喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

大田蔬菜高地隙自走式喷杆喷雾机的研制

针对我国缺乏大田蔬菜地高效施药机具的现状,研制出一种小型、高效、安全的防治大田蔬菜与水稻病虫草害的轻便型自走式高地隙喷杆喷雾机。该机具集成高地隙自走式底盘、喷雾系统、机电液中央控制系统,自走式底盘主要由机架、动力系统、行走转向系统以及液压系统几个方面组成。该机具四轮驱动、四轮转向、行驶稳定、转向灵活、适应性强,喷杆前置、药箱后置,保证了整机重心平衡,采用电动推杆实现喷杆的折叠,减轻了喷杆质量,作业效率高,不仅满足大田蔬菜施药农艺要求,还可应用于水田施药作业。     

高地隙喷杆喷雾机研究和发展趋势

随着农药生产加工技术不断提升,传统的喷雾施药方式已难以满足现代农业发展的需要,需研发一批高效、环保和可靠的喷雾机械。高地隙喷杆喷雾机作为一种重要的喷雾施药机械,目前在国内的发展水平相对落后。通过综合分析国内外高地隙喷杆喷雾机的发展现状,指出影响高地隙喷杆喷雾机性能关键技术,提出未来国产化高地隙喷杆喷雾机发展方向,对提升我国喷雾施药机械化水平有重要的指导意义。     

喷杆喷雾机精确对靶施药系统设计与试验

为减少大田施药时农药浪费,有效控制农药残留污染,针对植株行距、株距较大的作物对行施药的农艺要求,设计了喷杆喷雾精确对靶施药系统并进行试验。该系统以大田常用喷杆喷雾机为载体,沿喷杆方向按一定间距布置对应行和垄沟的超声测距传感器,实时采集喷杆到植株冠层以及喷杆到垄沟底部的距离信号;通过信号调幅消除由垄沟凹凸不平以及喷杆自身振动所产生的噪声影响。将调幅后的冠层高度信息依据植株株高、冠层胸径和冠层株高标准差等特征进行模式分析,从而识别靶标位置实现精准对靶。以大田团棵期烟草植株为对象,在烟草植株的株高达到30 cm左右,展开叶达15片左右时开展田间试验。结果表明:设计的精确对靶施药系统在植株平均胸径31 cm,株距比例39.2%的大田里,节省药液30%左右;在植株平均胸径35 cm,株距比例31.6%的大田里,节省药液20%左右。因此,此系统对大田植株间距在15 cm以上的对靶施药作业中具有较好的实用性。     

喷杆式施药机对行喷雾控制系统设计与试验

针对现有大田喷杆式施药机喷雾过程中喷头无法精准对行喷施造成农药浪费的问题,基于机器视觉技术设计了喷杆式施药机对行喷雾控制系统。该系统包括作物行中心线位置提取上位机软件和电动喷杆控制系统,利用工业相机获取作物行RGB图像,采用G-RTG-BT算法及形态学处理实现作物行分割,基于改进的垂直投影法获取作物行中心线,利用坐标系转换实现将作物行中心线位置信息转化为喷杆横向偏移量,并经RS2 3 2串口传输至ATMega1 6控制器,控制推杆电机带动喷杆在滑轨上左右移动,借助位移传感器实时监测喷杆移动距离,以实现作物行追踪和对行喷雾控制。实验室和田间试验表明:改进的作物行中心线提取算法平均耗时12.51ms,喷杆横向偏移量计算误差小于0.44cm;电动喷杆右移最大误差0.3cm,左移最大误差0.5cm;小车速度为0.26m/s时,对倾角为5°、10°、15°模拟作物行的最大对行误差分别为3.22、2.86、2.51cm;小车速度为0.2 4 m/s,最大偏移1 4.0 2 cm时,对田间玉米幼苗的对行喷雾最大误差为4.8 6 cm,为实现作物行追踪和对行喷雾控制提供了一种有效的解决方案。     

压力式可变量喷雾技术的研究

通过构建压力式可变量喷杆喷雾系统,进行可变率作业实验研究,并通过对喷头流量和喷杆喷雾模式的测试,对压力式可变率施药技术中喷雾的效率及均匀性进行研究。实验研究发现,扇形喷嘴可以提供最为均匀的喷雾效率,其变化系数小于15%。在进行可变率作业时,沿喷杆不同位置处喷头的喷雾量变化非常小(小于4%)。这种较小的喷雾量变化,为压力式可变率喷雾提高均匀性提供了优良的基本条件。     

自动控制技术在喷杆喷雾机变量喷施作业中的应用

植保作业是农业生产的重要工作,对于农作物病虫害的防治意义重大,是农作物丰产丰收的保障性手段,随着农机技术的不断发展,喷雾机逐渐成为农业植保的主力机型,宽幅喷杆喷雾机在我国的普及率逐渐提升,其高效率、高质量的喷施作业逐渐获得了农民的认可与好评,在大面积作业过程中合理利用农药实现精准喷施是植保机械发展的主要目标之一,因此,宽幅高效的喷杆喷雾机具有广阔的市场前景。为进一步提高自动控制技术在喷杆喷雾机上的应用效果,从喷杆喷雾机结构特点与功能需求出发,分析了变量喷雾的自动化硬件与软件应用情况及功能特点,说明了未来变量喷雾技术在喷杆喷雾机上应用与普及的可行途径。     

基于农药喷施溯源的精准变量喷药监控系统设计与试验

针对现有大田精准施药系统主要以药量变量控制为主,缺乏农药喷施作业数据远程监测与溯源管理等问题,本文设计了基于农药喷施溯源的精准变量喷药监控系统,可实现农药精准变量喷施,作业地块、作业时间、作业面积、农药种类与配比、喷施药量、喷雾压力、实时流量和作业速度等信息的在线监测、实时显示和溯源管理。基于该系统分别开展了施药量计算精度、作业面积计算精度、物联网数据传输稳定性、变量调控系统动态响应、变量调控精度和农药喷施均匀性等试验。试验结果表明,北斗定位测速最大误差为1.33%,平均误差为0.82%,施药量计算误差为1.73%,作业面积计算误差为2.61%,数据丢失率为3.51%;速度连续变化下系统稳定调节时间为4～5 s;不同设定施药量和作业速度下,变量调控精度误差为2.45%;雾滴沉积点密度大于20滴/cm²下,在喷雾机行走和喷雾方向上的喷雾覆盖率变异系数均小于10%,满足精准变量作业要求。本研究可在实现药量变量调控下对农药喷施数据进行溯源管理,为后续开展大田作物农药残留风险评估提供支撑。     

几种农药使用新技术

1.低量喷雾技术。指单位面积上施药量不变,将农药原液稍微稀释,用药量相当于常规喷雾技术的1/5～1/10。此技术提高了作业效率,在温室中得到广泛应用。日本还开发出了适合大田使用的低量喷杆喷雾机。 2.静电喷雾技术。通过高压静电发生装置使雾滴带电喷施的方法,药液雾滴在叶片表面的沉积量显著增加,可将农药有效利用率提高到90％。     

大型自走式喷雾机喷杆研究现状及发展趋势分析

高地隙自走式喷杆喷雾机是田间施药机械的主要机型,而喷杆是实现喷雾稳定作业的关键机构。近年来,为提高高地隙自走式喷雾机喷杆的精准施药水平,喷杆结构不断得到优化,喷杆减振、平衡技术日趋成熟。本文阐述了喷杆的平面、三角形立体和梯形立体等3种桁架结构,分析国内外自走式喷雾机喷杆的主要结构参数以及减振装置和智能控制系统的技术现状,概述了喷杆在减振、平衡和位姿检测方面的主要研究成果。据统计20m以上喷幅的喷雾机仅占比6.79%,10~14.9m喷幅占比73.30%,表明国内以小型喷杆为主,大型喷雾机占比小。分析了国内喷杆存在的主要问题,指出我国喷杆的发展趋势,即优化喷杆结构、加强喷杆系列产品开发、设置多级多点减振机构、提高自平衡控制水平、实现位姿智能监测调整,为我国喷杆进一步的结构优化和性能提升提供了参考。     

基于ANSYS的农药喷雾装置设计与模态分析

传统农药喷雾机具作业同步性较低、机械折叠展开复杂及震动幅度大等问题,无法满足越来越严格的作业要求。为此,基于ANSYS对农药喷雾装置进行设计与模态分析。结果表明:不可变数据与喷杆振型存在一定的关联性,计算得到的相关参数具有可靠性。针对各阶段的固有频率进行整合,根据对比分析能够可知:最大误差值为7.15%,二者固有频率大致相同,说明建模分析结果比较准确。试验结果表明:当农药喷雾装置的作业速度为1.25m/s、农药喷射压力为0.3MPa、喷杆与地面之间的距离为600m时,农药喷雾装置的作业均匀性与覆盖性良好,喷杆在喷射过程中没有明显振动现象,沿杆喷雾量、喷头喷雾量及沉积量三者的变异系数分别为13.62%、2.56%、31.25%,符合国家相关标准,满足植保农艺要求。     

精准施药技术与装备发展现状分析

精准施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是施药发展的方向。为此,首先介绍了国内外精准施药技术发展现状,包括变量施药控制系统、控制算法、对靶施药控制技术和基于处方图施药技术现状分析。其次,分析了国内外精准施药装备发展现状:普遍应用于果园的风送施药机极大提高了工作效率及喷雾均匀性;风幕式喷杆喷雾机适用于大田喷雾,在减小劳动强度的同时提高了喷雾均匀性,降低了药液漂失量;循环喷雾机以回收利用沉积药液为目的,可提高药液的利用效率,减轻对环境的污染。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,指出国内精准施药技术研究不足,需要利用电子信息和自动化技术进一步提升精准施药装备水平。     

高地隙喷杆喷雾机使用经济效益分析

高地隙喷杆喷雾机是以高地隙拖拉机提供动力,装载带有喷头的横向或竖向喷杆进行喷雾施药的机动型植保机械,因其先进性、高适应性、安全性以及较高的作业效率而具有广阔的市场前景。     

风幕式喷杆喷雾机玉米田间施药试验

针对常规喷雾方式农药利用率低、流失严重的问题,开展风幕式气流辅助喷雾技术研究。通过3WQ-3000型牵引式风幕喷杆喷雾机在玉米小喇叭口期进行的田间试验,确定施药作业中常用的4种型号(ST110-02、ST110-04、ST110-05、ST110-06)扇形雾喷头在0.4 MPa喷雾压力下,进行风幕对农药利用率、雾滴覆盖率和流失率的影响试验。试验结果表明,雾滴在玉米冠层上部的沉积量较大、下部较小;风幕能够增强雾滴的穿透性,增加喷雾药液的沉积量,使雾滴在植株各冠层的沉积分布更加均匀;风幕辅助气流对体积中径小雾滴影响明显,ST110-02喷头在使用风幕时比没有使用风幕农药利用率提高了83%;ST110-06号喷头在有风幕时农药利用率为41.93%,为各试验工况最高;使用风幕时农药在地面流失率比无风幕有所增加,ST110-02号喷头在未使用风幕时药液在地面的流失率为13.05%,是各试验工况最小值;与三轮车载式喷杆喷雾机相比,风幕式喷雾机施药雾滴覆盖率和穿透性明显升高,农药利用率平均提高了144.17%,雾滴在地面的流失率平均降低了14.46%。     

3WP-1350双药液双管路喷雾机喷雾系统设计

喷雾系统是喷杆喷雾机最主要的部分之一,特别是针对棉花落叶催熟剂的喷洒,其设计是实现精准施药的关键。整个喷雾系统以拖拉机带动低压隔膜泵来产生压力,通过管路把药液输送到喷头,实现喷雾作业。基于对双药液双管路喷雾机喷雾系统的设计,为后续喷雾机的研制提供有价值的参考。     

喷杆式喷雾机水平折叠喷杆设计与试验

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF-1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆.采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计,实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳;提出一种喷杆偏...     

自走式喷杆喷雾机在水稻病虫害防治中的应用研究

通过自走式喷杆喷雾机、担架式机动喷雾机、背负式电动喷雾器等4种不同施药机械在水稻病虫害防治中的试验示范,结果表明自走式喷杆喷雾机喷施吡蚜酮、烯啶虫胺、阿维·氟酰胺、氯虫苯甲酰胺等高效药剂防治稻飞虱和稻纵卷叶螟时具有较好的防效,喷施噻呋酰胺、戊唑·嘧菌酯等能够有效控制纹枯病扩展危害。同时自走式喷杆喷雾机具有喷雾压力均匀稳定、雾滴细密、作业效率高、防治效益高等优点,是一种方便、高效、安全的施药作业方式,特别适合病虫防治适期较短的情况下开展大面积防治工作。     

高地隙自走式喷杆喷雾机田间作业技术规程

为满足稻麦高效植保的要求,规范基于农机操作与农药植保相互融合条件下,高地隙自走式喷杆喷雾机田间作业条件、作业前准备、机具操作及施药后处理等技术,形成高地隙自走式喷杆喷雾机田间作业技术规程。     

电动履带式立式喷杆喷雾机设计与试验

针对我国设施作物生长中后期的植保机械化难题,采用远程遥控技术与液力雾化技术设计一款适用于设施温室大棚行间行走并进行施药作业的电动履带式立式喷杆喷雾机。该机具主要由底盘、行走系统、喷杆高度调节系统、喷杆平衡系统、喷杆安装座、喷雾系统、电动控制系统和遥控系统等组成,其中控制系统可通过遥控手柄对机具前进方向、喷雾系统调整与作业进行遥控控制。开展实验室与田间喷雾试验,对样机进行性能测试。试验结果表明:喷雾机各喷头流量误差率低于10%、不同喷雾高度之间雾滴粒径变异系数低于15%,喷雾性能良好;雾滴粒径符合最佳生物粒径理论对雾滴粒径的要求。同时由田间试验结果可知,不同冠层沉积量分布与雾滴密度分布较好,沉积量均大于0.3μg/cm~2,雾滴密度均大于25个/cm~2,作物叶片正面的沉积分布与雾滴密度分布均匀性优于叶片背面。电动履带式立式喷杆喷雾机性能良好,可满足设施温室吊蔓甜瓜的行间施药作业,达到农机与农艺结合的目标。     

高地隙喷雾机双平行四杆喷雾支架平稳性结构分析

为了改善双平行四杆喷雾支架的平稳性,应用AIP软件建立了以双平行四杆机构为升降装置的喷雾支架三维模型,包括底盘连接件、摆动杆、喷杆连接件、连接杆、加强板和上升油缸6个部分。结果表明:初始双平行四连杆机构安全系数未能满足设计要求,因而对摆动杆、连接杆及加强板所用钢管或钢板的厚度进行了优化,优化后双四连杆机构总质量增加了2.4%,安全系数从0.8增加到了1.16,满足了设计要求;喷雾吊杆的1阶模态频率为12.49Hz,大于10Hz,满足田间作业激励一般不得小于10Hz的要求。在邯郸升华机械厂进行了样机试制,根据载荷与作业情况进行了性能试验,并进行了田间试验,从喷雾吊杆展开到施药喷雾的整个试验过程中,喷雾吊杆施药过程可靠稳定,结构设计合理,达到了设计要求。