PWM间歇喷雾变量喷施系统压力脉动及液压冲击综合测试

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,隔膜泵间歇性吸排液等特点会在管路中形成压力脉动,且电磁阀快速启闭会在管路中形成液压冲击,二者综合作用致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。因此,为了揭示其管路压力脉动的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并在不同隔膜泵转速、不同PWM控制信号频率和占空比下进行了压力脉动和液压冲击的综合测试研究。结果表明:随着隔膜泵转速的增加,压力脉动周期逐渐变小,幅值逐渐变大;随着PWM信号频率的增加,液压冲击和压力波动趋于压力脉动的形式,周期逐渐变小,幅值逐渐变大;而PWM信号占空比对液压冲击和压力波动的影响不明显。     

PWM变量喷施控制系统中电磁阀通径对喷雾压力的影响

PWM间歇喷雾式变量喷施过程中,电磁阀的快速启闭在管路中形成液压冲击,致使喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性发生畸变,降低了喷雾质量。为研究电磁阀通径对实际喷雾压力波动特性的影响,基于自主研制的脉宽调制间歇式喷雾变量喷施系统试验台,进行了测试试验。测试结果表明:系统压力与喷头流量一定时,随着电磁阀通径减小,压力波动均值减小,压力波动程度增大;在通径为DN15情况下,压力波动离散率≤0.002;在通径为DN10情况下,压力波动离散率≤0.01;在通径为DN6情况下,压力波动离散率呈较大幅度变化;且当系统压力发生阶跃时,电磁阀通径越小,喷雾压力波动振幅越大。     

PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试

为实现基于脉宽调制(PWM)间歇喷雾的流量调节式变量喷施控制,以DSP56F805数字信号控制器为核心,设计了一种PWM间歇喷雾式变量喷施控制器.控制器有单机和联机两种工作模式,可输出12路独立调节的PWM信号,实时检测喷雾机组前进速度、隔膜泵输入轴转速、喷杆压力和喷施流量,并采用预测比例控制方法,通过比例溢流阀在线调节喷杆压力.将控制器安装到一台经过改装的商购喷杆式喷雾机上,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并进行了系统测试.测试结果表明:PWM信号有效频率小于等于5 Hz、流量调节范围大于10,喷雾机组前进速度检测误差在±0.1 km/h范围内、隔膜泵输入轴转速检测误差在±1.5 r/min范围内、喷杆压力检测误差在±0.01 MPa范围内、喷施流量检测误差在±0.05 L/min范围内,经2 s调节后喷杆压力调节误差在±0.01 MPa范围内.     

脉宽调制间歇喷雾变量喷施系统施药量控制

采用6013型直动式高速电磁阀、TR80-05型圆锥雾喷头、DBEE6-1X/50型先导式比例溢流阀和自制的PWM变量喷施控制器,设计了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统.就隔膜泵输入轴转速、喷头位置、喷雾压力、PWM控制信号频率和占空比等因素对喷头喷雾流量的影响进行了试验测试,采用单因素线性拟合法建立了0.2、0.3和0.4 MPa喷雾压力下TR80-05型圆锥雾喷头的喷雾流量计算模型,得出了相应的施药量控制模型,并对整个PWM变量喷施系统的施药量控制性能进行了试验测试.测试结果表明:喷雾流量受喷头位置和PWM控制信号频率的影响很小,而受喷雾压力和PWM控制信号占空比的影响很大;在启用喷雾压力稳定控制功能的情况下,隔膜泵输入轴转速对喷雾流量的影响很小;在该电磁阀与喷头组合下,系统流量调节范围约为10∶1;当目标喷雾流量大于等于0.3 L/min时,喷雾流量控制误差在±4％范围内;整个系统的施药量控制误差在±6％范围内.     

电磁阀异步启闭的PWM喷雾系统设计与试验

PWM变量喷雾是国内外精准农业领域的研究热点，但PWM变量喷雾过程中电磁阀的快速启闭在管路内易形成压力脉冲，致使喷头喷雾压力发生变化，导致喷雾质量下降。为了降低压力脉冲，设计了一种相邻电磁阀异步启闭的PWM喷雾系统，由移动底盘、药箱、隔膜泵、稳压罐、PWM控制器、电磁阀及压力表等组成，通过延时控制，实现电磁阀异步启闭。在室内无风环境条件下，探究了喷雾系统电磁阀前管路内压力波动特性和沉积量分布均匀性。试验表明：与电磁阀同步启闭的PWM喷雾系统相比，电磁阀异步启闭可有效降低管路内压力峰值，不同PWM频率工况条件下，50%占空比时降幅最大，降幅最高为14%;20Hz频率条件下，异步启闭PWM喷雾的沉积量分布均匀性变异系数略高于常规连续喷雾，但均小于15%。上述结果符合喷杆喷雾机技术性能国家标准。     

基于PWM变量喷雾的单喷头动态雾量分布均匀性实验

为研究PWM变量喷雾系统的动态雾量分布均匀性特点,以胭脂红溶液为喷雾试剂,在输送带上放置矩阵式集雾穴盘收集雾滴,采用浓度-吸光度法测量雾量沉积浓度,对单个喷头分别测试了不同PWM频率、PWM占空比和喷雾压力对总体区域、喷雾前进方向和喷杆方向上雾量分布均匀性的影响。研究发现,相较于喷杆方向,PWM频率对单喷头在喷雾前进方向上的雾量分布均匀性影响更大,某一速度条件下PWM频率的最小值应至少保证喷雾的连续性,且无需过大,从而保证电磁阀的使用寿命;当PWM占空比增大到一定值使喷雾流量基本稳定时,PWM占空比的继续增大可同时提高单喷头在喷雾前进方向和喷杆方向上的雾量分布均匀性,而在PWM占空比增大到该定值之前,仅对喷雾前进方向上的雾量分布有明显影响;在雾化效果较好的前提下,喷雾压力对单喷头在喷雾前进方向和喷杆方向上的雾量分布均匀性均有较大影响,且影响效果相反,主要因为随着喷雾压力的增大,雾量更多地向喷杆方向上的两侧和喷雾前进方向上的中间聚集。     

基于卡尔曼滤波的PWM变量喷雾控制研究

构建了一套可采集测量喷头喷雾压力数据的PWM变量喷雾实验平台,通过喷头压力与流量关系特性,经卡尔曼滤波算法得出喷雾瞬时流量数据,并对其积分得到喷雾流量。设计了一种自动分段线性拟合方法将滤波后得到的喷雾流量与PWM信号占空比相关联,最终建立PWM喷雾流量模型。在喷雾压力为0.2、0.3和0.4 MPa条件下,对各喷雾流量模型进行喷雾流量控制精度实验,实验表明3种压力条件下所建立的PWM喷雾流量模型决定系数R2均在0.995以上,喷雾流量控制误差在±6%范围内,说明该方法可以为快速、在线建立喷雾控制模型提供参考。     

PWM变量喷施压力稳定控制系统

0引言常规机动农药喷施作业无法因地制宜、按需施药,变量喷施技术因其可根据施药区域病虫草害情况按需施药,提高农药的有效利用率成为了施药技术重要的发展方向[1-3]。变量喷施技术主要分压力调节式、浓度调节式和PWM间歇喷雾流量调节式3种[4],PWM间歇喷雾流量调节式动态特性好、控制精度高,具有更加广阔的应用前景[5-7]。     

支持地址自设定的喷雾机喷头流量总线监测系统设计

针对现有宽幅喷杆喷药机多喷头堵塞监测扩展性差的问题，研制了一种自动地址设定的喷药机喷头流量总线监测系统。以STM32F030F4为主控核心，设计了基于RS-485软件地址自设定、喷雾流量总线传输的控制器，并开发了上位机软件，完成多路流量信息实时监测和总线挂载模块的地址自动设定。为了验证系统地址自动设定可靠性，开展了地址自设定成功率试验，结果表明：当总线挂载最多5个设备时，3次地址自设定的成功率达到100%;开展了喷头流量监测精度试验，结果表明：LICHENG 110 04 VP、DG9503EVS和XR8002VS 3种类型喷头，在0.3MPa和0.4MPa两种压力下，系统流量监测总体准确率平均值为94.51%,流量监测准确率最大偏差小于等于10%,流量监测准确率标准差在2.49%～4.09%范围内波动，证明了系统具有较好的流量监测稳定性。进行了宽幅喷杆喷药机喷头堵塞监测田间性能试验，结果表明：系统同时监测20个喷头流量，在0.4、0.5、0.6MPa下，对喷头堵塞位置和个数的监测准确率为100%。研究结果可为宽幅喷杆喷药机喷头流量独立精准监测的研究提供一种可行的解决方案。     

基于PWM的电控精量喷雾控制系统设计与试验

针对现有变量喷雾系统精准化程度低、农药有效利用率低等问题,设计一种基于PWM的电控精量喷雾控制系统。该系统以PIC18F258单片机为核心,主要由上位机、喷雾控制器、电子开关、电控喷嘴体组成。采用HMI串口屏作为上位机,接收用户设置的喷药量,通过CAN总线通讯实时发送到喷雾控制器;喷雾控制器根据接收的施药量计算出对应喷头的PWM占空比,实时调节各个喷头单位时间的通断时间,从而实现喷头的独立控制。为验证系统控制的精确性,在脉冲频率为10 Hz,系统压力分别为0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa时,测量喷雾系统在单个周期内的喷雾时间、系统响应时间以及不同占空比下的喷头流量。试验结果表明：在系统压力分别为0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa下,喷头流量与PWM占空比之间均为线性关系,线性拟合度均大于0.95。电控喷嘴体通断时间误差最大值分别是2.5 ms、2.98 ms、2.9 ms,相对误差最大值分别是6.6%、6.6%、6.8%,RMS误差分别为2.37 ms、2.54 ms、2.27 ms,喷雾系统最大响应时间分别为0.179 s、0.176 s、0.167 s。     

面向可持续灌溉农业发展的涝渍盐碱管理

发展可持续灌溉农业是实现全球粮食安全、维持民众生计的必要保障条件之一,但因灌溉诱发的农田涝渍盐碱协同危害却对作物生长及产量产生直接和间接影响,严重制约灌溉农业生产力水平,带来农田生态环境负效应.文中在对灌溉诱发的涝渍盐碱共存形成机制、作物生长和土壤特性对涝渍盐碱的响应、涝渍盐碱对作物产量的影响进行综述基础上,从排水、用水、灌溉、土壤、作物、社会经济等各种涝渍盐碱管理途径入手,阐述相关的治理措施与技术应用效果,围绕“节灌、减排、控盐、增效”的面向可持续灌溉农业发展的涝渍盐碱管理目标,从涝渍盐碱共存机制研究、涝渍盐碱共存状况监测评价、涝渍盐碱治理技术组合及集成模式研发、涝渍盐碱危害风险分析与评估等层面上,提出相应的主要研究内容与重点.     

农业拖拉机关键技术发展现状与展望

拖拉机作为农业装备的核心,其技术发展水平体现着国家农业机械化程度和农业现代化发展水平。近年来,拖拉机在广泛应用新技术的同时,不断涌现出新结构和新产品,技术含量不断提高,产品性能持续增强。本文分析了当前国内外拖拉机产品的技术发展情况,以及农业拖拉机实现自动化、智能化和信息化的紧迫性和必要性;归纳了拖拉机在发动机排放控制、新能源应用、动力换挡、无级变速、悬浮前桥、驾驶室、电液悬挂、电子控制、总线网络以及整机信息化等关键技术方面的最新研究进展,结合产品应用阐明了各系统相关技术的基本原理和特点;最后,纵观拖拉机技术发展历程,结合我国国情,对农业拖拉机技术的未来发展方向进行了总结和展望,提出在互联网高速发展的时代,云计算、大数据、物联网开始与农机装备制造业相结合,集高效、节能、环保、智能为一体的精准农业系统代表了未来农业生产的新型模式,智能拖拉机作为精准农业系统中的重要节点,其智能感知、智能决策、高效驱动以及远程管控技术将成为技术发展的未来方向。     

排灌泵站离心泵磨损失效分析及对策

离心泵在抽取介质的过程中,容易发生离心泵磨损失效的现象.为此,从理论上阐述了离心泵磨损失效的机理;从砂粒特性、材料金相组织及水泵运行工况角度,分析了影响离心泵磨损失效的各种因素;并结合排灌泵站多年运行实践和维修经验,重点在结构设计、合理选材、表面热处理、非金属涂层防护、合金粉末喷焊和补焊等几个方面,提出了防止离心泵过早磨损失效的技术措施,减少了离心泵过流部分磨损,以提高其有效的使用寿命.     

基于Micro-CT的玉米籽粒显微表型特征研究

植物显微表型主要是指植物组织、细胞和亚细胞水平的表型信息,是植物表型组学研究的重要组成部分.针对传统籽粒显微性状检测方法效率低、误差大且指标单一等问题,本研究利用Micro-CT扫描技术对5种类型11个品种玉米籽粒开展显微表型精准鉴定研究.基于对CT序列图像的处理解析,共获取籽粒、胚、胚乳、空腔、皮下空腔、胚乳空腔和胚...     

农机远程智能管理平台研发及其应用

本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题,首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则：专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则,本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下,平台部分关键技术的实现方法,包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等,并提出了以地块为核心的管理平台建设思路;同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。     

中国节水灌溉装备与技术发展展望

分别从灌排设施、灌排管理体制和投资政策3个方面,回顾了中国灌溉排水70 a以来所取得的成就.随着灌溉面积增大,灌排设施极大提高了中国粮食产量和农业生产能力;灌排管理体制发生巨大变化,由农民集体管理为主转化为骨干工程国家事业单位管理为主,促进了灌排工程快速发展和良性运行;投资政策有效地服务了水利基本建设.但目前中国依旧存在灌溉用水利用率较低、水肥一体化灌溉农田占比较低和灌溉系统信息化程度较低等问题,与高质量的农业生产发展还有很大的距离.结合国家粮食与生态保障的战略需求,分别从大中型灌区节水改造、水肥一体化节水灌溉装备与技术和喷滴灌、管道输水灌溉和泵站改造方面,提出了中国节水灌溉装备与技术的未来机遇和挑战.为了促进中国节水灌溉行业发展,加强灌排装备的理论研究和自主创新,发展高效、节能和环保的技术和产品,提高产业信息化、智能化和网络化,是实现农业现代化生产建设的必然趋势.     

我国设施种植业从机械化到智能化的发展及思考#br#

设施农业是现代农业主要发展方向，对推动乡村全面振兴和农业农村现代化具有十分重要的意义。通过分析近年来我国设施种植业类型、规模、产业布局、配套设施情况，从机械化、信息化和智能化三方面总结我国设施种植业阶段性特征，阐述各阶段的技术研究及应用情况。针对目前存在的配套装备应用参差不齐、技术创新驱动较弱、产业布局分散等发展短板，结合数字技术应用需求，提出精准补短提质增效、聚焦关键技术突破、实现规模化发展、加速数字化转型等促进设施种植业发展的对策建议，为设施种植业高质量发展提供技术支持。     

基于深度学习的多种农产品供需预测模型

为进一步提高农产品供需过程模拟与估算精度,本研究以自1980年以来国家级和省级的大量农业数据作为样本,充分考虑农产品品种、时间、收入、经济发展等因素影响,构建基于深度学习长短时记忆神经网络（Long Short-Term Memory Neural Network,LSTM）的多种农产品供需预测模型。模型在充分考虑机理性约束条件的前提下,利用深度学习算法在非线性模型分析预测中的优势,对稻谷、小麦、玉米、大豆、猪肉、禽肉、牛肉、羊肉、水产品等9种主要农产品供需进行分析预测。将基于本模型的2019—2021年产量预测结果与国家统计局公布数据进行对比验证,三年平均预测准确率96.98%,表明本研究构建的预测模型能够高效地反映隐性指标变化对预测结果的影响。该模型可以通过及时地监测农业运行数据,为多区域、跨期的农业展望工作提供智能化技术支持。     

俄罗斯沙棘良种实生子代适应性初步分析

从俄罗斯引进22份第三代沙棘良种种子，分别在黑龙江绥棱和内蒙古东胜播种育苗，开展不同品种实生子代适应性对比分析。一年的试验初步表明，平均出苗率较高的5个品种依次为：俄实09〉俄实04〉俄实18〉俄实21〉俄实05；平均株高靠前的5个品种依次为：俄实15〉俄实04〉俄实01〉俄实20〉俄实05。     

潜水泵腐蚀因素分析与研究

在排灌站中普遍存在着潜水泵腐蚀失效的现实问题,潜水泵机组的腐蚀给排灌站带来了较大的维修工作量和费用.为此,结合黄石花湖排灌站潜水泵腐蚀失效实例,理论上分析了腐蚀失效的机理,即发生电化学腐蚀的3个阴极反应过程.从输送介质的pH值、温度、流速、含盐浓度、微生物含量、异种金属组合及介质磨损等角度,详细地分析了影响潜水泵腐蚀的各种因素;并结合现代防蚀技术,在合理选择材质、制造工艺、化学热处理、表面处理与防护等方面提出了防止潜水泵腐蚀的几项可行性技术措施.