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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 無(wú)線遙控變比例農(nóng)藥配制噴灑機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 作品利用無(wú)線電技術(shù)，以單片機(jī)為處理核心設(shè)計(jì)了一款集噴灑和配置于一體的小型農(nóng)藥配置噴灑機(jī)。該裝置以電腦為操作終端，通過(guò)電腦發(fā)出及接收指令可自動(dòng)完成農(nóng)藥的配置及噴灑，同時(shí)電腦通過(guò)可視化裝置可實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)“用多少配多少”，又可達(dá)到實(shí)時(shí)配制使用。裝置采用履帶式運(yùn)作可在山地丘陵地區(qū)工作。
- 詳細(xì)介紹：
- 作品采用APC220-43無(wú)線收發(fā)模塊，以STC89C52單片機(jī)為處理核心，以電腦為操作終端，設(shè)計(jì)出一款遠(yuǎn)程控制的小型農(nóng)藥配置噴灑機(jī)。該裝置主要實(shí)現(xiàn)功能如下： 農(nóng)藥的精確配置：作品采用兩個(gè)高精度流量傳感器分別實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥和水量的控制，從而達(dá)到農(nóng)藥的高精度配置。 定點(diǎn)定量噴灑：通過(guò)可視化裝置，電腦可實(shí)時(shí)調(diào)整裝置的位置及工作狀態(tài)，完成農(nóng)藥的自動(dòng)噴灑。 邊配邊噴：三箱一體的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥的邊配置邊噴灑。當(dāng)噴藥箱的藥液達(dá)到一定液位的時(shí)候通過(guò)一定的反饋信息，電腦彈出是否再次配置的信息，當(dāng)不需要時(shí)可及時(shí)終止農(nóng)藥的再次配置，還需要配置時(shí)通過(guò)一定的時(shí)延裝置自動(dòng)再次配置，當(dāng)噴藥箱的藥液下降到報(bào)警線自動(dòng)打開(kāi)配藥箱開(kāi)關(guān)，進(jìn)行加藥。 可調(diào)節(jié)的噴桿：噴桿可實(shí)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(jiàn)農(nóng)作物病種對(duì)應(yīng)農(nóng)藥及配置比例數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)：為了方便查找及調(diào)用，作品在電腦上對(duì)常見(jiàn)農(nóng)作物常見(jiàn)病對(duì)應(yīng)的農(nóng)藥及配置比例進(jìn)行了大量存儲(chǔ)。 選藥裝置：作品中配置了多個(gè)（一期樣品為4個(gè)）儲(chǔ)藥機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要自動(dòng)選藥，在無(wú)需換藥的情況下可以實(shí)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、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(diǎn)，從實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥噴施的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、精確化為目的，設(shè)計(jì)出一款適應(yīng)現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化植保機(jī)器。 作品創(chuàng)新點(diǎn)：無(wú)線遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)操作人機(jī)分離，保證操作者的作業(yè)安全；變比例控制方式，實(shí)現(xiàn)了不同藥液、不同濃度的精確配制；常見(jiàn)農(nóng)藥施藥配方數(shù)據(jù)化存儲(chǔ)，方便調(diào)用；定點(diǎn)定量噴施技術(shù)，針對(duì)不同作業(yè)對(duì)象和作業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)整，提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥殘留；自動(dòng)選藥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多配方作業(yè)；模塊化設(shè)計(jì)，功能模塊相對(duì)獨(dú)立，保證機(jī)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(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，便捷調(diào)節(jié)作業(yè)模式；實(shí)時(shí)配置技術(shù)，作品實(shí)現(xiàn)邊配邊噴，減少農(nóng)藥的浪費(fèi)；自動(dòng)維護(hù)功能，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；友好的人機(jī)界面，適應(yīng)了不同層次的操作者要求；可選藥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多配方作業(yè)。 技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)指標(biāo)：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(shí)現(xiàn)對(duì)水量和藥量精確控制，從而達(dá)到高精度配比；作品采用具有高效循環(huán)交織糾錯(cuò)編碼能力的APC220-43無(wú)線數(shù)傳模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可實(shí)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(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的邊配邊噴；以PC機(jī)為操作終端，通過(guò)LABVIEW編寫的操作界面儲(chǔ)存了大量常見(jiàn)農(nóng)作物常見(jiàn)病癥以及其相對(duì)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(jī)做驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最少載重可達(dá)100斤。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性、先進(jìn)性：作品控制上采用無(wú)線電遠(yuǎn)程遙控方式，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)操作的人機(jī)分離，解決了傳統(tǒng)農(nóng)藥配置、噴灑過(guò)程中操作人員直接接觸農(nóng)藥帶來(lái)的安全問(wèn)題；采用變比例控制方式，通過(guò)高精度流量傳感器實(shí)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(fèi)了殘留；通過(guò)實(shí)時(shí)的反饋系統(tǒng)，可隨時(shí)觀測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)并進(jìn)行調(diào)控；利用labview編寫的操作界面簡(jiǎn)單易懂，并在噴灑機(jī)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(jiàn)農(nóng)作物病癥所對(duì)應(yīng)農(nóng)藥及其濃度的儲(chǔ)存，是配置變得簡(jiǎn)單易操作；作品配置了多個(gè)（一期樣品為4個(gè)）儲(chǔ)藥機(jī)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(duì)象對(duì)噴桿進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)接，減少了農(nóng)藥的浪費(fèi)，提高了農(nóng)藥的利用效率；履帶式行進(jìn)機(jī)構(gòu)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，具有很強(qiáng)的路面適應(yīng)和機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)向能力。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽決賽中活動(dòng)本類特等獎(jiǎng)。
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(jì)人代為處理。
作品可展示的形式
- 作品可通過(guò)實(shí)物產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像形式展示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：通過(guò)電腦操作終端輸入農(nóng)藥比例可自動(dòng)完成一定比例農(nóng)藥的精確配置，通過(guò)操作界面響應(yīng)鍵發(fā)出指令完成相應(yīng)的動(dòng)作。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：labview操作界面簡(jiǎn)單直觀；單片機(jī)編程控制方便；變比例控制方式實(shí)現(xiàn)高精度配比；APC220-43無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)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(yùn)作在山地丘陵及平原地區(qū)皆可使用。 推廣前景及經(jīng)濟(jì)效益：目前，國(guó)內(nèi)的半自動(dòng)農(nóng)藥噴灑機(jī)（背負(fù)式、掛車式、手推式）價(jià)錢在幾百元不等，但功能參差不齊，而全自動(dòng)大型噴灑機(jī)的高達(dá)萬(wàn)元以上，市場(chǎng)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(gòu)買人工農(nóng)藥噴灑機(jī)。與此相比，對(duì)應(yīng)該作品開(kāi)發(fā)的設(shè)備成本只需要2500元左右，填補(bǔ)了中間價(jià)位的空白，也在大多農(nóng)戶的購(gòu)買能力內(nèi)。
同類課題研究水平概述
- 3.1國(guó)內(nèi)農(nóng)藥配置及噴灑一體化研究進(jìn)展 (1)在我國(guó)，廣泛使用的是背負(fù)式激動(dòng)噴霧機(jī)，拖拉機(jī)牽引式噴霧機(jī)和擔(dān)架機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)。傳統(tǒng)的農(nóng)藥混藥方式都是預(yù)混式混藥。 (2)中國(guó)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(shí)現(xiàn)藥水混合，與傳統(tǒng)的混藥機(jī)器相比較，混合均勻度有了改善。 (3)在農(nóng)藥噴灑上，我國(guó)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(jī)具落后，農(nóng)藥有效利用率只有20％—30％，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)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(lái)了嚴(yán)重的安全問(wèn)題。目前，我國(guó)農(nóng)藥噴灑機(jī)械的種類和水平可歸結(jié)如下： ①小型背負(fù)式噴霧器目前在我國(guó)占絕對(duì)地位，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥噴施機(jī)具“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題嚴(yán)重。 ②機(jī)動(dòng)背負(fù)式噴霧器。我國(guó)曾在20世紀(jì)70年代推廣使用過(guò)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(guó)大中型噴霧器以拖拉機(jī)懸掛機(jī)型為主，噴桿長(zhǎng)度一般不超過(guò)12m，機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，噴量，噴桿高度，噴桿的折疊和打開(kāi)大多有人力調(diào)節(jié)或操作，自動(dòng)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(guó)內(nèi)植物保護(hù)機(jī)械還存在的主要問(wèn)題有技術(shù)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)薄弱，植保機(jī)械產(chǎn)品不成體系。再加上目前我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)體制一家一戶的現(xiàn)狀，決定了我國(guó)植保機(jī)械以手動(dòng)背負(fù)噴霧器為主，小型機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)為輔。 3.2國(guó)外農(nóng)藥配置及噴灑一體化研究進(jìn)展 (1)目前，發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用的是大型機(jī)動(dòng)噴桿式噴霧機(jī). (2)農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)在國(guó)外機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)上應(yīng)用最為廣泛。近年來(lái)發(fā)達(dá)國(guó)家研究重點(diǎn)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(kāi)展了為基于機(jī)器視覺(jué)的農(nóng)藥噴霧機(jī)中的農(nóng)藥在線注入系統(tǒng)研究，Slaughter等人開(kāi)發(fā)了側(cè)向除草劑噴霧機(jī)上配置農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)。 (4)國(guó)外的植保機(jī)械正朝著智能化，光電一體化方向快速發(fā)展
