土壤中，对生态环境亦造成了严重污染。

现有的果园喷药工作大多仍然采用人工施药的方式，这种施药方式生产效率低，劳动强度大，容易造成作业人员药物中毒及其它安全事故。近年来，随着一些规划化标准果园的新建，为果园的机械化喷施作业提供了有利条件。然而，现有的果园机械化喷药技术大多采用均施法，即对所有果树均匀喷洒药物，并没有根据果树的差异情况而进行变量施药，自动化程度低，造成农药施用不合理，病虫害防治效果差以及农药浪费。

当前，随着传感检测技术的发展，对靶喷施技术在对果园的机械化喷施作业方面得到广泛的应用。对靶喷药的核心在于通过不同的传感器进行果树靶标检测，其中，主要采用红外传感器、激光雷达以及超声传感器等进行靶标检测。

对于基于红外传感器的对靶喷雾机而言，它是通过安装于喷雾机两侧的红外光电传感器来探测果园幼树树干的栽种位置，根据控制器的积分定位算法，计算出靶标实际需要喷雾的位置，当喷头到达喷洒区域时进行喷洒作业，以实现对靶喷药。尽管红外传感器在探测喷雾机两侧有无果树时，具有探测速度快的特点，但是，红外传感器的检测距离范围比较小，在使用时容易受到靶标颜色以及温度等环境因素的影响。在实际探测时，由于树叶树枝以及一些辅助设置的遮挡，且对于大多数果树而言，其树干树枝的颜色呈现灰黑色，普通的红外传感器很难检测到。因而，红外传感器往往只是探测靶标的有无，对果树的其他信息无法感知，存在信息获取单一的问题。

对于基于激光雷达的对靶喷雾机而言，现有的专利文献中提供了一种可移植的对靶喷雾控制系统，它是通过单激光传感器所探测的果树信息来运算和控制相应的电磁阀动作，实现对靶喷雾、间隙不喷雾的功能。该系统实现了靶标探测的基本功能，但是，无法探测靶标大小，激光传感器的成本也比较高。与此同时，尽管基于现有的数据处理算法，可基于激光雷达所探测的果树冠层的信息，准确地获取靶标信息，但是，激光雷达不适用于快速检测，在使用过程中需要保持镜头清洁，并防止喷药时雾滴的影响，同时激光雷达采集数据的准确性还易受到使用时震动的影响。

由于超声波传感器在探测靶标时，不易受到环境温度以及靶标颜色等因素的影响，并且不受喷雾雾滴的影响，可适应于农业作业的恶劣环境，从而相比于红外传感器与激光雷达的喷雾机而言，基于超声波传感器的对靶喷雾机具有明显的优势，但是，该喷雾机并不能基于靶标的大小而进行对靶变量喷药，即不能根据果树冠层的差异性进行对靶变量喷药，并在喷药时，喷施的雾滴的差异性大，难以有效地送达至果树冠层的膛内，从而大大影响到喷施效果。

发明内容

本发明实施例提供一种基于超声传感的果园风袋式对靶喷雾机及方法，用于解决现有的喷雾机不能根据果树冠层的差异性进行对靶变量喷药，难以将喷施的雾滴有效地送达至果树冠层的膛内，从而影响到喷施效果的问题。