孔輝 伊麗麗 蘭玉彬 白京波 韓鑫

摘? ?要：針對(duì)目前我國(guó)在植保作業(yè)方面存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套濃度調(diào)節(jié)式農(nóng)藥變量噴施系統(tǒng)，系統(tǒng)作業(yè)時(shí)可以根據(jù)目標(biāo)作業(yè)區(qū)域的病蟲(chóng)草害嚴(yán)重程度調(diào)節(jié)施藥濃度的大小，同時(shí)根據(jù)不同的噴施藥劑類(lèi)型調(diào)節(jié)噴灑霧滴粒徑的大小，以提高作業(yè)效果。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證可知：該系統(tǒng)工作性能良好，濃度誤差不超過(guò)3%，霧滴沉積密度在55個(gè)/cm2左右，且系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)用藥濃度發(fā)生改變時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的噴灑效果影響很小。

關(guān)鍵詞：濃度調(diào)節(jié)式;變量噴施系統(tǒng);設(shè)計(jì)試驗(yàn)

文章編號(hào)： 1005-2690（2020）10-0020-01? ? ? ?中圖分類(lèi)號(hào)： S49? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

我國(guó)在植保作業(yè)方面嚴(yán)重存在農(nóng)藥有效利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，農(nóng)藥的不合理使用不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重危害，還會(huì)影響人類(lèi)身體健康[1-2]。農(nóng)藥的減量增效合理使用及農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化，是目前我國(guó)亟需解決的難題。近年來(lái)，我國(guó)雖然大力推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械化，但大多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)械仍舊存在科技水平較低、智能化不足的現(xiàn)象[3]。

近年來(lái)，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥為目的的變量噴施技術(shù)得到了廣泛推廣，根據(jù)現(xiàn)有變量噴施技術(shù)的分析，結(jié)合各種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及市場(chǎng)對(duì)此調(diào)節(jié)方式的需求，設(shè)計(jì)了一種在保證作業(yè)效果以及系統(tǒng)性能的同時(shí)，噴灑霧滴粒徑以及噴灑濃度均可調(diào)節(jié)的農(nóng)藥變量噴施系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效提高農(nóng)藥利用率，減少資源浪費(fèi)以及人員操作不當(dāng)造成的農(nóng)藥中毒現(xiàn)象，且作業(yè)結(jié)束后，剩余農(nóng)藥可回收使用。

1? ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)采用水藥分離的放置方法，作業(yè)時(shí)分別調(diào)節(jié)水箱出水量和藥箱的出藥量達(dá)到改變施藥濃度的效果。通過(guò)改變?nèi)鋭?dòng)泵的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)單位時(shí)間的液體流通量，兩個(gè)蠕動(dòng)泵分別用于調(diào)節(jié)用水量和用藥量;變量噴施控制裝置盒內(nèi)有單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、電子調(diào)速器，放在盒內(nèi)可以防止農(nóng)藥對(duì)控制元件的腐蝕;噴桿為兩節(jié)碳纖維管連接而成，中間用套管連接，調(diào)節(jié)噴桿長(zhǎng)度;離心噴頭作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)噴頭電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)離心噴頭的離心力，進(jìn)而改變噴灑霧滴粒徑的大小;混藥器內(nèi)有混藥單元，用于快速將流過(guò)的水和藥加速混合，提高混藥的均勻性。

系統(tǒng)作業(yè)前，要采集目標(biāo)作業(yè)區(qū)域的病蟲(chóng)草害信息，根據(jù)病蟲(chóng)草害的嚴(yán)重程度對(duì)其進(jìn)行等級(jí)劃分，不同的等級(jí)代表不同的用藥濃度，作業(yè)前將作業(yè)區(qū)域的病蟲(chóng)草害等級(jí)信息導(dǎo)入單片機(jī)，單片機(jī)可根據(jù)病蟲(chóng)草害的等級(jí)信息生成脈沖信號(hào)，并相應(yīng)控制蠕動(dòng)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制單位時(shí)間水箱的出水量和藥箱的出藥量，流出的水和藥在經(jīng)過(guò)混藥器的攪拌后加速水藥混合，混合均勻的藥液經(jīng)噴桿流入噴頭進(jìn)行噴灑作業(yè)，單片機(jī)持續(xù)讀取病蟲(chóng)草害信息直至完成作業(yè)。

2? ?系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證

本文設(shè)計(jì)的農(nóng)藥變量噴施系統(tǒng)其施藥濃度以及霧滴粒徑大小均可調(diào)節(jié)，現(xiàn)分別就系統(tǒng)的濃度調(diào)節(jié)精度、系統(tǒng)噴灑效果、噴頭轉(zhuǎn)速與霧滴粒徑關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。

2.1? ?濃度變化及噴灑效果測(cè)試

主要測(cè)試內(nèi)容為系統(tǒng)實(shí)際噴灑濃度與預(yù)期噴灑濃度的誤差以及霧滴噴灑效果。測(cè)試方法是用試紙夾夾住水敏紙，在試驗(yàn)臺(tái)水箱內(nèi)裝滿(mǎn)水，在藥箱內(nèi)裝有檸檬紅染色劑代替農(nóng)藥，然后打開(kāi)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，手持試紙夾在噴頭下方滑過(guò)，水敏紙收集從噴頭噴灑出的霧滴，用HP DS1610掃描儀掃描逐一掃描水敏紙，用遙控器依次更改5個(gè)噴灑濃度等級(jí)，測(cè)試5個(gè)噴灑濃度下的霧滴沉積量、霧滴沉積密度以及霧滴粒徑大小是否有差異，同時(shí)用紫外分光光度計(jì)對(duì)霧滴濃度進(jìn)行測(cè)試，為避免操作誤差，每個(gè)濃度測(cè)試5次。

由表1可以看出，濃度誤差不超過(guò)3%，且當(dāng)用藥濃度改變時(shí)，霧滴沉積量、霧滴沉積密度以及霧滴粒徑幾乎不變，說(shuō)明系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)用藥濃度發(fā)生改變時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的噴灑效果影響很小。

2.2? ?噴頭轉(zhuǎn)速與霧滴粒徑關(guān)系測(cè)試

一般來(lái)說(shuō)，霧滴粒徑越小，越能避免大霧滴落到葉片上產(chǎn)生反彈的現(xiàn)象，霧滴覆蓋率越高，霧滴落在作物上作物吸收越快，藥效發(fā)揮越快，但并不是霧滴粒徑越小越好。當(dāng)霧滴粒徑小到一定程度，容易產(chǎn)生漂移，同時(shí)溫度較高時(shí)會(huì)蒸發(fā)，反而影響作業(yè)效果。不同的作物以及不同的農(nóng)藥所要求的霧滴粒徑大小并不相同，如除草劑要求霧滴粒徑大一些，避免霧滴飄移對(duì)周?chē)魑锂a(chǎn)生藥害，一般除草劑的霧滴粒徑在100～300 μm;防治葉面爬行類(lèi)害蟲(chóng)的試劑霧滴粒徑在30～150 μm防治效果較好;防治飛行類(lèi)害蟲(chóng)最好使用10～50 μm的細(xì)小霧滴;滅殺真菌類(lèi)的農(nóng)藥一般要求霧滴粒徑在30～150μm。測(cè)試噴頭轉(zhuǎn)速是為了測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)速與霧滴粒徑的關(guān)系，以便系統(tǒng)在噴灑不同農(nóng)藥時(shí)對(duì)噴頭電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，提高作業(yè)效果。

試驗(yàn)時(shí)要在水箱和藥箱內(nèi)裝滿(mǎn)水，調(diào)節(jié)噴頭的轉(zhuǎn)速。用水敏紙收集噴頭噴灑的霧滴，分析不同轉(zhuǎn)速下的霧滴粒徑大小。

由表2可以看出，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，霧滴粒徑的大小隨之減小，霧滴粒徑越小，越容易覆蓋到作物上，霧滴覆蓋率會(huì)隨著霧滴粒徑的減小而增大，但溫度較高、風(fēng)速較大時(shí)，一些霧滴粒徑很小的霧滴容易蒸發(fā)漂移，不同的藥劑有不同的霧滴粒徑適用范圍。由霧滴粒徑可以看出，當(dāng)噴施除草劑時(shí)，可以將噴頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在2 000～5 000 r/min之間;噴施滅殺真菌類(lèi)和防治葉面爬行類(lèi)害蟲(chóng)的試劑時(shí)，將噴頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在12 000 r/min左右;噴施防治飛行類(lèi)害蟲(chóng)的試劑時(shí)，將噴頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在13 000 r/min以上。

3? ?結(jié)論

第一，設(shè)計(jì)的這種濃度調(diào)節(jié)式農(nóng)藥變量噴施系統(tǒng)，可以根據(jù)作業(yè)區(qū)域的病蟲(chóng)草害程度改變噴施藥液的濃度。第二，系統(tǒng)工作時(shí)，濃度誤差不超過(guò)3%，霧滴沉積密度在55個(gè)/cm2左右，且系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，用藥濃度的改變對(duì)系統(tǒng)的噴灑效果影響很小。第三，系統(tǒng)噴灑的霧滴粒徑大小可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以有效提高試劑利用率。

參考文獻(xiàn)：

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