基于Zigbee的多节点管道喷雾压力控制系统研究

喷雾压力是衡量喷雾效果的重要指标之一。为此,针对山地果园现有管道喷雾系统(简称单节点系统)不控制压力和药液量的输出或只控制药液泵出药口压力的问题,设计了一种管道喷雾多节点药液压力控制系统(简称多节点系统)。该系统以单片机为核心,在喷雾管道上部署多个Zig Bee无线压力发送节点,采用Zig Bee无线模块进行通信,监测各节点药液压力。控制系统采用比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)算法控制变频电动机的转速,从而改变药液泵的药液量输出,以控制整个喷雾管道内的药液压力。试验结果表明:该系统在0. 6～1. 6MPa的压力范围内,单节点系统节点压力方差为0. 050～0. 31,压力吻合度为62.67%～65. 93%;多节点系统节点压力方差为0. 000 70～0. 003 5,压力吻合度为98. 29%～99. 85%。研究结果解决了现有管道喷雾对药液压力缺乏有效控制的问题,提高了喷雾效果,具有较高的推广应用价值。     

管道自动顺序喷雾架设计及喷雾有效性试验

管道自动顺序喷雾可解决果园种植管理中病虫害防治作业劳动强度大、效率低及人工喷药中的安全问题。为此,设计了管道自动顺序喷雾架的主体支撑部分及喷头支撑与定位部分,并以满足喷头雾滴范围既能覆盖果树树冠且不能喷在树冠外边为原则,对喷头的布置方式进行了定量的设计及计算。以管道自动顺序恒压喷雾系统为试验平台,在梅州柚子园进行了雾滴穿透性及有效性的田间试验。试验结果表明:树冠的前冠面、中膛、后冠面都有雾滴附着,喷雾有效率分别为88.9%、100%、83.3%;雾滴沉积量分别为0.032、0.033、0.029mL。通过试验,测试了果园管道自动顺序喷雾系统的性能及喷雾效果,为果树病虫害防治减量施药提供了新方法,为管道自动顺序喷雾架的优化和喷头布置的优化提供了参考。     

广东省山地果园机械化现状与发展思考

广东省以山地丘陵为主的果园道路崎岖,小型、微型农用机械都无法正常抵达,适用于平原区域的农业机械更难以发挥作用,导致生产管理劳动强度大,生产效率低。因此,推动山地果园机械化对提高果园生产效率、降低劳动强度、增加果农收入、实现山地果园可持续发展具有重要意义。为此,阐述了广东省山地果园中修剪机械、施肥机械、灌溉机械、喷雾机械、采摘及运输机械的使用现状,指出了在山地果园机械化进程中存在的问题,并从加强山地果园基础建设、重视山地果园机械的研发及强化农机服务推广体系等角度,提出了广东省山地果园机械化的发展思路及对策,为广东省山地果园机械化的推广与发展提供参考。     

山地管道恒压喷雾中喷雾压力和孔径对雾滴粒径的影响

为提高农药利用率,研究山地果园管道恒压喷雾系统中喷雾压力和孔径对雾滴粒径参数的影响,利用激光粒度仪,测量3种孔径空心圆锥雾喷头在8种压力下的6种雾滴粒径参数数据,分析各粒径级雾滴的分布情况,给出雾滴粒径大小及其随压力和孔径的变化趋势,进行了雾滴参数的多元线性回归,建立基于压力的雾滴参数模型。结果表明:粒径大于100μm的雾滴(小于0.3%)和粒径为0~20μm的雾滴(小于0.5%)可忽略不计,雾滴粒径主要分布于20~40μm(79.5%~92.8%);雾滴均较细小,全部为气溶胶;孔径越小,压力越大,雾滴越细小;6种雾滴粒径参数与孔径和压力均有良好的二元线性关系(R2分别为0.928、0.956、0.949、0.949、0.889和0.815);6种雾滴粒径参数均随压力呈二次多项式变化规律,决定系数R2均达到了0.894以上。研究结果对山地果园管道恒压喷雾中喷头的选型、喷雾压力的调整及喷雾效果的优化有重要参考意义。     

农用喷头雾滴粒径对液体黏度的响应

目的 研究农药不同黏度对喷头雾化特性的影响,为农业喷雾施药技术提供理论参考。方法 配制不同质量分数的甘油溶液替代农药试剂进行研究,将喷头喷雾区域网格化,使用粒子动态分析仪测量喷雾区域不同位置处的雾滴参数,利用SPSS分析轴心方向和径向雾滴粒径的分布规律。结果 在喷头喷雾区域轴心方向上,雾滴算术平均直径、雾滴体积平均直径及雾滴索尔特平均直径呈现出先变小然后逐渐变大的规律,外界空气阻力的扰动作用使喷射出的液体表面形成一定模式的表面波,随着距离增大波幅变大,波峰被撕裂下来,破碎成小雾滴,而后在重力的作用下雾滴间发生碰撞聚合,雾滴粒径逐渐变大;喷头喷雾区域径向上,雾滴近似于对称分布,雾滴粒径呈现出中间小两边大的特点,随着径向距离增大雾滴粒径逐渐增大;通过SPSS分析得出,轴心方向上,轴心距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.531、0.795;在喷雾区域径向上,径向距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.932、0.328。结论 在一定程度上,黏度较大的液体具有一定的防止漂移效果;液体黏度改变对轴心方向上雾滴粒径影响效果显著;在喷头径向上,距离的改变对雾滴粒径大小影响显著。     

宽喷幅风送式喷雾机在果树冠层中喷雾有效性及雾滴穿透性试验研究

风送式喷雾可以有效地抵御自然风的干扰,减少雾滴的漂移,其喷雾有效性及雾滴的穿透性直接影响着喷雾机的喷雾性能.以宽喷幅风送式喷雾机为试验平台,用0.1％的罗丹明B为示踪剂,对靶标树进行了喷雾试验,研究宽喷幅风送式喷雾机雾滴沉积的有效性与穿透性.结果表明:喷雾雾滴在树冠前冠面及内膛均有较高的效率,在靶标树的前冠面、中膛、后冠面和距离树冠后方10 cm的外截面等4个截面上都有雾滴沉积,喷雾有效率分别为100％、86.2％、48.3％和62.1％;树冠前冠面、中膛、后冠面雾滴沉积量分别为0.028、0.007、0.003 mL,树冠前后地面上有明显的雾滴沉积,地面采样点上的沉积量分别为0.044、0.031 mL;喷雾过程中气流在靶标树两边存在绕流是引起树冠后方雾滴沉积的原因,关闭处于喷口下方的喷头可以减少雾滴在地面上的沉积.     

农药喷雾作业中在线混药技术及展望

在线混药是安全、可靠、高效使用农药和消除农药残留对环境污染的有效途径。为此,回顾和整理了国内外关于在线混药技术研究的成果与相关文献,总结了在线混药技术的研究视角、研究方法和最新进展。总体而言,国外对在线混药技术的研究较早,主要体现在农药直接注入系统的应用和成熟的混药浓度检测方法等方面;国内对在线混药技术的研究虽已取得一些成果,但在生产应用中还具有一定的局限性,存在混药比过大且不稳定、混药浓度检测方法不成熟等诸多问题。根据国内外在线混药技术的发展情况,指出该技术在我国山地果园管道喷雾中的应用存在空白,为在线混药技术在山地果园管道喷雾的进一步研究提供理论和技术支持。     

基于PSTN和PLMN的果园泵房智能监控系统

为解决果园泵房偏僻、难以防盗且需人工操作灌溉与喷雾设备的问题,设计了果园泵房智能监控系统。该系统以单片机为核心,结合双音多频远程数据传输技术,实现了电话拨号报警和远程控制两大功能。在选定果园对系统进行实地测试,系统功能成功率为96.5%,报警平均响应时间为4.58 s,远程控制平均响应时间为23.27 s,每次通信成本为通话费用。试验结果表明,该系统能实现其设计功能,满足果园泵房内防盗和远程控制灌溉与喷雾设备的要求。     

果园管道恒压喷雾雾滴均匀性试验与分析

雾滴均匀性是衡量喷雾效果的重要指标之一,探索管道恒压喷雾中压力和孔径对空心圆锥雾喷头雾滴均匀性的影响具有重要意义。通过喷雾性能综合试验平台,利用激光粒度仪,测量管道恒压喷雾中3种孔径空心圆锥雾喷头在8种压力下的5种雾滴均匀性参数数据,获得雾滴累积分布,分析雾滴的分布和均匀性。结果表明,在本试验压力范围(0.70~1.40 MPa)下,雾滴粒径较一致,雾滴较均匀;当压力大于0.80 MPa时雾滴均匀性很好;压力越大、孔径越小,雾滴越均匀;D20 μm的雾滴(均小于0.538%)和D≥100 μm的雾滴(均小于0.325%)可忽略不计,主要为D60 μm的雾滴(90.132%~99.234%),扩散比为0.893~0.916;5种均匀性参数均随压力呈二次多项式变化规律,R2均在0.984以上;5种均匀性参数与孔径和压力均有良好的二元线性关系(R2分别为0.952、0.952、0.937、0.850和0.831)。结果验证了管道恒压喷雾装置有助于提高雾滴均匀性,对管道恒压喷雾中喷头的选型、喷雾压力的设置及喷雾效果的优化有重要参考意义。     

果园柔性对靶喷雾装置设计与试验

为确定果园柔性对靶喷雾装置的喷雾控制策略,并测定对应方式下不同树冠直径的雾滴沉积率,该文使用自制的果园柔性对靶喷雾机样机,用连续喷雾方式以及3种不同控制方式的对靶喷雾对株距为4 m、树高为1.7 m、树冠直径为1.1 m的模拟靶标进行了喷雾试验,测定了对应方式下的靶标上的雾滴沉积率。试验结果表明,连续喷雾方式下的雾滴沉积率为40.3%;3种对靶喷雾方式下的雾滴沉积率分别为50.4%、77.8%、86.0%,均高于连续喷雾方式下的雾滴沉积率,由此选定了对靶喷雾方式Ⅲ作为果园柔性对靶喷雾装置的喷雾控制策略。在对靶喷雾方式Ⅲ控制策略下,对株距为4 m、树高为1.7 m、树冠直径为2.1 m的模拟靶标进行了对靶喷雾试验,测得其雾滴沉积率为88.4%;同时发现无靶标区域内的雾滴沉积量明显小于模拟靶标区域,雾滴沉积的对靶特性明显;在模拟树冠中间区域的雾滴沉积量均高于模拟树冠边缘区域,符合实际果树树冠对药液的需求。该研究为进一步提高柔性对靶喷雾装置的雾滴沉积率和优化其喷雾技术参数提供参考。