本實用新型涉及一種農業用噴灑系統和噴灑方法領域，尤其涉及一種農業智能噴灑系統。

背景技術：

我國是一個農業大國，幾千年來傳統的漫灌方式沿襲至今。傳統的漫灌方式雖然在一定程度上為農戶提供了便利，但這種灌溉方法存在如下缺點：

1、全靠人工灌溉，占用大量的勞動力，成本較高；

2、不能準確定量的對大田進行噴灑，浪費水資源，不符合當今精細農業的要求。

3、傳統的漫灌方式很難使土壤濕度持續保持在適合作物生長的最佳范圍內，影響種子品質和發芽率。現有的噴灑系統有效的解決了以上弊端。現有技術中提供的噴灑設備種類眾多，但都需要人工手動操作，操作復雜，存在占用大量的人力和時間，噴灑不均勻等缺點。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種使用方便、使用效果好的農業智能噴灑系統。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：一種農業智能噴灑系統，包括智能模塊、水源箱、車體、驅動車體行進的驅動部以及設置于車體上的水箱、噴灑部和避障部；

智能模塊包括客戶端、濕度傳感器、無線傳輸單元、處理單元，濕度傳感器設置于土壤中，濕度傳感器檢測土壤的濕度信息，并將檢測到的濕度信息通過無線傳輸單元傳輸到處理單元；

處理單元通過無線傳輸單元將信息傳輸到客戶端；

避障部包括四個漫反射傳感器，4個漫反射傳感器分別位于車體的左右兩側和前后部；漫反射傳感器將檢測到的信息傳輸到處理單元，處理單元輸出信號控制驅動部的工作；

水源箱上設有出水口，出水口上設有機械開關；

噴灑部包括水泵、立桿和滑動設置于立桿上的噴水管，噴水管上連通有噴頭；噴水管連接水泵的出口，水泵的進口連接水箱；水箱上設置有水位傳感器和進水口，進水口配合出水口設置；水位傳感器將檢測到的水位信息傳輸到處理單元，處理單元輸出信號控制水泵的工作。噴頭上連通有流量閥，處理單元輸出信號到流量閥控制從噴頭噴出的水量。驅動部包括驅動電機和與驅動電機的輸出軸連接的傳動軸，傳動軸帶動車體移動；傳動軸上嚙合有齒輪，齒輪上傳動連接有速度調整電機，處理單元輸出信號控制驅動電機和速度調整電機的工作。機械開關包括碰撞桿、滑動桿以及出水筒，出水筒與水源箱連接；出水口設置于出水筒底面上；碰撞桿頂端配合出水筒外頂面設置有弧形凸起，弧形凸起的底面呈弧形；碰撞桿頂端與滑動桿轉動連接，碰撞桿底端位于出水筒的下方；滑動桿滑動設置于出水筒中；滑動桿底端配合出水口設置有塞子；滑動桿上套設有復位彈簧，復位彈簧頂端與出水筒內頂面貼合。立桿上滑動設置有平衡桿，平衡桿水平設置，噴水管設置于平衡桿上。

平衡桿上連接有調節部，調節部包括鉸接的水平桿和傾斜桿，水平桿與車體滑動連接，平衡桿設置于傾斜桿的頂端。還包括配合車體設置的行走軌道，車體在行走軌道上移動。

通過以上技術方案，本實用新型的有益效果為：1、本實用新型所述的系統結構簡單，實現了農作物噴灑過程的自動控制，機械化程度高，同時可以通過客戶端實現噴灑過程的監控，實現方便，使用效果好。2、噴頭上連通有流量閥，易于對噴頭噴出的水量進行控制。3、設置的機械開關結構簡單，可以實現水箱的自動加水過程，設計巧妙，各個部件使用壽命長。4、立桿上滑動設置有平衡桿，設置的平衡桿可以降低因車體移動過程中的抖動對噴灑出的水的影響。5、平衡桿上連接有調節部，通過調節部實現平衡桿的高度的調整，進而實現噴灑高度的調整。6、車體在行走軌道上移動，從而便于車體行走過程的控制。7、本實用新型所述的方法實現了農業噴灑過程的自動化，同時通過耦合噴灑量和車體行走速度之間的關系，可以對噴灑量進行控制，進而使得農作物獲得最佳的噴灑量，提高噴灑效果。8、處理單元將土壤濕度信息傳輸到客戶端；客戶端輸出信號到處理單元控制車體和水泵的工作，便于客戶端對噴灑過程的遠程監控。9、在步驟1）、2）、3）中，需要判斷水箱中是否需要加水，當需要加水時，驅動部帶動車體移動到水源箱處，水源箱中的水從出水口進入到水箱中，從而避免噴灑過程中水箱中的水量不足的現象發生。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為圖1俯視圖

圖3為機械開關結構示意圖；

圖4為本實用新型原理框圖。

具體實施方式

一種農業智能噴灑系統，如圖1、圖2和圖4所示，包括智能模塊和水源箱1。

智能模塊包括客戶端、濕度傳感器、無線傳輸單元和處理單元。

濕度傳感器設置于土壤中，濕度傳感器檢測土壤的濕度信息，并將檢測到的濕度信息通過無線傳輸單元傳輸到處理單元。

客戶端為手機客戶端或電腦客戶端，處理單元通過無線傳輸單元與客戶端實現數據的傳輸，從而使用者可以通過客戶端遠程接收系統的工作情況，也可以通過客戶端對系統發出控制信號。

無線傳輸單元包括無線接收單元和無線發射單元，客戶端、濕度傳感器、無線接收單元、無線發射單元和處理單元均為成熟的現有技術。

其中，處理單元包括單片機、繼電器驅動電路和電機正反轉芯片，繼電器驅動電路為成熟的現有技術，電機正反轉芯片為市售產品；單片機輸出信號到繼電器驅動電路，控制繼電器的工作；單片機輸出信號到電機正反轉芯片，實現電機的正反轉。

水源箱1用于存儲水，在水源箱1上設置有機械開關5，機械開關5用于控制水是否從水源箱1中出來。其中，機械開關5如圖3所示，包括出水筒52，出水筒52與水源箱1連通。在出水筒52中滑動設置有滑動桿53，在滑動桿53的末端設置有塞子54，出水筒52上設置有出水口，塞子54配合出水口設置，水源箱中的水可以通過出水口從水源箱中出來，將塞子54塞入出水口中可以防止水從水源箱中出來。

在滑動桿53的上部設置有復位槽，復位槽中套設有復位彈簧55，復位彈簧55頂端與出水筒內頂面貼合。在外力作用下滑動桿53向上滑動，復位彈簧55被壓縮，塞子離開出水口；當外力被撤去后，滑動桿53在復位彈簧作用下向下滑動，復位彈簧復位，塞子進入出水口。

為了便于滑動桿53的滑動，在滑動桿53的頂端轉動設置有碰撞桿51，碰撞桿51的末端位于出水筒52的下方。

碰撞桿51上配合出水筒的外頂面設置有弧形凸起56，弧形凸起56的底面呈弧形。當碰撞桿51轉動時，弧形凸起56會頂到出水筒的外頂面，在弧形凸起作用下，滑動桿53向上滑動。

在使用的時候，車體頂到碰撞桿51，使得碰撞桿51轉動；在弧形凸起作用下，滑動桿向上滑動，復位彈簧被壓縮，塞子離開出水口，水從水源箱中出來；當車體內的水加滿后，車體離開，在復位彈簧壓縮力作用下，弧形凸起轉動，滑動桿向下滑動，從而使得塞子進入到出水口，停止加水過程。此處，弧形凸起的底面呈弧形，可以防止復位彈簧復位的過程中出現弧形凸起被卡死的現象。

在水源箱1的側部設置有行走軌道2，在行走軌道2上設置有車體，車體在行走軌道上移動。

車體底部配合行走軌道2設置有輪體3，輪體3帶動車體在行走軌道2上移動。在車體上設置有驅動部，驅動部包括驅動電機和與驅動電機的輸出軸連接的傳動軸，傳動軸帶動輪體3轉動，從而實現車體1的移動，其中，處理單元輸出信號控制驅動電機的工作。在傳動軸上嚙合有齒輪，齒輪上傳動連接有速度調整電機，通過速度調整電機實現車體1的加速或減速，便于車體1移動過程的控制，處理單元輸出信號控制速度調整電機的工作。處理單元輸出信號控制電機的工作為成熟的現有技術。其中，處理單元控制速度調整電機和驅動電機的工作方式為：控制其正反轉和停止，實現方式為：處理單元中的單片機輸出信號到繼電器驅動電路控制速度調整電機和驅動電機的停止；處理單元中的單片機輸出信號到電機正反轉芯片實現速度調整電機和驅動電機的正反轉。

在工作的時候，處理單元輸出信號到驅動電機實現車體的移動，通過速度調整電機和驅動電機的配合實現車體的加速和減速。當需要對車體加速時，處理單元輸出信號使得速度調整電機與驅動電機的旋轉方向相同，從而對車體進行加速；當需要對車體減速時，處理單元輸出信號使得速度調整電機與驅動電機的旋轉方向相反，從而對車體進行減速。

在車體上設置有避障部，通過避障部可以防止車體撞到障礙物上，其中，避障部包括四個漫反射傳感器，4個漫反射傳感器分別位于車體的左右兩側和前后部，漫反射傳感器沒有在圖中顯示；漫反射傳感器將檢測到的信息傳輸到處理單元，處理單元輸出信號控制驅動電機的工作。

當避障部檢測到障礙物或目標物體時，處理單元輸出信號到驅動電機使得驅動電機工作或停止工作。

在車體上還設置有水箱4，水箱4上配合出水口設置有進水口，工作的時候，水通過出水口從水源箱中出來，并通過進水口進入水箱4中。

在水箱4中設置有水位傳感器，水位傳感器沒有在圖中顯示。水位傳感器將檢測到的水位信息傳輸到處理單元，處理單元輸出信號控制水箱的加水過程。

在水箱4上連接有噴灑部，噴灑部包括與水箱4連通的水泵，水泵的為成熟的現有技術沒有在圖中顯示，處理單元輸出信號控制水泵的工作，從而控制噴水過程，其中處理單元控制水泵工作為成熟的現有技術，實現方式為：處理單元中的單片機輸出信號到繼電器驅動電路，繼電器驅動電路驅動水泵的工作即可。水泵的進水口與水箱4連通，水泵的出口上連接有管道7；管道7上連通有噴水管，噴水管上分布有8個噴頭11，噴頭11的數量也可以設置為9個，10個等，噴頭11沿噴水管長度方向設置。

在噴水管和噴頭之間連接有流量閥，處理單元輸出信號控制流量閥的工作，從而實現噴出水量的控制。流量閥以及處理單元控制流量閥的工作均為成熟的現有技術。

為了實現噴水管的支撐，在車體上設置有立桿6，立桿6與管道7連接，從而實現對管道7的支撐。

在立桿6的上部滑動設置有平衡桿10，噴水管與平衡桿10連接，其中平衡桿10水平設置，起到平衡的作用，防止噴水管在車體移動時出現抖動的現象。

為了實現平衡桿10在立桿6上位置的調整，在平衡桿10上連接有調節部，調節部包括鉸接的水平桿9和傾斜桿8，水平桿9與車體滑動連接，其中水平桿9與車體在水平方向上滑動連接。平衡桿10設置于傾斜桿8的頂端，當向外滑動水平桿9時，因水平桿和傾斜桿鉸接，故傾斜桿的頂端會向下降，從而使得平衡桿10的高度降低，最終實現噴水管的高度調整，實現調節噴灑高度的調整。

其中，傾斜桿和水平桿調整后的固定為成熟的現有技術，可以通過螺栓實現。

本實用新型所述的系統結構簡單，能夠高效、快速、有效地實行農業噴灑作業，使農業噴灑實現機械化、自動化、智能化。

通過上述系統進行的農業智能噴灑方法，該方法依次包括如下步驟：

1、檢測土壤濕度；

濕度傳感器檢測土壤濕度，并將檢測到的土壤濕度通過無線傳輸單元傳輸到處理單元，處理單元將接收到的土壤濕度信息和閾值進行比較；同時，處理單元將接收到的土壤濕度信息通過無線傳輸單元傳輸到客戶端，進而使得使用者可以根據客戶端實時得知土壤濕度信息，實現對土壤狀況的遠程監視。

2、根據檢測到的土壤濕度判斷是否需要噴灑水，如果需要進行步驟3），如果不需要重復步驟1）；

處理單元根據接收到的土壤濕度和閾值的比對結果判斷是否需要噴灑水，當檢測到的土壤濕度小于閾值時需要噴灑水。

3）車體行走，水從噴頭內噴出；

當處理單元判斷需要噴水時，處理單元輸出信號到驅動電機、水泵和流量閥，驅動電機驅動車體行走，水泵實現水從噴頭中噴出，而流量閥實現噴頭中噴出水量的多少。

其中，噴頭單位面積的噴灑量為：

其中，Q為單位面積的噴灑量，a為大于1的常數，為自動給定；c為最佳土壤濕度，i為檢測到的土壤濕度，k為流量特征系數，為已知數；v₀車體行進速度，P為噴頭處的工作壓力。

當單位面積最佳的噴灑量確定時，有以下兩種情況：

1、已知流量特征系數，給定噴頭處的工作壓力，通過該關系式，調整車體行進速度，進而使得農作物獲得最佳的噴灑量，提高對農作物的作用效果；

2、已知流量特征系數，給定車體行進速度，通過該關系式調整噴頭處的工作壓力，噴頭處的工作壓力的調整方式為，處理單元輸出信號控制流量閥，通過流量閥改變噴出的水量

在進行步驟1）、2）、3）的過程中，處理單元隨時將驅動電機和水泵的工作狀態通過無線傳輸單元傳輸到客戶端；同時，處理單元接收客戶端通過無線傳輸單元傳送的信息，從而實現噴灑過程的遠程監控。

在進行在步驟1）、2）、3）的過程中，需要實時判斷水箱中是否需要加水，當需要加水時，驅動部帶動車體移動到水源箱處；

實現方法為：水位傳感器將檢測到的水位信息傳輸到處理單元，處理單元根據接收到的水位信息和水位閾值進行比較，當得知水位過低時，處理單元輸出信號到驅動電機，使得車體朝向水源箱行走；在行走的過程中，漫反射傳感器檢測水源箱同時避免車體碰到障礙物，當車體到達水源箱處時，車體碰撞到碰撞桿，碰撞桿相對于滑動桿轉動，當弧形凸起頂到出水筒的外頂面時，滑動桿向上滑動，塞子離開出水口，水源箱中的水從出水口進入到水箱中；在加水的過程中，水位傳感器實時將檢測到水位信息傳輸到處理單元，當處理單元判斷加入了足夠的水時，處理單元輸出信號控制驅動電機行走，從而使得車體離開碰撞桿，復位彈簧作用于滑動桿，使得弧形凸起轉動，滑動桿下滑，塞子重新回到出水口。

本實用新型所述的方法實現了農業噴灑過程的自動化，同時通過耦合噴灑量和車體行走速度之間的關系，可以對噴灑量進行控制，進而使得農作物獲得最佳的噴灑量，提高噴灑效果；另，客戶端可以實時對噴灑過程進行遠程監控，提高了噴灑過程的自動化程度。