山地果园管道自动喷雾系统设计与试验

基于管道的自动喷雾技术及设施可以解决山地果园植保作业中喷雾作业效率低、劳动强度大、移动式喷雾机械难以进入的问题。本研究设计了适用于山地果园的管道自动喷雾系统,主要包括喷雾首部、喷雾管道、自动喷雾控制器及喷雾小组等结构,计算了山地果园管道药液压力损失,研制了自动喷雾控制器,并开发了控制程序。喷雾作业时,喷雾首部将药液经管道引入果园,利用自动喷雾控制器控制电磁阀,逐次打开或关闭喷雾小组,实现手动控制或自动控制喷雾。为确定电磁阀持续开通时间,进行了喷雾有效性试验。结果表明,控制喷雾小组的电磁阀持续开通8 s即可保证喷雾的有效性;采用这种管道自动喷雾设施的喷雾作业效率为2.61 hm²/h,与人工喷雾相比,提高了喷雾作业的效率。本研究可为山地果园的喷雾技术及智能施药设施的研发提供参考和思路。     

基于BOOST电路的电磁阀流量控制器设计与试验

精准施药过程中变量喷雾电磁阀对流量的控制起着至关重要的作用。为了提高电磁阀工作的线性区间,设计了由单片机、脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)发生器和电磁阀驱动电路组成的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀的电感特性,将BOOST电路和传统的电磁阀驱动电路相结合,为储能电容提供高电位电能。采用双电压驱动的电磁阀,无需额外的电源电压转换电路,通过对电磁阀高频通断工作模式的精准控制,实现了高电压打开、低电压高频率维持导通,关闭时快速释放能量。测试了改进前后不同压力(110、180、250、320、390 k Pa)和不同占空比(3%～97%)下的流量。结果表明,5种压力下,改进后的流量线性区间分别从10%～92%、10%～92%、10%～92%、10%～92%、8%～92%提高至4%～92%、4%～94%、4%～94%、4%～94%、3%～94%。与未改进的方法相比,设计的基于BOOST电路的电磁阀流量控制器适用于更宽范围的流量线性区间。     

一种智能喷药车控制部分设计

基于单片机控制的智能喷药车控制系统,对自动控制部分进行设计,分为上位机和下位机两部分。上位机主要功能是进行果树植株图像的采集和处理。下位机主要根据上位机的植株信息,驱动电磁阀调整工作台方位,通过电磁单向阀控制喷药液压系统执行喷雾,从而实现自动对靶喷雾。     

基于STM32的植株缺素水肥调节系统的设计与试验

设计了基于STM32单片机的水肥调节系统,该系统通过控制不同电磁阀开度实现不同元素水肥配比的调节。以生菜为例研究在其他元素水肥配比正常浓度的情况下,调节控制钾肥浓度的电磁阀开度,使得不同生菜对照组在具有不同钾肥浓度下生长,对比研究不同钾肥浓度与生菜叶片面积和植株高度的关系,从而得到电磁阀开度调整策略,实现水肥配比的精准调节。      

自动浇花系统实验装置的研制与应用

针对吉林大学植物科学学院5个涉农非机械专业学生对机械理解掌握困难、花卉在较长时间无人浇水出现干死的现状,研制了自动浇花系统实验装置,利用土壤湿度指标作为实验装置中电机水泵总成启动或停止、电磁阀开启或关闭的开关,实现自动浇花。该实验装置在本科生实验教学中的有效应用,培养了学生的实践动手能力、分析问题解决问题的能力、创新思维能力和学科交叉的科研意识;在现实生活中的应用有效解决了因出差、旅游、探亲访友等情况下,办公室、庭院、家庭等地所养的花卉被干死的问题;同时,该实验装置还可应用到温室、果园、旱地和草坪等地,实现精准浇灌,省时省力,提高经济效益和社会效益。      

汽车鼓式制动器冷却能力自控装置的研究

设计了鼓式制动器冷却能力自控装置,水泵采用直流电动机驱动,水泵转速和电磁阀开闭频率都由单片机控制,实现了冷却能力的自动调节。电动机调速采用PWM电控器,建立了其控制模型。将此电控装置在制动试验台上进行了试验研究。结果表明:该冷却装置可将摩擦片的温度控制在310℃以内,有效防止制动器的热衰退。     

温室果蔬高效风送施药车设计

温室垄行种植果蔬施药装备短缺,目前仍多采用背负式喷雾器逐行递株施药,存在劳动强度大、工作效率低、损伤作物及化学药剂对作业人员危害大的问题。针对以上问题,设计了温室果蔬高效风送施药车,该施药车主要由轨道式移动平台、电能输送装置、升降喷雾装置和基于PLC的控制系统组成,具有温室内长距离行驶、定点启停、供电电缆自动收放和风力雾化药液并吹送至作物冠层的功能。工作过程中,移动平台搭载喷雾及电能输运装置沿轨道行驶,电缆随平台移动同步收放,保证电能供给,移动平台于作物冠行处停止;风机、主路电磁阀和水泵工作,喷头沿作物冠层高度方向匀速移动,对整行喷雾完成时喷头关闭,平台移动至下一作物冠行,重复上述操作。本设计实现了在温室垄行种植模式下,施药车自动远距离、大面积施药功能,提高了温室施药效率,避免了化学药剂对温室管理人员造成伤害。     

玄关灯启停自动控制装置的设计研究

文章设计出了玄关灯启停自动控制装置。该装置通过在门框架内设置启停控制盒,并通过活动连杆控制触点的开断,实现了玄关灯自动打开和关闭的控制。该装置具有结构原理简单、成本低廉、使用方便、节约电能等特点,具有一定的应用价值。     

智能山地分区精准滴灌及数据处理系统的研究

为践行复杂山地精准农业,针对复杂的地貌和节水灌溉工程中能源消耗高、人力资源短缺及水资源浪费等现象,采用太阳能作为系统的主要能源供给,根据山地坡度、高差不同,对应滴灌系统流量、压力设计不同,实时按需精准灌溉。为实现远程监控,设计了远程控制通讯模块,各分点采集到的土壤含水率由Zig Bee网络传输到汇聚节点,通过单片机控制;当土壤含水率低于所设置的下限值或高于所设置的上限值时,自动进行电磁阀的开启与关闭,同时利用GSM网络将提示信息发送到用户手机,达到实时灌溉和监控的目的。试验结果表明:研究达到了有效节约水资源、人力资源及滴灌系统功耗的目的,为促进我国农业快速发展提供重要的参考。     

基于ZigBee的农田智能节水灌溉系统的设计

针对农田灌溉中管理粗放、信息化和智能化程度低、灌溉水利用效率不高的问题,研究设计一个基于ZigBee无线网络的智能节水灌溉系统。系统采用CC2530无线收发模块,将土壤含水量经LPC932单片机处理后传送到PC终端,用户可查看并根据所监测土壤含水量与灌溉临界值判别的结果决定是否自动打开和关闭电磁阀实施实时灌溉。该系统具有采集数据准确、组网快、成本低、功耗低等特点,成功实现农田智能节水灌溉。     

低功耗滴灌控制器的设计

针对丘陵地区的农田作业,设计一款由微电子电路与脉冲式电磁阀组成的滴灌控制器。本控制器由12 V碱性干电池供电,通过脉冲式电磁阀开关控制滴灌的启停,从而实现滴灌功能。滴灌的计时设定功能包含自动和手动两种不同模式,使用者可根据需求自行切换。滴灌功能的启停、间隔时间和持续时间可通过按键调整,操作直观简便。利用可调数字电表进行功耗测试,结果表明,控制器的最低启动电压为4.4 V,当电压大于5.0 V时,控制器可以稳定工作,静态电流约为50 mA,工作电流为870 mA。在实际应用中,电池可持续使用约30 d。     

自动灌溉施肥模式对温室黄瓜产量及水肥利用的影响

为了探寻日光温室天津地区适宜的自动化灌溉施肥制度,以秋冬茬黄瓜为试材,以传统手动简易灌溉施肥模式为对照,研究了基于黄瓜需水需肥规律的自动灌溉施肥模式对黄瓜产量及水肥利用率的影响。结果表明:与手动灌溉施肥相比,自动灌溉施肥可节水22.4%,节肥30.4%;在保证黄瓜正常生长的基础上,显著提高黄瓜单果重以及产量,商品瓜的产量提高11.1%,灌溉水利用率和肥料偏生产力分别提高43.6%和60.0%。因此,自动化灌溉施肥设备依据温室黄瓜需水需肥规律进行水肥管理可以作为黄瓜产量改善及水肥资源高效利用的有效途径之一。     

自动化控制在滴灌工程中的应用

滴灌工程控制系统按照运行方式的不同可以分为三类,即手动控制、自动控制以及智能控制等.其中自动化系统的优点最为突出,所以针对大面积灌区而言,滴灌自动化控制系统比较适用.文章就针对滴灌工程中的自动控制系统的应用展开讨论.     

履带式联合收获机全向调平底盘设计与试验

针对履带式联合收获机在不平坦地表作业时,车体随地形起伏而倾斜,造成作业效率降低、驾驶员舒适性变差、安全性降低的问题,设计了一种履带式联合收获机全向调平底盘。该底盘由上架、下架、升降机构和电液控制系统组成,可实现联合收获机底盘倾斜时的自动与手动调节,纵向调节范围为-5°~7°,横向调节范围为-6.5°~6.5°,底盘最大提升高度为130mm。阐述了全向调平底盘的工作原理、电液控制系统结构与调平控制策略,进行了针对底盘性能的静态与动态调平的验证试验。静态调平试验对底盘前最低、后最低、左最低、右最低、左前最低、右前最低、左后最低、右后最低8种倾斜状态进行调平,结果表明,自动调平系统最长调节时间为8.2s,平均调节时间4.2s,倾斜度调节误差最大值为0.67°。动态调平试验针对自动调平控制、手动调平控制和固定地隙调平控制3种调平控制模式,进行了坡地、畦沟田块、水田等地形下的调平对比试验。在坡地与畦沟田块试验中,自动调平控制模式可以改善底盘的倾斜状态,提高底盘的稳定性;手动调平控制模式有一定的调节作用,但调节稳定性较差。在水田试验中,自动调平控制模式调平效果优于坡地与畦沟田块,说明在地形起伏较小的条件下,自动调平控制系统调平效果更好。动态调平试验表明,自动调平系统可以减小底盘倾斜度,提高底盘稳定性,增强联合收获机对不平坦地表的适应性。     

电磁执行器直接驱动的AMT换挡机构

为提高机械式自动变速器（AMT）换挡品质并缩短换挡过程动力中断时间,提出了一种电磁直线执行器直接驱动的AMT换挡机构。换挡机构运动总质量为1.37 kg,较传统全电式AMT换挡机构总质量（约1.78 kg）降低23%。对换挡过程进行了分段研究,并在换挡过程数学模型和AMT试验台架基础上,验证了设计方案的可行性。换挡机构换挡过程中无选挡操作,可实现挡位切换时退、进挡同时进行的功能,转速差为500 r/min、转动惯量为0.03 kg·m2,换挡时3挡至4挡的换挡时间约为120 ms,提升了AMT的换挡品质,且仍有进一步提高的余地。研究表明,电磁直线执行器直接驱动的AMT换挡机构可实现自动换挡功能。     

手动与自动控制滴灌系统管网布置方案比较

针对微灌自动控制系统日益普及的现状，在分析了手动及自动控制微灌系统管网布置、轮灌组划分特点的基础上，以实际工程为例，详细分析了两种系统设计的区别，并经过系统投资比较得出，虽然自动控制微灌系统增加了自动控制设备，但由于轮灌组和灌水小区的分散布置，可以做到两种灌溉系统初始投资相近。     

基于Zigbee的温室远程监控系统

设计开发了一套基于Zigbee无线网络的温室远程监控系统,通过无线网络实现了对温室内温湿度、土壤含水量和CO2浓度的监测与调控,以及温室顶模的开模闭膜远程控制。温室远程监控系统由温室数据采集控制器和温室远程监控软件组成。温室数据采集控制器可以实现本地手动、遥控器遥控和控制室远程无线控制一体化集成控制。温室远程监控软件将采集到的数据进行汇总、显示和记录,实现了温室设备的自动控制和远程遥控。整个系统操作简单,经济适用,并且布线方便。     

基于PLC的一种茄科整排自动嫁接机控制系统设计

为满足现代智能农业生产需求,提高蔬菜嫁接作业效率、降低人工劳动力的投入与强度,研究了高效、可靠、安全的茄科劈接式或贴接式自动整排嫁接机的控制系统。采用欧姆龙CP1H系列的PLC作为中央控制单元,以控制电磁阀、继电器、伺服电机、步进电机等执行元件的工作。依据嫁接机作业时的流程工艺和调试安装时的需求,采用CX-programmer专业编程软件,编写T形图控制程序,提供自动运行、单步运行及功能单元独立运行三种模式。试验表明:该茄科整排嫁接机在自动运行模式下,单株程序运行时间5.33s,作业效率可达1 015株/h。     

基于PLC的种子丸化设备自动控制系统设计与实现

种子丸化加工技术可实现播前植保,减少病虫害防治次数,为机械化精播并确保农作物产量提供重要作用。为满足现代农业生产用种需求,根据5WH―160型种子丸粒化设备主要结构及其工作原理,设计开发出一种以PLC为控制核心,带键盘的显示屏为人机交互窗口,集变频、传感器技术为一体的自动控制系统。该控制系统具有手动和自动控制方式,实现了对粉和液的同步供给及精确控制、工艺参数在线实时修改等功能,提高了种子丸化质量,减轻了操作人员劳动强度。     

基于PLC控制的室内降雨入渗自动测定系统

在马氏瓶供水进行人工降雨入渗测定方法的基础上,设计了一种以PLC为处理器、触摸屏为人机界面的室内降雨入渗自动测定系统,可实现马氏瓶自动补水、降雨强度自动调节、试验数据实时显示存储及查询。系统测控元件包括马氏瓶及径流瓶中的2个液位传感器,马氏瓶进水口和通气孔处的2个电磁阀,马氏瓶与降雨器间的1个调节阀。PLC实时采集液位传感器的输出信号,通过模/数转换获取记录马氏瓶与径流瓶中的液位值;并根据马氏瓶液位控制电磁阀的开闭实现马氏瓶自动补水;通过改变调节阀输入电流强度实现降雨强度的自动调节。试验表明,系统操作简单、运行稳定,测定结果可以合理反映土壤降雨入渗过程,适用于与土壤有关领域的降雨入渗测定。