作物气溶胶栽培方法及其设备与流程

1.本发明涉及农作物栽培技术领域，特别是一种作物气溶胶栽培方法及其设备。


背景技术：

2.现有技术中通过雾化装置将水或农药雾化成气雾进行喷施，对作物进行杀虫、叶面施肥、杀菌、降温、除草等作业，达到节约增产、高效健康的目的。雾化原理是利用气体动力学原理通过设备将农药液体雾化成细小的液滴，通过空气传播到作物上，农药液体通过喷嘴，喷出高速气流，使液体形成细小的颗粒，再通过强大的风力将这些细小的颗粒均匀地分散在空气中，形成浓度适宜的农药雾气，雾化农药具有较高的表面积和较小的体积，易于在空气中传播并附着到作物表面进行杀虫、杀菌、除草等，具有喷洒均匀、有效、快速、节约、环境友好的特点。农药雾化液滴的大小和数量通过喷嘴的形状和尺寸、液体流量等参数确定，液滴扩散的速度和方向受到气流和重力等因素的影响，雾化后的液滴随着空气流动和重力作用，逐渐向下沉降，液滴的沉降速度和路径受到空气流动和液滴大小等因素的影响，液滴沉降到作物表面后，会在作物表面上形成一层薄膜，液滴附着的速度和效果受到作物表面结构和液滴的粘附性质等因素的影响。现有农业生产中农药雾化设备一般包括供液系统、回收处理系统和喷雾装置，主要包括水泵、管道、储液罐、喷雾装置和控制器，药液在高压水泵作用下经雾化喷头形成气雾。喷雾粒径大小会影响到雾粒在空间悬浮的时间，粒径越小悬浮时间越久，现有技术中从高压喷头雾化喷洒的农药喷雾粒径在100um以上，甚至达到了300um，当粒径小于50um时则形成气溶胶状态，气溶胶的形成主要有4种方式，一是通过燃烧产生，但高温燃烧会破坏药液中的有效成分，二是通过超声波振动产生，但没有持续性且无法大规模使用，三是高温高压产生，但高温状态会影响药液中的有效成分，四是常温下高压高速气流剪切液滴产生，这种方式对设备和设计水平要求高不易实现，因此在作业中极少运用气溶胶进行农药雾化作业。
3.经应用研究发现，目前使用的农药雾化装置基本上存在着几个问题：1.喷雾粒径较大，粒径在100um以上，沉降较快，药液只喷到农作物叶面，很难到达并附着在朝下的叶背；2.高压喷头孔径小，约0.5mm，容易造成喷嘴管路堵塞，维修更换成本高；3.喷头数量大，设备投入成本高，经济回收周期长。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的第一方面的技术问题在于作物气溶胶栽培方法。
5.本发明提供的新的技术解决方案是：该作物气溶胶栽培方法，包括如下步骤：连接安装管路及部件，包括控制系统、供液系统、调节装置和喷雾装置，并接通到相应的水池和工作单元中；开启设备，主控制器发出指令，自来水按设计流速流量从自来水池通过管道经控制阀流往液体管道；在进行杀虫、施叶肥、杀菌消毒、除草作业时，主控制器启动抽水机，指示将储液罐
中调配后的药液通过管道和控制阀按设计流速流量送往液体管道后经液体流量调节器输送到气液混合气溶胶喷头的进液口上；在进行淋水、降温作业时，主控制器指示启动抽水机，将自来水池中自来水通过管道和控制阀按设计流速流量送往液体管道后经液体流量调节器输送到气液混合气溶胶喷头的进液口上；主控制器通过控制导线启动控制阀、控制阀、抽水机和分控制器，分控制器通过控制导线启动液体流量调节器和温湿度传感器，抽水机将自来水或者调配后的药液经液体流量调节器输送到气液混合气溶胶喷头的进液口上；主控制器和分控制器在启动供液系统时还启动供气系统，启动供气系统中的空气压缩机、油气分离过滤器、分气阀，空气压缩机将压缩空气经油气分离过滤器、主气阀、分气阀和气体管道后输送到气液混合气溶胶喷头进气口上，在常温下高压高速气流剪切来自气液混合气溶胶喷头的进液口的液滴从而喷出细微的药液雾粒并形成气溶胶状态进行喷施作业，主控制器控制喷施作业的启停；进一步，所述的气体管道内压缩空气压力不低于0.3mpa，流速至少达到1.0m
³
/min以上。
6.进一步，所述的液体管道中到达气液混合气溶胶喷头液体压力为0.01－0.3mpa，单孔喷头流量达到50－300ml/min。
7.进一步，所述的所述的气体管道与液体管道还可以分别通往另一个作业单元，根据设计要求同时或先后进行另一项作业任务。
8.进一步，温湿度传感器实时探测温湿度并反馈到分控制器，相应采取喷洒水雾和（或）启动排风机降温。
9.本发明所要解决的第二方面的技术问题在于提供一种作物气溶胶栽培设备。
10.本发明提供的新的技术解决方案是：它包括控制系统、供液系统、供气系统、调节装置和喷雾装置，主要由抽水机、管道、储液罐、喷雾装置和控制器组成，自来水池通过管道经控制阀通往液体管道，储液罐通过管道经控制阀通往液体管道，液体管道经抽水机、液体流量调节器后与位于作业单元内的喷头相通，供气系统由空气压缩机、油气分离过滤器、主气阀、分气阀、气体管道和气液混合气溶胶喷头，空气压缩机通过气体管道连接到油气分离过滤器、主气阀和分气阀后通往气液混合气溶胶喷头的进气口；自来水或者药液通过液体管道经抽水机、液体流量调节器与气液混合气溶胶喷头的进液口相通；在常温下气液混合气溶胶喷头中的高压高速气流剪切液滴而喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态；用于监测及调节棚内温湿度的温湿度传感器和排风机安装在作业单元内；空气压缩机、油气分离过滤器、控制阀、主气阀、控制阀、抽水机和分控制器分别通过控制导线与主控制器连接；液体流量调节器、分气阀、温湿度传感器和排风机分别通过控制导线与分控制器连接。
11.进一步，所述的主控制器通过限制控制阀的启闭以限定进入液体管道的自来水量；主控制器还通过限制控制阀的启闭以限定进入液体管道的药液量。
12.进一步，所述的气液混合喷头喷嘴孔径为1－5毫米。
13.进一步，经气体管道输送到气液混合气溶胶喷头的压力不低于0.3mpa，气体流量不小于1.0m
³
/min；经液体管道输送到气液混合气溶胶喷头的压力为0.01-0.3mpa，液体单孔喷头流量50－300ml/min。
14.本发明具有的如下有益效果：1.该农用气溶胶生成设备通过常温高压高速气流剪切方式，将药液雾化成超微粒的气溶胶状态， 气溶胶颗粒粒径在50um以下，其中90%的气溶胶颗粒小于20um，悬浮时间长，叶面叶背被药雾有效包裹，有效防治病虫害，有利于药液的吸收，喷雾时间和数量大幅降低，所需药量和水量少，省水、省药、省电，成本低；2.喷头孔径大，为1－5mm，作业中不易造成堵塞，维修成本低；3.喷头数量少，设备成本低，经济效益明显。
附图说明
15.图1为本发明作物气溶胶栽培设备的结构示意图；图2为本发明作物气溶胶栽培设备各作业单元位置关系示意图。
16.图中序号对应的名称为：1、主控制器；2、空气压缩机；3、储液罐；4、主气阀；5、抽水机； 7、分控制器；8、分气阀；10、液体流量控制器；12、气液混合气溶胶喷头；13、温湿度传感器；14、排风机；15、气体管道；16、液体管道； 19、控制阀；20、自来水池；21、控制阀；22、农用大棚；24、油气分离过滤器。
实施方式
17.下面将结合附图，对本发明作物气溶胶栽培方法及其设备实施例中的实质性内容作进一步详细的描述。
实施例
18.依照附图1和附图2所示，这种作物气溶胶栽培设备包括控制系统、供液系统、供气系统、调节装置和喷雾装置，主要由抽水机5、管道、储液罐3、喷雾装置和控制器组成，自来水池20通过管道经控制阀19通往液体管道16，储液罐3通过管道经控制阀21通往液体管道16，液体管道16经抽水机5、液体流量调节器10后与位于作业单元内的喷头相通，供气系统由空气压缩机2、油气分离过滤器24、主气阀4、分气阀8、气体管道15和气液混合气溶胶喷头12，空气压缩机2通过气体管道15连接到油气分离过滤器24、主气阀4和分气阀8后通往气液混合气溶胶喷头12的进气口；自来水或者药液通过液体管道16经抽水机5、液体流量调节器10与的进液口相通；在常温下气液混合气溶胶喷头12中的高压高速气流剪切液滴而喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态；用于监测及调节棚内温湿度的温湿度传感器13和排风机14安装在作业单元内；空气压缩机2、油气分离过滤器24、控制阀19、主气阀4、控制阀21、抽水机5和分控制器7分别通过控制导线与主控制器1连接；液体流量调节器10、分气阀8、温湿度传感器13和排风机14分别通过控制导线与分控制器7连接。所述的主控制器1通过限制控制阀19的启闭以限定进入液体管道16的自来水量，主控制器1还通过限制控制阀21的启闭以限定进入液体管道16的药液量；所述的气液混合气溶胶喷头12喷嘴孔径为2毫米；经气体管道输送到气液混合气溶胶喷头的压力为0.5mpa，气体流量为2.3m
³
/min；经液体管道输送到气液混合气溶胶喷头的压力为0.1mpa，液体单孔喷头流量75ml/min。
19.连接安装好控制系统、供液系统、调节装置、喷雾装置和供气系统，并接通到相应的自来水池20、储液罐3和作业单元农用大棚22。开启设备，在主控制器1发出指令，控制阀
21开启，将储液罐3中的药液输送到液体管道16，同时主控制器1还通过控制导线启动抽水机5和分控制器7，分控制器7启动了液体流量调节器10、分气阀8和温湿度传感器13，以及主气阀4、分气阀8和气液混合气溶胶喷头12，此时控制器19未开启，药液经抽水机5、液体流量调节器10通往位于农用大棚22内的气液混合气溶胶喷头12的进液口；供气系统中空气压缩机2输出压缩空气，油气分离过滤器24将压缩空气中的少量油雾过滤后送入主气阀4、分气阀8、气体管道15和气液混合气溶胶喷头12的进气口中，在常温下高压高速气流剪切液滴使得气液混合喷头12喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态。所产生的气溶胶颗粒粒径达到50um以下，其中90%的气溶胶颗粒小于20um，悬浮时间长，气溶胶状态下的药雾颗粒长时间悬浮于农用大棚22内对作物产生作用，喷施作业完成后主控制器1发出关闭指令，关闭气液输送装置。分控制器7根据温湿度传感器13的监测数据温湿度，达到监测数值后，开启排风机14降温或喷酒水雾，需要喷洒水雾时主控制器1发出开启喷水指令，启动相应的输水和供气系统进行喷洒水雾作业，实现调节农用大棚22内温湿度的目的。所述的气体管道15与液体管道16还分别通往另一个作业单元的农用大棚22或者田地，同时或先后进行另一作业任务。
20.本作物气溶胶栽培设备的工作原理为：按照设计要求将该设备中的各部件完成连接安装，包括控制系统、供液系统、调节装置、喷雾装置和供气系统，并接通到相应的水池和作业单元的农用大棚22中。开启设备，在主控制器1发出指令，控制阀21开启，将储液罐3中的药液输送到液体管道16，同时主控制器1还通过控制导线启动抽水机5和分控制器7，分控制器7启动了液体流量调节器10和温湿度传感器13，以及主气阀4、分气阀8和气液混合气溶胶喷头12，此时控制器19未开启，药液经抽水机5、液体流量调节器10通往位于农用大棚22内的气液混合气溶胶喷头12的进液口；供气系统中空气压缩机2输出压缩空气，油气分离过滤器24将压缩空气中的少量油雾过滤后送入主气阀4、分气阀8、气体管道15和气液混合气溶胶喷头12的进气口中，在常温下高压高速气流剪切液滴使得气液混合喷头12喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态。所产生的气溶胶颗粒粒径达到50um以下，其中90%的气溶胶颗粒小于20um，悬浮时间长，气溶胶状态下的药雾颗粒长时间悬浮于农用大棚22内对作物产生作用，耗水量节约60%以上，喷施作业完成后主控制器1发出关闭指令，关闭气液输送装置。分控制器7根据温湿度传感器13的监测数据温湿度，达到监测数值后，开启排风机14降温或喷酒水雾，需要喷洒水雾时主控制器1发出开启喷水指令，启动相应的输水和供气系统进行喷洒水雾作业，实现调节农用大棚22内温湿度的目的。所述的气体管道15与液体管道16还分别通往另一个作业单元的农用大棚22或者田地，同时或先后进行另一作业任务。
21.本发明所述的实施例，经过近10个月时间120多次的试验，相比现有技术效果明显，作业中所需药液和水量少，省水、省药、省电，成本低，使用寿命长。

技术特征：
1.一种作物气溶胶栽培方法，包括如下步骤：连接安装管路及部件，包括控制系统、供液系统、调节装置和喷雾装置，并接通到相应的水池和工作单元中；在进行杀虫、施叶肥、杀菌消毒、除草作业时，主控制器（1）启动抽水机（5）将储液罐（3）中调配后的药液通过管道和控制阀（21）按设计流速流量送往液体管道（16）后经液体流量调节器（10）输送到气液混合气溶胶喷头（12）的进液口上；在进行淋水、降温作业时，主控制器（1）启动抽水机（5）指示将自来水池（20）中自来水通过管道和控制阀（19）按设计流速流量送往液体管道（16）后经液体流量调节器（10）输送到气液混合气溶胶喷头（12）的进液口上；主控制器（1）通过控制导线启动控制阀（19）、控制阀（21）、抽水机（5）和分控制器（7），分控制器（7）通过控制导线启动液体流量调节器（10）和温湿度传感器（13），抽水机（5）将自来水或者调配后的药液经液体流量调节器（10）输送到气液混合气溶胶喷头（12）的进液口上；其特征在于：主控制器（1）和分控制器（7）在启动供液系统时还同时启动供气系统，供气系统中的空气压缩机（2）、油气分离过滤器（24）、分气阀（8），空气压缩机（2）将压缩空气经油气分离过滤器（24）、主气阀（4）、分气阀（8）和气体管道（15）后输送到气液混合气溶胶喷头（12）进气口上，在常温下高压高速气流剪切来自气液混合气溶胶喷头（12）的进液口的液滴从而喷出细微的药液雾粒并形成气溶胶状态进行喷施作业，主控制器（1）控制喷施作业的启停。2.根据权利要求1所述的作物气溶胶栽培方法，其特征在于：所述的气体管道（15）内压缩空气压力不低于0.3mpa，流速至少达到1.0m
³
/min以上。3.根据权利要求1所述的作物气溶胶栽培方法，其特征在于：所述的液体管道（16）中到达气液混合气溶胶喷头（12）液体压力为0.01－0.3mpa，单孔喷头流量达到50－300ml/min。4.根据权利要求1所述的作物气溶胶栽培方法，其特征在于：所述的所述的气体管道（15）与液体管道（16）还可以分别通往另一个作业单元，根据设计要求同时或先后进行另一项作业任务。5.根据权利要求1所述的作物气溶胶栽培方法，其特征在于：温湿度传感器（13）实时探测温湿度并反馈到分控制器（7），相应采取喷洒水雾和（或）启动排风机（14）降温。6.一种作物气溶胶栽培设备，包括控制系统、供液系统、调节装置和喷雾装置，主要由抽水机（5）、管道、储液罐（3）、喷雾装置和控制器组成，自来水池（20）通过管道经控制阀（19）通往液体管道（16），储液罐（3）通过管道经控制阀（21）通往液体管道（16），液体管道（16）经抽水机（5）、液体流量调节器（10）后与位于作业单元内的喷头相通，其特征在于：它还包括供气系统，供气系统由空气压缩机（2）、油气分离过滤器（24）、主气阀（4）、分气阀（8）、气体管道（15）和气液混合气溶胶喷头（12）组成，空气压缩机（2）通过气体管道（15）连接到油气分离过滤器（24）、主气阀（4）和分气阀（8）后通往气液混合气溶胶喷头（12）的进气口；自来水或者药液通过液体管道（16）经抽水机（5）、液体流量调节器（10）与气液混合气溶胶喷头（12）的进液口相通；在常温下气液混合气溶胶喷头（12）中的高压高速气流剪切液滴而喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态；用于监测及调节棚内温湿度的温湿度传感器（13）和排风机（14）安装在作业单元内；空气压缩机（2）、油气分离过滤器（24）、控制阀（19）、主气阀
（4）、控制阀（21）、抽水机（5）、和分控制器（7）分别通过控制导线与主控制器（1）连接；液体流量调节器（10）、分气阀（8）、温湿度传感器（13）和排风机（14）分别通过控制导线与分控制器（7）连接。7.根据权利要求6所述的作物气溶胶栽培设备，其特征在于：所述的主控制器（1）通过限制控制阀（19）的启闭以限定进入液体管道（16）的自来水量；主控制器（1）还通过限制控制阀（21）的启闭以限定进入液体管道（16）的药液量。8.根据权利要求6所述的作物气溶胶栽培设备，其特征在于：所述的气液混合喷头（12）喷嘴孔径为1－5毫米。9.根据权利要求6所述的作物气溶胶栽培设备，其特征在于：经气体管道（15）输送到气液混合气溶胶喷头（12）的压力不低于0.3mpa，气体流量不小于1.0m
³
/min；经液体管道（16）输送到气液混合气溶胶喷头（12）的压力为0.01-0.3mpa，液体单孔喷头流量50－300ml/min。

技术总结
本发明涉及农作物栽培技术领域，特别是一种作物气溶胶栽培方法及其设备。该设备包括控制系统、供液系统、供气系统、喷雾装置和调节装置，在常温下高压高速气流剪切液滴而喷出细微的雾粒并形成气溶胶状态，更好地实现杀虫、施叶肥、杀菌消毒、降温、除草等目的。本发明具有的如下优点：药液雾化成超微粒的气溶胶状态，悬浮时间长，叶面叶背被药雾有效包裹，有效防治病虫害，有利于药液的吸收，喷雾时间和数量大幅降低，所需药量和水量少，省水、省药、省电，成本低，喷头不易堵塞，设备和维修成本低。设备和维修成本低。设备和维修成本低。


技术研发人员：陈柏宏 陈其勇
受保护的技术使用者：广西天亮智造农业科技有限责任公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/20