一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置及方法与流程

本发明涉及设施农业智能装备，尤其涉及一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置及方法。

背景技术：

1、番茄属于典型的自花授粉作物，其花粉通常被封闭于花药内部的管状结构中，不易自然散出；在授粉过程中，需要外界机械作用或振动动力，使花药发生形变或振动，从而释放花粉并落至柱头完成授粉。目前设施农业中番茄授粉方式主要包括熊蜂授粉、人工机械振动授粉以及气流辅助授粉等方式。

2、但是，依赖熊蜂等生物授粉方式，受环境条件限制强，难以适应高度可控的设施农业环境；人工机械振动方式存在接触式操作效率低、劳动强度大及花序损伤风险；连续气流授粉方式仅能产生花序摆动，无法形成稳定、可控的振动，导致花粉释放效率不稳定；并且，现有授粉方式缺乏对花序振动过程的可调控动力学控制机制。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置及方法，旨在解决现有授粉装置无法高效、稳定的实现花粉释放与授粉过程的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，包括：

4、手柄组件，用于控制所述番茄授粉装置的启停及工作模式切换；

5、气源组件，与所述手柄组件的一端连接；所述气源组件用于提供连续气流；

6、脉冲控制组件，与所述气源组件背离所述手柄组件的一端连接；所述脉冲控制组件用于将所述连续气流调制为周期性脉冲气流；

7、混气缓冲组件，与所述脉冲控制组件背离所述气源组件的一端连接；所述混气缓冲组件用于对所述周期性脉冲气流进行压力整形；

8、喷嘴组件，与所述混气缓冲组件背离所述脉冲控制组件的一端连接；所述喷嘴组件用于将压力整形后的周期性脉冲气流定向作用于番茄花序。

9、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述手柄组件包括手柄壳体、启停开关、进气装置、脉冲调节旋钮、控制电路板、电源指示灯、电源模块和电池仓盖；所述进气装置、所述启停开关、所述脉冲调节旋钮、所述控制电路板、所述电源指示灯、所述电源模块和所述电池仓盖从上至下依次设置于所述手柄壳体内部；

10、其中，所述进气装置、所述启停开关、所述脉冲调节旋钮、所述控制电路板、所述电源指示灯和所述电源模块之间通过线束电连接。

11、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述气源组件包括气源壳体，以及通过固定支架设置于所述气源壳体内部的气泵；所述气泵设有进气口和出气口，所述进气口处设有过滤组件；所述进气口与所述进气装置相连。

12、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述脉冲控制组件包括阀体固定座、设置于所述阀体固定座上方的电磁阀、设置于所述阀体固定座下方的进出口阀组、脉冲宽度调制控制模块、驱动电路板以及与所述驱动电路板电连接的脉冲信号输入端。

13、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述进出口阀组设有进气接口和出气接口；所述进气接口与所述气源组件通过管道连接，所述出气接口与所述混气缓冲组件通过管道连接；

14、所述脉冲信号输入端、所述驱动电路板、所述脉冲宽度调制控制模块和所述电磁阀依次通过线束电性连接；所述脉冲信号输入端与所述手柄组件的脉冲调节旋钮通过连接线束连接。

15、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述混气缓冲组件包括混气缓冲壳体、设置与所述混气缓冲壳体内部的缓冲腔体，以及用于将所述混气缓冲壳体的两端分别与所述脉冲控制组件和所述喷嘴组件进行连接的固定法兰；所述缓冲腔体包括沿脉冲气流流向设置的缓冲部、整流网和导流板。

16、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述喷嘴组件为单喷嘴结构或多孔阵列喷嘴结构。

17、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其中，所述单喷嘴结构的喷嘴出口直径为5mm-8mm；所述多孔阵列喷嘴结构的喷孔数量为9-12个，单个喷孔直径为1mm-2mm。

18、一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉方法，包括步骤：

19、获取番茄花序的位置；

20、利用所述基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置对所述番茄花序施加脉冲气流，完成番茄授粉。

21、所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉方法，其中，所述脉冲气流的参数包括：脉冲频率为10hz-50hz、喷射风速为0.5m/s-1.5m/s、单次作用时间为1s-3s、喷嘴与花序的作用距离为150mm-400 mm。

22、有益效果：本发明提供一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置及方法，基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置包括：手柄组件，用于控制所述番茄授粉装置的启停及工作模式切换；气源组件，与所述手柄组件的一端连接；所述气源组件用于提供连续气流；脉冲控制组件，与所述气源组件背离所述手柄组件的一端连接；所述脉冲控制组件用于将所述连续气流调制为周期性脉冲气流；混气缓冲组件，与所述脉冲控制组件背离所述气源组件的一端连接；所述混气缓冲组件用于对所述周期性脉冲气流进行压力整形；喷嘴组件，与所述混气缓冲组件背离所述脉冲控制组件的一端连接；所述喷嘴组件用于将压力整形后的周期性脉冲气流定向作用于番茄花序。本发明利用所述基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置通过脉冲气流对花序施加周期性气动力，无需机械接触即可实现花粉释放，避免了接触式授粉对花序造成的物理损伤，实现非接触式振动授粉机制；相比连续气流仅产生摆动效应，本发明通过周期性气流动力形成稳定振动响应，提高花药内部花粉释放效率及授粉一致性；同时，可通过调节脉冲效率、气流强度及作用时间，实现对花序振动状态的可控调节，从而适配不同品种及不同生长阶段的番茄授粉需求，实现可调控动力学授粉过程；并且，本发明所提供的番茄授粉装置不依赖生物授粉源，能够在封闭或高度调控的温室环境中稳定运行，适用于规模化设施农业生产；另外，该装置采用模块化气动结构设计，可通过气泵。电磁阀及喷嘴组件实现，易于手持设备或自动化系统集成，使得装置结构简单、易于工程化实现。

1.一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述手柄组件包括手柄壳体、启停开关、进气装置、脉冲调节旋钮、控制电路板、电源指示灯、电源模块和电池仓盖；所述进气装置、所述启停开关、所述脉冲调节旋钮、所述控制电路板、所述电源指示灯、所述电源模块和所述电池仓盖从上至下依次设置于所述手柄壳体内部；

3.根据权利要求2所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述气源组件包括气源壳体，以及通过固定支架设置于所述气源壳体内部的气泵；所述气泵设有进气口和出气口，所述进气口处设有过滤组件；所述进气口与所述进气装置相连。

4.根据权利要求1所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述脉冲控制组件包括阀体固定座、设置于所述阀体固定座上方的电磁阀、设置于所述阀体固定座下方的进出口阀组、脉冲宽度调制控制模块、驱动电路板以及与所述驱动电路板电连接的脉冲信号输入端。

5.根据权利要求4所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述进出口阀组设有进气接口和出气接口；所述进气接口与所述气源组件通过管道连接，所述出气接口与所述混气缓冲组件通过管道连接；

6.根据权利要求1所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述混气缓冲组件包括混气缓冲壳体、设置与所述混气缓冲壳体内部的缓冲腔体，以及用于将所述混气缓冲壳体的两端分别与所述脉冲控制组件和所述喷嘴组件进行连接的固定法兰；所述缓冲腔体包括沿脉冲气流流向设置的缓冲部、整流网和导流板。

7.根据权利要求1所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述喷嘴组件为单喷嘴结构或多孔阵列喷嘴结构。

8.根据权利要求7所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉装置，其特征在于，所述单喷嘴结构的喷嘴出口直径为5mm-8mm；所述多孔阵列喷嘴结构的喷孔数量为9-12个，单个喷孔直径为1mm-2mm。

9.一种基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉方法，其特征在于，包括步骤：

10.根据权利要求9所述的基于脉冲气流诱导花序振动的番茄授粉方法，其特征在于，所述脉冲气流的参数包括：脉冲频率为10hz-50hz、喷射风速为0.5m/s-1.5m/s、单次作用时间为1s-3s、喷嘴与花序的作用距离为150mm-400 mm。