果園實(shí)時(shí)混藥風(fēng)送式變量噴霧系統(tǒng)研制.pdf

1、安全高效噴藥對(duì)于果園的生產(chǎn)管理有著重要的意義?，F(xiàn)階段，我國(guó)果園植保機(jī)械和農(nóng)藥使用技術(shù)落后，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，農(nóng)藥的有效利用率低，農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題突出。風(fēng)送式噴霧機(jī)利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速氣流引導(dǎo)藥液的輸送和二次霧化，改善了噴霧質(zhì)量和藥液沉積率。在線混藥技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥液濃度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，避免了操作人員與農(nóng)藥的密切接觸，是果樹(shù)變量施藥技術(shù)的輔助手段之一。為提高果園風(fēng)送式噴霧機(jī)的作業(yè)性能，本文研制了一套果園實(shí)時(shí)混藥風(fēng)送式變量噴霧系統(tǒng)，采取數(shù)值模

2、擬和試驗(yàn)研究等方法，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件開(kāi)發(fā)和性能測(cè)試等方面內(nèi)容開(kāi)展了研究，主要研究工作及結(jié)果如下：
　　1）設(shè)計(jì)了一套懸掛式果園實(shí)時(shí)混藥風(fēng)送式變量噴霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)作業(yè)時(shí)可同步實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)混藥與變量噴霧的功能，基于蠕動(dòng)泵與靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)混藥模塊與基于測(cè)速單元與冠形探測(cè)單元設(shè)計(jì)的變量噴霧模塊分別單獨(dú)控制，可根據(jù)不同施藥需求同時(shí)精確添加多種農(nóng)藥，并根據(jù)車速及樹(shù)冠體積大小不同實(shí)時(shí)調(diào)整施藥量。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)以STM32為核心，由電

3、源單元、供水控制單元、供藥控制單元、無(wú)線通訊單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、測(cè)速單元和冠形探測(cè)單元組成，可滿足實(shí)時(shí)混藥與變量噴霧協(xié)調(diào)控制的要求。
　　2）構(gòu)建SK、SX、SD三種不同類型靜態(tài)混合器的三維模型，基于計(jì)算流體力學(xué)，運(yùn)用Fluent軟件，采用SIMPLEC算法對(duì)SK、SX和SD型3種靜態(tài)混合器進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分別對(duì)三種靜態(tài)混合器的速度場(chǎng)、湍動(dòng)能和第二相體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析。數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，SX型靜態(tài)混合器綜合性能更佳，能更快地使

4、農(nóng)藥與水均勻混合。靜態(tài)混合器混合試驗(yàn)表明，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較好吻合，為靜態(tài)混合器在果園實(shí)時(shí)混藥作業(yè)中的應(yīng)用提供了參考。
　　3）對(duì)實(shí)時(shí)混藥模塊進(jìn)行藥流量控制試驗(yàn)、混藥穩(wěn)定性試驗(yàn)、混藥均勻性試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，藥流量從24ml/min調(diào)節(jié)至108/min的運(yùn)行時(shí)間小于0.30s，從108ml/min恢復(fù)到24ml/min用時(shí)0.28s?；焖幏€(wěn)定性和混藥均勻性試驗(yàn)的結(jié)果表明，實(shí)際濃度與目標(biāo)濃度的相對(duì)誤差小于4.33％；藥液濃度的變異系數(shù)

5、小于4.98%。實(shí)時(shí)混藥模塊試驗(yàn)表明實(shí)時(shí)混藥模塊滿足設(shè)計(jì)要求。
　　4）對(duì)變量噴霧模塊進(jìn)行測(cè)速試驗(yàn)和仿形試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，測(cè)速試驗(yàn)結(jié)果的最大相對(duì)誤差為1.97%，測(cè)速單元能對(duì)拖拉機(jī)行走速度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。仿形試驗(yàn)結(jié)果的最大相對(duì)誤差為15.4%，冠形探測(cè)單元修正系數(shù)k1取值為1.15。變量噴霧模塊性能測(cè)試在平均2km/h和4km/m的行車速度條件下，最大相對(duì)誤差為16.2%。變量混藥模塊試驗(yàn)表明變量噴霧模塊的工作性能基本能滿足果園施藥要