山地果园水肥一体化控制系统设计与试验

为解决目前山地果园灌溉成本高、肥效低、浪费严重等问题,构建了一套果园水肥一体化滴灌系统,主要包括数据采集系统、控制中心、灌溉施肥系统,可自动完成母液配制、水肥循环、水肥灌溉及清水灌溉等过程.该系统以PLC为主控制器,以人机交互界面协同的方式控制作业,各传感器与PLC建立MODBUS协议并进行数据交换,保证作业过程中数据...     

山地果园双轨运输机自动停车系统设计——基于PLC

为实现山地果园牵引式双轨运输机在任意设定区间的首尾极限位置自动停车,避免载物滑车冲离轨道的有效区域,在分析运输机整机结构及工作原理的基础上,采用旋转编码器等硬件,设计了一种基于PLC的自动定位停车及自动往返运载的控制系统。采用台达DOPSoft1.01.08编制人机交互软件,在WPL Soft环境下,采用梯形图方法编制系统控制软件,实现了运输机运行参数实时监控与调节,提高了该类运输机的使用安全性。     

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。     

果园风送喷雾风力调控试验台设计及试验

目前，果园风送喷雾技术与装备正在朝着精准化和智能化方向发展。果园喷雾控制对象主要为喷施药量和风力供给量，果树冠层内外药液沉积分布很大程度上取决于风送系统风力供给，只有风力和药量均得到精确控制，才能实现果园对靶精准喷雾。为此，基于轴流风机设计了风机转速、进风口面积和出风口导流板倾斜角度可独立调控的果园风送喷雾风力调控试验台，通过直流电机调速实现风机转速调节；进风口采用百叶结构，通过调节百叶倾斜角度实现进风口开度大小调节；出风口采用塔式结构，通过22路舵机控制出风口不同喷头位置处导流板倾斜角度独立调节，并基于C#语言开发了上位机界面。利用试验平台开展了风机转速、进风口面积和出风口导流板倾斜角度独立调控风力变化特性试验，结果表明：出风口风速风量变化与风机转速和进风口面积调节呈正相关，出风口风速在垂直方向分布位置随导流板倾斜角度增加发生改变，同时分别建立了出风口最大风速与风机转速和进风口面积之间的关系模型。喷药过程中，可通过风机转速与导流板倾斜角度联合调节或进风口面积与导流板倾斜角度联合调节实现出风口风速风量在果树冠层垂直方向分布位置和大小调节。研究结果为实现根据果树冠层体积和枝叶稠密度变化进...     

山地果园机械管道喷药设施建设及其效益分析

山地果园受独特的地势和环境影响,在开展生产工作时,很大程度上依赖人工操作,通过人工运输生产物资和果品,随着劳动成本的增加及劳动力的流失,果园的发展受到了严重的制约,山地果园机械化成为果园发展的必经之路,其可以提高果园的生产经营效益,减少对人工的依赖,降低生产成本。山地果园机械管道喷药设施建设是山地果园机械化过程中特别重要的一个环节,具有重要的现实意义。     

果园自动变距精准施药系统设计与试验

针对我国北方果园施药设备自动化程度不高、农药利用率低、适应性差等问题,设计了基于冠层体积估算的果园自动变距精准施药系统。施药系统的喷施臂在控制系统的控制下可以在水平和垂直方向调整喷雾距离和喷施高度,以适应不同果园的果树特征。为实现精准喷施,利用红外测距传感器组成了传感器阵列,通过该阵列探测冠层,将测得的数据用数学方法构建了冠层体积估算模型,并设计了喷雾参数调整方案,使得喷雾距离与喷雾量可进行相应调整。为验证施药系统的性能,测试了喷施臂在接收到移动指令时的响应时间与运动实际耗时以及冠层体积估算模型的准确率,并选用仿真桃树进行了定距和变距两组自动对靶喷施试验。结果表明,喷施臂的移动可实现瞬间响应,运动实际耗时与理论耗时几乎一致,冠层体积估算模型的相对误差为11.27%;与定距对靶喷雾相比,自动变距对靶喷施的农药附着率提高了18.66%,节约了30.25%的药液。     

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。     

山地果园植保技术与装备研究进展

我国山区与丘陵的面积占全国国土面积的65%左右。山地果园矮化密植水平低,病虫害诱导率高,喷施化学农药仍然是病虫害防治的主要方法。选择适宜的施药机械方式,不仅可以节省果园生产成本,提高水果品质,也有利于果园的绿色可持续发展。在劳动力不断减少和人工成本不断攀升的趋势下,果园只有大面积采用机械化作业,才能在未来的竞争中生存。为此,研究适用于山地果园农药喷施作业的省力化及自动化装备具有广阔的应用前景。本文重点介绍适用于山地果园植保作业的遥控喷雾、管道恒压喷雾、管道顺序自动喷雾及搭载于运输轨道上的喷雾技术及装备,指出在我国山地果园实现植保机械化进程中,千园千样与果树种植模式不统一是造成植保装备研发投入高、周期长及造价高等问题的主要原因,提出山地果园果树宜机化栽培,研发、推广应用先进适用的装备,是加快山地果园植保机械化的有效途径。     

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。     

山地果园机械的现状与展望

首先介绍了果园机械的类型,分析了国内外山地果园机械的现状,并详细介绍了国内最新出现的几种山地果园运输机械类型,分析了其特点。通过国内外的对比,为山地果园机械的发展提出一些思考和建议。     

果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人

为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾,研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人。首先采用单个3D LiDAR（Light Detection and Ranging）采集果树信息确定兴趣区（Region of Interest,ROI）,对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标,通过随机一致性（Random Sample Consensus,RANSAC）算法得到果树行线,并确定果树行中间线（导航线）,进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）确定机体速度及位置,IMU矫正采集到的果树分区冠层信息,最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明,机器人自主导航时最大横向定位偏差为21.8 cm,最大航向偏角为4.02°,相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下,实现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾,降低了农药使用量及飘失量。     

双路自动调节变量喷药控制系统试验分析

对设计的双路自动调节变量喷药控制系统进行了试验验证,提出了具体的试验原理和试验方法,通过多次试验及详细地记录数据,得出试验结果并进行了分析。试验主要分为:①流量分路控制试验,将喷药主管路分成A路、B路分别控制,通过设定不同的目标喷药量进行试验,验证系统的控制效果;②速度影响流量试验,保持目标喷药量不变,使用脉冲发生器设定不同的速度进行试验,验证速度变化对系统流量的影响规律;③压力稳定性控制试验,设定不同的目标压力值进行控制试验,验证系统对压力稳定性的控制效果。针对3个试验分别组建了相应的试验平台,经过多次试验得出结论:流量控制系统对流量的控制精度平均值为97%,压力稳定系统对压力的控制精度平均值为97.88%,脉冲发生器模拟速度产生的偏差平均值为0.05;系统运行正常,实现了根据目标喷药量的变化对两支路流量的分别控制,且控制精度较传统的喷施方法有所提升;细化了施药系统的喷施范围,可实现更加精准的变量施药。     

设施农业施药技术装备机械化研究进展

首先,指出了设施农业对施药技术装备要求的特殊性;其次,分析了目前国内设施农业施药技术装备的应用现状;然后,从工作原理、结构特点、创新点等方面详细论述了现有应用于设施农业可控雾滴施药技术装备,指出设施农业可控雾滴施药技术装备已有的研究成果和未来有待进一步研究的模块。最后,针对设施农业可控雾滴施药技术装备引发的思考及未来该领域的研究重点及发展方向,提出了相关的建议与对策。本文旨在为我国设施农业施药技术装备的应用发展提供借鉴。     

基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机研究

为了实现果园大面积自动化喷药,提高喷药装置智能化选择重点病虫害果树目标的能力,基于物联网和智能监控技术,设计了一种新的果园自动对靶喷药装置。利用新式的自动喷药装置,可以结合病虫害实时监控数据,对果树有选择性地进行自动喷药,利用红外线扫描技术可以精确地喷药对靶,采用AT89S52单片机实现了整个系统的自动化控制。模拟实际果树喷药环境,在实验室对喷药装置的自动对靶功能进行了实验研究,实验过程中分别采用了3种不同颜色的标的物。实验结果表明:在实验10m的范围内,智能喷药装置可以准确地识别3种颜色的盆栽目标,标准差最大仅为0.12,识别精度和效率较高,为果园自动喷药装置的研发提供了技术支持。     

变量喷药技术在农业植保中的应用与优势分析

农业生产的顺利实施需要各个工序形成良好的配合关系,随着农业机械化的发展,耕种收等主要农机产品得到了快速发展,与此同时,植保机械也得到了进一步的普及,为全程机械化的实现奠定了良好的基础.植保作业对于农业生产的稳产高产意义重大,传统的植保喷药作业存在农药过量使用、食品安全、环境污染等众多问题,已逐渐不适用于现代化生产需求,...     

水稻秧盘育秧精密播种流水线软硬秧盘自动叠放装置

设计了一种能实现水稻秧盘育秧精密播种流水线硬、软秧盘自动叠放的装置,有效地提高了流水线的生产率,并减轻了劳动强度。该装置以可编程控制器PLC为控制核心,由接近开关检测待叠秧盘,控制秧盘升降机构实现秧盘升降的自动叠放,采用土壤防漏机构的气动移动盖板来防止秧盘内的土壤在叠盘过程中发生侧漏而使种子外露。为检测自动叠盘装置的工作性能,以叠盘成功率及种子外露率为指标,以秧盘升降机构的升降速度、盖板方式和生产率为影响因素,设计了三因素三水平正交试验。试验结果表明,升降速度对叠盘成功率影响较大,盖板方式和升降速度对种子外露率影响较大;当升降速度为0.15 m/s、采用气动移动盖板和生产率为600~800盘/h时,硬、软秧盘的叠盘成功率分别为100%与99%~100%;硬、软秧盘的种子外露率最大分别为0.28%与0.60%,试验指标满足水稻秧盘育秧精密播种流水线育秧技术使用要求。     

果园对靶喷药控制系统的设计及试验

针对目前果园喷药作业现状,设计了果园对靶喷药控制系统。该系统根据霍尔(测速)传感器实时检测拖拉的行驶速度,采用红外传感器列阵探测果树树冠,根据靶标检测信息和行驶速度来控制电磁阀的频率与占空比,从而调节喷头流量,实现了基于果树树冠检测的对靶变量施药。室外对靶施药试验结果显示:在传感器探测范围内,果树靶标识别率100%,喷药覆盖率100%;当拖拉机速率不超过1.16m/s时,对于同一靶标区域,速度几乎不影响靶标的检测宽度;同等条件下,速度越大,喷药宽度的相对误差越小。     

水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备现状与展望

水稻工厂化秧盘育秧播种流水线主要由供盘、铺底土、压实、精密播种、淋洒水和取叠盘等装备组成。由于我国现阶段对工厂化育秧设备研究薄弱,关键技术有待突破,国内的流水线在播种后取叠盘主要由人工逐个取盘,不仅劳动强度大,容易造成疲劳,还制约着工厂化育秧的生产效率,故秧盘自动叠盘装备对提高流水线自动化程度、降低劳动强度和提高效率等方面具有重要作用。为此,综述了国内外自动叠盘技术与装备的现状,分析了现有自动叠盘装备的工作原理,指出了现行装置中关键部件存在的不足,提出了水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备今后的发展趋势,指明可靠性高、适应性强、符合轻简栽培技术要求、能实现自动智能检测与控制是自动叠盘装备的主要发展方向。