基本信息
- 項目名稱：
- 無線遙控變比例農(nóng)藥配制噴灑機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 作品利用無線電技術(shù)，以單片機為處理核心設(shè)計了一款集噴灑和配置于一體的小型農(nóng)藥配置噴灑機。該裝置以電腦為操作終端，通過電腦發(fā)出及接收指令可自動完成農(nóng)藥的配置及噴灑，同時電腦通過可視化裝置可實時調(diào)整噴桿的高度、角度以及單面雙面噴灑。整套裝置帶有蓄水箱、配藥箱和噴藥箱，采用農(nóng)藥的邊配制邊噴灑模式，既可實現(xiàn)“用多少配多少”，又可達到實時配制使用。裝置采用履帶式運作可在山地丘陵地區(qū)工作。
- 詳細介紹：
- 作品采用APC220-43無線收發(fā)模塊，以STC89C52單片機為處理核心，以電腦為操作終端，設(shè)計出一款遠程控制的小型農(nóng)藥配置噴灑機。該裝置主要實現(xiàn)功能如下： 農(nóng)藥的精確配置：作品采用兩個高精度流量傳感器分別實現(xiàn)對農(nóng)藥和水量的控制，從而達到農(nóng)藥的高精度配置。 定點定量噴灑：通過可視化裝置，電腦可實時調(diào)整裝置的位置及工作狀態(tài)，完成農(nóng)藥的自動噴灑。 邊配邊噴：三箱一體的設(shè)計，實現(xiàn)了農(nóng)藥的邊配置邊噴灑。當噴藥箱的藥液達到一定液位的時候通過一定的反饋信息，電腦彈出是否再次配置的信息，當不需要時可及時終止農(nóng)藥的再次配置，還需要配置時通過一定的時延裝置自動再次配置，當噴藥箱的藥液下降到報警線自動打開配藥箱開關(guān)，進行加藥。 可調(diào)節(jié)的噴桿：噴桿可實現(xiàn)1.2米的升降，0~90度角度旋轉(zhuǎn)以及雙面但噴頭噴灑、單面雙噴頭噴灑及單面但噴頭噴灑。 常見農(nóng)作物病種對應(yīng)農(nóng)藥及配置比例數(shù)據(jù)庫存儲：為了方便查找及調(diào)用，作品在電腦上對常見農(nóng)作物常見病對應(yīng)的農(nóng)藥及配置比例進行了大量存儲。 選藥裝置：作品中配置了多個（一期樣品為4個）儲藥機構(gòu)，根據(jù)需要自動選藥，在無需換藥的情況下可以實現(xiàn)多種配方藥液的配制，大大減少了傳統(tǒng)農(nóng)藥配制中的工作量。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的：作品以操作者的安全作業(yè)和高效作業(yè)為出發(fā)點，從實現(xiàn)農(nóng)藥噴施的標準化、專業(yè)化、精確化為目的，設(shè)計出一款適應(yīng)現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化植保機器。 作品創(chuàng)新點：無線遠程控制，實現(xiàn)操作人機分離，保證操作者的作業(yè)安全；變比例控制方式，實現(xiàn)了不同藥液、不同濃度的精確配制；常見農(nóng)藥施藥配方數(shù)據(jù)化存儲，方便調(diào)用；定點定量噴施技術(shù)，針對不同作業(yè)對象和作業(yè)環(huán)境實時調(diào)整，提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥殘留；自動選藥技術(shù)，實現(xiàn)多配方作業(yè)；模塊化設(shè)計，功能模塊相對獨立，保證機器穩(wěn)定工作和功能的再拓展；噴施裝置（噴桿和噴藥車）姿態(tài)實時調(diào)節(jié)，便捷調(diào)節(jié)作業(yè)模式；實時配置技術(shù)，作品實現(xiàn)邊配邊噴，減少農(nóng)藥的浪費；自動維護功能，延長設(shè)備使用壽命；友好的人機界面，適應(yīng)了不同層次的操作者要求；可選藥技術(shù)，實現(xiàn)多配方作業(yè)。 技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)指標：分別采用可調(diào)精度為1～30 L/min±1%和1～2.5 L/min±1%的高精度流量傳感器LDN32和RG-9實現(xiàn)對水量和藥量精確控制，從而達到高精度配比；作品采用具有高效循環(huán)交織糾錯編碼能力的APC220-43無線數(shù)傳模塊進行遠程控制，可實現(xiàn)在1200米范圍內(nèi)正常通信；以STC89C52未處理核心，結(jié)合流量開關(guān)實現(xiàn)農(nóng)藥的邊配邊噴；以PC機為操作終端，通過LABVIEW編寫的操作界面儲存了大量常見農(nóng)作物常見病癥以及其相對應(yīng)的農(nóng)藥和配置比例；采用功率為60w，電壓為24v的JS5D60-24直流電機做驅(qū)動電機，最少載重可達100斤。
科學(xué)性、先進性
- 作品的科學(xué)性、先進性：作品控制上采用無線電遠程遙控方式，實現(xiàn)了作業(yè)操作的人機分離，解決了傳統(tǒng)農(nóng)藥配置、噴灑過程中操作人員直接接觸農(nóng)藥帶來的安全問題；采用變比例控制方式，通過高精度流量傳感器實現(xiàn)了不同種類、比例的農(nóng)藥的精確配比；邊配邊噴做到了用多少藥配置多少，減少了農(nóng)藥的浪費了殘留；通過實時的反饋系統(tǒng)，可隨時觀測設(shè)備的工作狀態(tài)并進行調(diào)控；利用labview編寫的操作界面簡單易懂，并在噴灑機上安裝的液晶顯示器使裝置的工作狀況一目了然，提供給人更加人性化、智能化的操控；常見農(nóng)作物病癥所對應(yīng)農(nóng)藥及其濃度的儲存，是配置變得簡單易操作；作品配置了多個（一期樣品為4個）儲藥機構(gòu)，可根據(jù)需要方便切換；可根據(jù)具體的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象對噴桿進行實時調(diào)接，減少了農(nóng)藥的浪費，提高了農(nóng)藥的利用效率；履帶式行進機構(gòu)獨立驅(qū)動，具有很強的路面適應(yīng)和機動轉(zhuǎn)向能力。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽決賽中活動本類特等獎。
作品所處階段
- 作品現(xiàn)在處于中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 委托專利經(jīng)紀人代為處理。
作品可展示的形式
- 作品可通過實物產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片、錄像形式展示。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：通過電腦操作終端輸入農(nóng)藥比例可自動完成一定比例農(nóng)藥的精確配置，通過操作界面響應(yīng)鍵發(fā)出指令完成相應(yīng)的動作。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：labview操作界面簡單直觀；單片機編程控制方便；變比例控制方式實現(xiàn)高精度配比；APC220-43無線收發(fā)模塊實現(xiàn)1200米范圍內(nèi)傳輸；可調(diào)整的噴桿工作狀態(tài)；可視化裝置提高了控制的精確可靠性。 適用范圍：履帶式運作在山地丘陵及平原地區(qū)皆可使用。 推廣前景及經(jīng)濟效益：目前，國內(nèi)的半自動農(nóng)藥噴灑機（背負式、掛車式、手推式）價錢在幾百元不等，但功能參差不齊，而全自動大型噴灑機的高達萬元以上，市場基本上處于兩極分化狀態(tài)，很多小規(guī)模的農(nóng)戶只能購買人工農(nóng)藥噴灑機。與此相比，對應(yīng)該作品開發(fā)的設(shè)備成本只需要2500元左右，填補了中間價位的空白，也在大多農(nóng)戶的購買能力內(nèi)。
同類課題研究水平概述
- 3.1國內(nèi)農(nóng)藥配置及噴灑一體化研究進展 (1)在我國，廣泛使用的是背負式激動噴霧機，拖拉機牽引式噴霧機和擔架機動噴霧機。傳統(tǒng)的農(nóng)藥混藥方式都是預(yù)混式混藥。 (2)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的何雄奎教授等人在傳統(tǒng)的農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用SK靜態(tài)混合器實現(xiàn)藥水混合，與傳統(tǒng)的混藥機器相比較，混合均勻度有了改善。 (3)在農(nóng)藥噴灑上，我國各地田間施藥仍停留在大容量、大霧滴噴霧技術(shù)水平上，施藥機具落后，農(nóng)藥有效利用率只有20％—30％，遠低于發(fā)達國家50％的平均水平，噴撤的大部分農(nóng)藥流失到環(huán)境中，帶來了嚴重的安全問題。目前，我國農(nóng)藥噴灑機械的種類和水平可歸結(jié)如下： ①小型背負式噴霧器目前在我國占絕對地位，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥噴施機具“跑、冒、滴、漏”問題嚴重。 ②機動背負式噴霧器。我國曾在20世紀70年代推廣使用過這種噴霧器，但由于高濃度迷霧法易造成環(huán)境污染而限制使用。 ③我國大中型噴霧器以拖拉機懸掛機型為主，噴桿長度一般不超過12m，機械結(jié)構(gòu)比較簡單，噴量，噴桿高度，噴桿的折疊和打開大多有人力調(diào)節(jié)或操作，自動化程度較低。另外，由于關(guān)鍵零部件的質(zhì)量和種類限制，噴霧質(zhì)量難以得到保證。 ○4總之國內(nèi)植物保護機械還存在的主要問題有技術(shù)開發(fā)基礎(chǔ)薄弱，植保機械產(chǎn)品不成體系。再加上目前我國農(nóng)村經(jīng)濟體制一家一戶的現(xiàn)狀，決定了我國植保機械以手動背負噴霧器為主，小型機動噴霧機為輔。 3.2國外農(nóng)藥配置及噴灑一體化研究進展 (1)目前，發(fā)達國家廣泛采用的是大型機動噴桿式噴霧機. (2)農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)在國外機動噴霧機上應(yīng)用最為廣泛。近年來發(fā)達國家研究重點一直在系統(tǒng)的快速響應(yīng)，可變量控制施藥技術(shù)，精確施藥技術(shù)等研究上。 (3)Gillis等人開展了為基于機器視覺的農(nóng)藥噴霧機中的農(nóng)藥在線注入系統(tǒng)研究，Slaughter等人開發(fā)了側(cè)向除草劑噴霧機上配置農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)。 (4)國外的植保機械正朝著智能化，光電一體化方向快速發(fā)展
