一种灭除农作物叶面害虫的高压物理电场电流装置

摘要

本发明公开了一种灭除农作物叶面害虫的高压物理电场电流装置，包括蓄电池模块、DC‑DC升压模块、高压脉冲变压器、稳压模块、单片机控制模块、电压电流采样模块、水雾化模块、喷嘴、电极模块；蓄电池模块分成三路分别给DC‑DC升压模块、水雾化模块和稳压模块供电，稳压模块为单片机控制模块供电，水雾化模块与喷嘴相连，喷嘴喷出水雾到电极正极和电极负极之间；单片机控制模块控制DC‑DC升压模块升压大小；高压脉冲变压器产生200V‑10000V高压直流电并通过正负端子引出后分别连接到电极正极和电极负极上。本发明使农作物茎叶上的害虫全部受到水雾传导的高压物理电场电流的作用而被灭杀，由此来代替农药灭虫，保证了食品安全，也保护了生态环境。

说明书

技术领域

本发明涉及一种农用装置，具体涉及一种灭除农作物叶面害虫的高压物理电场电流装置。

背景技术

农作物害虫是降低农作物产品质量和产量的重要因素。目前，对害虫的主要防治技术主要有：农业防治技术、生物防治技术、化学防治技术、物理防治技术等。农业防治技术主要措施有选用抗病虫品种，调整品种布局、选留健康种苗、轮作、深耕灭茬、调节播种期、合理施肥、及时灌溉排水、适度整枝打杈、搞好田园卫生和安全运输贮藏等。该方法的主要不足是劳动强度大、效率低、影响土地有机肥积累。

生物防治技术主要措施是保护和利用自然界害虫的天敌、繁殖优势天敌、发展性激素以及基因技术防治虫害等。其主要不足是：成本高、一种天敌或一种措施防治害虫种类少。

化学防治技术，又叫农药防治，是用化学药剂的毒性来防治病虫害。化学防治是植物保护最常用的方法，也是综合防治中一项重要措施。化学防治法是使用农药防治动植物病害的方法。农药具有高效、速效、使用方便、经济效益高等优点，当前化学防治是防治植物病虫害的关键措施，在面临病害大发生的紧急时刻，甚至是唯一有效的措施。但使用不当可对植物产生药害，引起人畜中毒，杀伤有益微生物，导致病原物产生抗药性，农药的高残留已经造成严重的环境污染。

物理防治技术是利用各种物理因素，如光、热、电、温度、湿度和放射能、声波等防治病虫害的措施。物理防治是一种无污染的绿色无公害防治技术。目前，已经应用或实验的方法有：黑光灯、微波、高压静电。其中已经广泛采用的黑光灯是利用紫外光线引诱然后电击灭除害虫，此法适合于具有趋光性的害虫，对于叶面趋光性较弱的幼虫或没有趋光性的害虫防治效果较差。微波法灭除农作物害虫，需要很高的微波功率，不适于田间便携，微波对农作物会有伤害，微波的防护要求很高，成本增大，适合粮食储存环节的灭虫，不利于田间的大规模推广；茎叶对微波的遮挡也影响防治效果。

目前已有的高压静电灭虫设备，主要是通过高压强电电源探头在一定范围内形成强电场，瞬间击穿放电，灭除电场中的害虫。朱琳等设计了一种采用高倍压整流升压电路的直流高压灭虫装置，已经用于黄瓜，灭虫率可达63.55%～70.44%，在最优参数下，对瓜绢螟杀灭率可达78%。【朱琳、薛少平等，利用高压静电杀灭瓜绢螟的优化试验，西北农业学报，2013年08期；朱琳等，利用高压静电杀灭黄瓜害虫的试验，农业工程学报，2011年12期】；已经研制的高压静电灭虫器，证明了高压静电使用电压为30～50kV，可以杀灭农作物害虫并成为提供新的装置，对茶小绿叶蝉的防治效果为2.3%～12.8%，对茶尺蠖的防治效果为64.3%～71.1%。【朱琳，薛少平等高压静电灭虫器的设计与试验，西北农林科技大学学报(自然科学版)，2012年01期】。

高压静电灭虫装置在已经进行过的试验中获得了78%灭虫率的效果，但存在的问题主要有：采用二极管倍压电路且需要产生30KV-50KV的高压，元器件参数和电路的可靠性及绝缘特性均要求苛刻，安全性和成本比较高；30KV-50KV高压对于作物会造成不可恢复的伤害；主要依靠静电场电击害虫，灭虫效果受限于电压，灭虫率不是很高，还达不到农药的灭虫效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种灭除农作物叶面害虫的高压物理电场电流装置，本发明是先将电极或电极阵列置于农作物中，然后在电极或电极阵列上施加200V-10000V高压直流电形成高压电场，再采用水雾化模块喷入水雾到电极间或电极阵列中，形成带有高压物理电场电流的水雾，水雾包围了农作物，农作物茎叶上的害虫完全受到水雾传导的高压物理电场电流的作用而遭到全部灭杀，由此可替代农药的使用并高效灭除农作物茎叶上的害虫，使得农作物生产无农药残留、保证农产品安全，达到保护环境的目的。

本发明通过以下技术方案实现：

一种灭除农作物叶面害虫的高压物理电场电流装置，包括蓄电池模块、DC-DC升压模块、高压脉冲变压器、稳压模块、单片机控制模块、电压电流采样模块、水雾化模块、喷嘴、电极；

蓄电池模块分成三路分别给DC-DC升压模块、水雾化模块和稳压模块供电，稳压模块为单片机控制模块供电，水雾化模块与喷嘴相连，喷嘴喷出水雾到电极正极和电极负极之间；

单片机控制模块、DC-DC升压模块、高压脉冲变压器和电极依次相连，高压脉冲变压器和电极之间设有电压电流采样模块，电压电流采样模块的信号输出端和单片机控制模块相连；

单片机控制模块根据所采集到的电压电流值产生PWM信号控制DC-DC升压模块升压大小；高压脉冲变压器产生200V-10000V可调的高压直流电并通过正负端子引出后分别连接到电极正极和电极负极上；喷嘴喷出的水雾进入高压电场后在高压正负电极间起到导电作用，形成高压物理电场电流灭除害虫，喷嘴数量可根据农作物形态的复杂程度进行调整。

所述装置还包括与蓄电池模块相连接的太阳能电池板模块。

所述电极为可根据不同种类的农作物进行数量、长度和排列形式调整的电极阵列。

所述电极形状为棒状或金属平板状；棒状电极可以根据农作物的形态进行设置成电极阵列。

所述水雾化模块通过胶管与喷嘴相连接。

所述水雾化模块通过压力雾化、转盘雾化、气体雾化或声波雾化实现。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：将电极阵列夹持或包围在农作物外围，然后在电极阵列上接通高压直流电，正负电极之间形成了高压物理电场，同时在电极之间喷入水雾，水雾的导电性就在电极间传导电流形成了高压物理电场电流，由于水雾包围了农作物的茎叶，使得水雾传导的高压物理电场电流较好的包围并接触到了害虫身体，从而能高效的灭杀农作物茎叶上的全部害虫。

本发明在电极间或电极阵列上施加200V-10000V高压直流电形成高压物理电场，利用雾化水模块喷入水雾，喷入水雾相比原来单纯静电场的没有水雾的方法的好处是：第一，利用了水雾具有一定的导电性的特点，使得水雾中形成了的高压物理电场电流；第二，水雾能较好的充满电极之间的空间，并包围住阵列电极中农作物的茎叶，茎叶上的害虫就可以完全浸入在带有高压物理电场电流的水雾中，从而被有效全部灭除；第三，利用了高压电场和电流双重的灭除效果，相比于单纯的高压静电场方法，提高了灭虫效果，可以达到100%的灭虫效果；第四，有了水雾的作用，可以大大降低需要的高压，从原来试验的10KV-50KV,降低到200V-10KV，提高了装置的安全性、可靠性；第五，具有广谱性，扩大了灭虫种类和范围，根据农作物的种类形态等，选用不同的形式的电极和电极阵列，可以用到所有农作物上害虫的灭除，包括果树类、蔬菜类、粮食作物等；第六，相比其他方法具有成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

其中，附图标记说明如下：

A、太阳能电池板模块；B、+12V蓄电池模块；C、DC-DC升压模块；D、高压脉冲变压器；E、+5V稳压模块；F、单片机控制模块；G、电压电流采样模块；H、水雾化模块；I、胶管；J、喷嘴；K、电极正极；L、电极负极；M、水雾。

具体实施方式

如图1所示，本装置包含的主要模块有：太阳能电池板模块A、+12V蓄电池模块B、DC-DC升压模块C、高压脉冲变压器D、+5V稳压模块E、单片机控制模块F、电压电流采样模块G、水雾化模块H、喷嘴J和电极模块。

工作时，太阳能电池板A连接+12V蓄电池B并给+12V蓄电池B充电，+12V蓄电池B分三路供电，第一路连接DC-DC升压模块C并供电，第二路连接水雾化模块H，水雾化模块H喷出水雾M到电极正极K和电极负极L之间，第三路连接+5V稳压模块E并供电；+5V稳压模块E产生+5V电压给单片机控制模块F，单片机控制模块F产生PWM信号控制DC-DC升压大小；DC-DC升压驱动模块C连接高压脉冲变压器（高压包）D，高压脉冲变压器（高压包）D产生200V-10000V高压直流电并通过±端子引出，+端子连接到电极正极K，-端子连接到电极负极L；电压电流采样模块G连接单片机控制模块F，单片机控制模块F将得到采集的高压脉冲变压器（高压包）+端子上的电压电流大小进行处理，产生控制DC-DC模块C所需要的PWM信号；水雾化模块H通过胶管I与喷嘴J相连接；电极正极K和电极负极L各有不同数量组成电极阵列，电极形状为棒状或金属平板状，电极阵列能够适用于不同种类的农作进行排列形式调整，保证农作物能处于电极及水雾包围中。

本发明中涉及的农作物，包括粮食作物、经济作物（油料作物、蔬菜作物、嗜好作物）、工业原料作物、饲料作物，药用作物等。叶面害虫主要指危害上述农作物的叶茎果部分的害虫（地表以上害虫），主要有各类小麦害虫、玉米螟、黏虫、棉铃虫、蚜虫、玉米叶螨、各类水稻害虫、菜粉蝶类、菜蛾、甘蓝夜蛾、甲虫类（黄条跳甲、黄守瓜）、温室白粉虱、菜蚜类、蝇类以及各类果树害虫。本发明的物理电场是指将蓄电池低压直流电9-24V经过升压电路得到的高压直流电（升压后的电压范围为200V到10000V）；雾化水是指将普通水经过空气压缩式雾化器处理得到浓度为15%~85%的水雾。

本发明将电极或电极阵列置于农作物中，在电极或电极阵列上施加200V-10000V可调高压直流电形成高压物理电场，采用水雾化模块喷入水雾到电极间或电极阵列中，形成带有高压物理电场电流的水雾且水雾包围了农作物，农作物茎叶上的害虫全部受到水雾传导的高压物理电场电流的作用而被灭杀，由此来代替农药灭虫、实现农作物生产中无农药残留，保证了食品安全，也保护了生态环境。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。