一直以來,農(nóng)業(yè)上防治病蟲災害的有效手段即為對農(nóng)作物進行農(nóng)藥噴灑。然而,與其他發(fā)達國家相比,我國施藥技術(shù)的落后導致農(nóng)藥的大量浪費,較低的農(nóng)藥利用率不僅提高了防治病蟲害的成本,對生態(tài)自然環(huán)境的破壞也日益嚴重。尤其針對新疆大田種植玉米作物,施藥面積大、用藥量多,如何實現(xiàn)減藥增效尤為重要。為提高我區(qū)農(nóng)藥利用率,提出應用變量施藥技術(shù),以苗期玉米植株為研究對象,研究設(shè)計一套適用于自走式噴霧機的間歇施藥控制系統(tǒng),以期改善施藥效果,降低農(nóng)藥污染。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）以施藥機具、施藥技術(shù)角度出發(fā),綜述國內(nèi)外間歇施藥控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀,通過對比對象檢測傳感器文獻成果,結(jié)合本研究對象特征,優(yōu)選超聲傳感器感知苗期玉米植株。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目的與要求,研究確定了技術(shù)路線。（2）搭建了間歇施藥控制硬件系統(tǒng):設(shè)計了間歇施藥液壓回路,確定了液壓元件參數(shù);開發(fā)了基于PLC的電控系統(tǒng),規(guī)劃了PLC外部電路以及電磁閥驅(qū)動電路。（3）構(gòu)建了系統(tǒng)壓力控制模型與流量控制模型,基于作物超聲檢測高度,建立了間歇噴藥變量控制模型。研究了基于PID的施藥系統(tǒng)壓力穩(wěn)定控制算法,并完成模型仿真分析。（4）設(shè)計了基于PLC的系統(tǒng)控制軟件,... 

【文章來源】：石河子大學新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

苗期玉米Fig.1-2Cornseedlingstage

玉米自走式噴霧機苗期間歇施藥控制系統(tǒng)設(shè)計27天后，一定要防治玉米粘蟲和鉆心蟲。玉米八葉期為控旺，防病，增產(chǎn)的最佳時期。控旺防倒很關(guān)鍵，同時，噴施殺蟲劑，殺菌劑，蕓苔素內(nèi)酯和功能性葉面肥，防病，殺蟲，增產(chǎn)一次性完成[4]。圖1-3玉米苗期施藥Fig.1-3Cornseedlingapplication1.1.2研究意義雖然我國植保機具類型繁多，但由于多采用傳統(tǒng)連續(xù)噴藥作業(yè)模式，具有施藥效率低、農(nóng)藥被大量浪費、農(nóng)作物中農(nóng)藥殘存現(xiàn)象嚴重、施藥工作人員易中毒以及對生態(tài)環(huán)境造成污染等問題[5]。農(nóng)作物質(zhì)量無法得到保障會直接影響到我國的農(nóng)產(chǎn)品出口，同時也會對廣大消費者及農(nóng)場工人的生命健康造成威脅。綜上，目前我國農(nóng)藥先進的生產(chǎn)水平與落后的農(nóng)藥施用技術(shù)及農(nóng)作物保護裝備之間出現(xiàn)了嚴重的不協(xié)調(diào)。因此，亟待探索并攻克精準施藥技術(shù)難題，開發(fā)研制先進適用的植保機械，不僅可有效防治農(nóng)產(chǎn)品病蟲害，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量、減輕對生態(tài)環(huán)境的破壞及保障人民生命健康具有重要意義。相比傳統(tǒng)噴藥作業(yè)模式，間歇噴藥技術(shù)能夠區(qū)分作物對象與土壤背景，做到對靶噴施，且能夠根據(jù)作物對象植被特征調(diào)整噴藥量，從而有效降低藥量使用，實現(xiàn)節(jié)約作業(yè)成本，降低環(huán)境污染，提高噴施作業(yè)質(zhì)量的目的。間歇噴藥技術(shù)核心包括兩方面，即農(nóng)作物噴施作業(yè)信息獲取和變量施藥的實時控制。間歇噴藥技術(shù)通過對噴施目標的持續(xù)檢測以達到精確噴施的目的，通過接收檢測目標的信息反饋調(diào)整輸出，進而實現(xiàn)提高農(nóng)藥噴施的精準度與有效性等目標。1.2噴霧機的發(fā)展高效的農(nóng)藥、先進的作業(yè)機具以及規(guī)范的施藥技術(shù)是提升植保作業(yè)效果的三大重要手段[6]。早在上世紀九十年代，德國、日本、美國及澳大利亞等國家已開啟了對農(nóng)藥噴施系統(tǒng)的研發(fā)與應用工程，在本世紀初，通過多年

測物的種類，因此可精準的鑒別該植物是雜草還是農(nóng)作物，準確率高達73%以上。翟長遠[20]等使用紅外光電傳感器探測樹干，估算樹冠位置，設(shè)計幼樹果園靶標探測器，并在實驗室和果園進行了試驗研究。鄒偉[21-25]等設(shè)計了果園對靶噴藥控制系統(tǒng)，根據(jù)霍爾（測速）傳感器實時檢測拖拉的行駛速度，采用紅外傳感器列陣探測果樹樹冠，執(zhí)行系統(tǒng)電磁閥開關(guān)的頻率主要通過靶標的檢測信號以及紅外線的行駛速度進行控制，完成對噴頭流量的控制，實現(xiàn)了基于果樹樹冠檢測的對靶變量施藥。該傳感器造價低廉，但無法測定距離及作物位置。圖1-5紅外光電傳感器Fig.1-5Infraredphotoelectricsensor（2）激光傳感器激光傳感器[26]將激光束投射到被測物表面，通過采集反射光可計算獲得對象二維坐標值。李龍龍[27]等人采用掃描精度高的激光傳感器作為探測源，設(shè)計了一種基于變風量與變噴霧量的果園自動仿形噴霧機，噴霧系統(tǒng)以冠層分割模型作為變量處方，執(zhí)行元件由無刷直流風機以及電磁閥構(gòu)成，風機的轉(zhuǎn)速以及噴頭的流量大小根據(jù)所檢測的果樹冠層的體積對電機及電磁閥的PWM脈寬調(diào)制信號的調(diào)節(jié)實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)。但是單組激光傳感器光束覆蓋范圍小，若覆蓋冠層需形成多組排布，則需增加成本。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]水稻變量施藥信息處理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 劉子文.江蘇大學 2019
[2]PWM變量噴霧機的設(shè)計及其壓力特性的研究[D]. 蔣斌.江蘇大學 2018
[3]基于ARM的變量噴藥控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 戢冰.中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院 2018
[4]基于脈寬調(diào)制的變量施藥控制系統(tǒng)研究[D]. 肖靜.南京林業(yè)大學 2018
[5]基于超聲探測的果園對靶變量施藥系統(tǒng)設(shè)計[D]. 高斌.太原理工大學 2018
[6]懸掛式噴桿噴霧機變量噴霧系統(tǒng)設(shè)計及試驗分析[D]. 劉道奇.河南農(nóng)業(yè)大學 2018
[7]果園實時混藥風送式變量噴霧系統(tǒng)研制[D]. 許績彤.華南農(nóng)業(yè)大學 2016
[8]基于機器視覺的噴藥機田間自行走控制研究[D]. 王靖.西南大學 2016
[9]變噴桿式噴霧機可變噴量施藥控制系統(tǒng)研究[D]. 范龍.南京林業(yè)大學 2016
[10]高地隙噴藥機設(shè)計及其變量施藥系統(tǒng)研究[D]. 李錕.哈爾濱理工大學 2015



本文編號：3415711