《文献检索综述工科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《文献检索综述工科版（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高效率农药喷洒器技术的综述Leli摘要： 介绍了国内外高效喷洒器的研究现状和未来发展方向。现在国内大部分地区农药喷洒效率低，污染严重； 好的器械加上好的喷洒方式的完美结合将是未来高效农药喷洒器的发展 方向。关键词：农药，喷洒器，机载，无人机，变量，精准，激光（1）引言。高效率农药喷洒器，作为大农业的产物，它比传统的背负式手动喷雾器和 背负式机动喷雾机具有很大的优越性。 作为农业大国的中国， 农业逐渐趋于大面积， 统一管 理生产。 这就不能像以前那样农民一人背一个农药喷洒器去实施农作物的喷药。 大农业追求 高效率，高经济性。于是高效率喷洒器的研发使这一追求成为可能。目前国内外对高效率喷洒器的研究
2、，可分为新的农药喷洒器械和新的喷洒方式的研究。 按喷洒器械的不同分为车载、 机载、 农药喷洒系统。 按喷洒方式的不同可分为常量喷洒、 变 量喷洒等。 为了节约农药， 减少农药对农作物及土壤的危害， 喷洒方式最终会向精准， 定量 方向发展。而喷洒器械会根据不同的农田地形和面积采用不同的喷洒器械。（ 2）从已获得的主要相关文献来看，国内主要研究人员和单位主要研究的方面有： 无人机喷洒技术的研究， 基于单片机的定量农药喷洒控制系统的研究， 基于激光扫描成像系统的 一种农药喷洒方法研究，农药喷施节约技术的研究。1）无人机喷洒技术 1 。丘陵山区是我国水稻、油菜等主要农作物的主产区在丘陵山区 采用普通的
3、地面装备难度较大。水稻生产在我国处于战略地位,由于稻田不同于旱地的特殊条件 ,使得地面装备行走困难。此外 ,湿地、滩涂、林地等特殊地形也不适合地面装备作业。 因此 ,我国要想在这些丘陵山区仅靠地面喷洒装备实现植保机械化很困难,必须结合现代化的无人驾驶空中作业技术 ,才能构成完整的机械化植保体系。由于固定翼飞机的起飞和着陆必须使用跑道,作业飞行速度快 ,因此不适应于地形复杂、 作业区障碍物多的作业环境 ,尤其不适用于中、小田块的病虫害防治,农药极易飘移到相邻地块的农作物上。因此，近年来无人机（UAV喷雾设备的研究在日本、美国等发达国家得到了快速 的发展。在我国,由于缺乏先进的无人机（UAV）喷洒
4、技术和控制装置,使我国无人机（UAV）喷洒 的应用水平与我国地区农业的发展需要不适应，与国外相比差距较大 ，从而导致我国利用无人机（UAV）进行农林作物喷雾一直是个空白。无人机（UAV）起飞时不需要跑道，其独特的飞行能力是其它一些飞行器不具备的。目前，美国已开展了无人机（UAV）的航空喷洒方面的研究,日本从 20世纪 90年代起将遥控直升机用于大田作物、果树和蔬菜的病虫害防治,从而实现合理施肥和农作物品质管理 ,还可判断作物 （主要是水稻 ）的生长状态。 1990 年,日本山叶公 司率先推出世界第一架无人机,主要用于撒布农药。 据 2006年统计数据资料显示 ,日本水稻种植面积近1 692kh
5、m2,且经营规模相对较小，常规的地面装备难以适应，而无人机因其尺寸小、 操控灵活、喷洒效果好等优点,在日本进行农业生产已成为发展趋势之一。目前,国内通用轻型无人机主要有蜜蜂 16共轴式无人驾驶直升机，Z-3无人直升机，WD100型无人直升机和天鹰 -3等。但是，目前应用无人机 （UAV开展施药技术的研究仍处于初级阶段，实际应用仍是空白。无人机飞行喷洒农药有许多优点 2， 使得它将在今后成为农业生产中重要的工具。 其优点 包括 :农药基本不会接触到人体，不会伤到农户，且不对粮食作物造成任何机械损伤；超低空飞行回避了严格的空中管制；为使农药达到最佳效果，采用世界上先进的微粒空中喷洒技术。由于药物成
6、微 无人机喷药以后玉米螟3h后死亡粒状，对风力、风向和喷洒都有严格控制，提高了其使用的灵活性；由于无人机螺旋桨的作用，对玉米叶片正反面叶都能喷到药物，可提高防治效率；不受地理条件限制，农用无人直升机的起飞、降落，最小只需要23 m2的面积。在没有机场设施的农村，一般的乡间公路都能完成起降；采用GPS定位和自主飞行控制技术确保目标的准确性，大大提高了喷洒作业的精度和安全性并且简化了操控工作；效率明显高于其他形式的农用喷洒作业 ,农用无人直升机的正常空可完成空中喷洒作业6.67 hm2,1 d 每架飞机可飞行 10 h 以上； 采用微粒喷洒方式至少可以节约10%的农药使用量 ，机喷洒相比 ，其特点
7、和优点见表 1。2）基于单片机的定量农药喷洒控制系统的研究。3工作原理：系统运行开始后，用户首先通过键盘选择大、中、校核的时间，获取接收到 农药的校核量 ；然后依次输入校核量和实际用户需要的用量， 通过单片机对其数据进行运算， 控制直流水泵的开启时间， 进而达到对农药喷洒流量的控制。 在系统运行过程中， 用户的电 瓶电压会降低，利用 A/D 转化芯片对电压实时采集 ；一旦在工作中电瓶电压低于设定的运行 电压时，系统会自动提醒用户需要进行充电，在此状态下，用户将不能作业。12 硬件电路资源主控芯片采用 ATMEL公司的AT89C52单片机处理芯片，它具有控制简单、 价格低廉的优 点，完全可以有效
8、控制相应的外围电路。电机驱动模块采用电机控制专有芯片L298。L298是双 H 桥高压大电流功率集成电路，用来驱动两个直流电机负载，可以方便地控制电机的 正反转与停止。数据采集模块采用 MAX197AD 转换芯片可以实时地转换电平的电压量，进 而有效地保证直流电机的电压值不低于设定的电机工作电压。1. 3硬件电路模块1. 3. 1 L298电机驱动模块L298是双H桥高压大电流功率集成电路， 用来驱动两个直流电机负载，可以方便地控制电机的正反转与停止。L298 每一路输出可以正常提供1A的电流，峰值电流可达 3A,将每个L298芯片的两路输出并联后驱动电机，则 可以输出2A的电流。图1是L29
9、8并联的输出的方法，这时每一片芯片只能驱动1个电机。其中，IN1和IN2通过TLP521光耦元件与单片机I/O 口相连来控制电机的停转 ；ENABLE与单 片机输出PWM信号相连来控制直流电机的转速；Out1和Out2输出端口连接直流电机。1.3.2数据实时采集模块数据采集采用 Maxim 公司出品的多量程、 8通道 12 位并行 A/D 转换器 MAX197。它是并行总线的 A/D芯片，采用逐次逼近工作方式，内部的输入跟踪保持电路， 并把模拟信号转换为 12位数字量输出，其并行输出口很容易与单片机接口。图2是其与单片机连接图。1和A(MJ-XC6IWtof U3ALLS 2RDAIMT 6Z
10、D6 S /ST? /pTio /SHF ZjI /dHT /mTCLKCSWRRD輕r1D5爲 D2D10DI.DADODSUXD2 wwm数据转地连搖闭3）基于激光扫描成像系统的一种农药喷洒方法。4激光扫描成像系统实质就是一种机载激光成像系统。该系统利用激光束扫描目标场景并 接收场景反射回来的激光辐射，产生连续的模拟信号， 反馈给电视型显示器， 在显示器上将得到的模拟电信号再还原成实时显示目标场景的图像。激光扫描成像系统的原理图，如图1所示。激光扫描装置的扫描方式采用行扫描：激光束沿垂直于航向的直线扫过地面，同时载机 沿预定航向向前飞行，于是光束就沿一系列平行线扫描目标。此系统工作示意图，
11、如图2所示。11脯叱换储,器* I低巧应吨甜业删I 同歩设备延伸器翔1描发生器梯扫剛tI 0罟n抽址t.殆令MY樸柑眛熠澹光片功率胡比罄图1 浊比扌1描血惊杀结的说評照图2 机我漱光打抓试像系统硯洒农跚尔恿閤该农药喷洒方法通过激光扫描成像系统完成对目标的鉴别、自动控制喷嘴的开关及农药 的喷洒，降低了在非目标物或区域的沉积，提高了农药在靶标上的沉积率，较大限度地提高了农药有效利用率，减少了农药对施药人员的伤害及对环境的污染。4）农药喷施节约技术5循环喷雾技术对常规喷雾机具进行重新设计改造，在喷洒部件的相对一侧加装药物回收装置，将没有 沉积的靶标植株上的药液收集后抽回药液指单位面积上施药量不变，将
12、农药原液稍微稀释， 用水量相当于常规喷雾技术的1/5至1/10。此技术提高了作业效率，尤其适合在温室中及山区应用。静电喷雾技术通过高压静电发生装置，使雾滴带电喷施的方法，药液雾滴在叶片表面的沉积量显著增 加，可将农药有效利用率提高到90%。药辊涂抹技术主要用于防治内吸收性除草剂，药液通过药辊（一种利用能吸收药液的泡沫材料做成的 抹药溢筒）表面渗出，只需接触到杂草上部的叶片即可奏效。此方法几乎可使药剂全部施在靶标植物表面，不会发生药液抛洒和滴落。丸粒化施药技术对于水田使用的水溶性强的药剂，可采用丸粒化施药技术，只需把药丸均匀撒于农田中 即可，效率提高十几倍，且没有农药漂移，不污染邻近作物。在喷洒
13、农药过程中，尽量多使用农药喷施节约技术，能提高喷洒效率。（3）结束语。从上面所述可以看出，在喷洒器械方面，机载具有明显的优势，但是机载技术在国内的研究还不成熟。在喷洒方式方面确实百花齐放，不管是变量施药还是精准施药都大大地提高了施药效率。我预计好的器械加上好的喷洒方式的完美结合将是未来高效农药喷洒器的发展方向。1 吴小伟,茹 煜,周宏平无人机喷洒技术的研究J.农业化研究，2010，7： 35-422 芮玉奎,芮法富，杨林等我国首次使用无人机大面积喷洒农药纪实J.农技服 务,2010,27(12):1575-15763 刘大印，张 文爱，王 秀等. 基于单片机 的定量农 药喷洒控 制系统 J. 农机化研 究,2011,1:10-154 耿顺山 . 基于激光扫描成像系统的一种农药喷洒方法 J. 农机化研究 ,5:246-2525 钟刚 . 农药喷施节约技术 J. 农家之友， 2:27-28
