果園噴藥機(jī)控制系統(tǒng)研究

張爭(zhēng)剛　郭東平

摘要：農(nóng)藥噴灑對(duì)果樹病蟲害防治具有積極意義。但目前連續(xù)噴藥方式農(nóng)藥浪費(fèi)嚴(yán)重，本文通過對(duì)GPS定位和紅外傳感器定位的果樹對(duì)靶噴藥進(jìn)行比較，紅外傳感器定位的果樹噴藥系統(tǒng)具有可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、易實(shí)現(xiàn)等等優(yōu)點(diǎn)，故適合推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：噴藥機(jī)；GPS定位；紅外傳感器定位

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）06-0243-01

我國(guó)是一個(gè)水果生產(chǎn)大國(guó)，使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行果園病蟲害防治，是保證水果生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要措施之一。目前，我國(guó)果園施藥技術(shù)和施藥機(jī)械還很落后，在果園農(nóng)藥噴灑中存在很多的問題：

1）傳統(tǒng)的果園農(nóng)藥噴灑方式都采用連續(xù)噴施，而果樹的生長(zhǎng)為非連續(xù)種植，連續(xù)噴施方式致使僅15%～20%的農(nóng)藥落在果樹葉面上，農(nóng)藥利用率極低，為了達(dá)到施藥效果，果農(nóng)往往過量施藥；

2）絕大部分農(nóng)藥噴灑到空氣、土壤、水體中，不僅沒有起到農(nóng)藥噴施作用反而造成農(nóng)藥污染，甚至人畜中毒；

3）農(nóng)藥污染會(huì)危害果園生態(tài)環(huán)境，致使水果農(nóng)藥殘余量超標(biāo)，影響水果品質(zhì)；

因此，研發(fā)高效、安全、環(huán)保型的果園噴藥機(jī)械顯得尤其重要和迫切，而對(duì)其靈魂——控制系統(tǒng)的研究更是重中之重。

1果園噴藥機(jī)控制系統(tǒng)的要求

果園噴藥機(jī)系統(tǒng)要滿足下列要求：

1）農(nóng)藥利用率高。能夠根據(jù)果樹位置進(jìn)行識(shí)別并實(shí)現(xiàn)只對(duì)果樹噴藥，在果樹空檔則自動(dòng)停止噴霧；

2）適用性強(qiáng)。能夠滿足不同果園果樹樹冠大小、果樹株距的不同，適用于不同果樹類型的農(nóng)藥噴灑。

3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作。果樹噴藥機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝、維護(hù)、操作簡(jiǎn)單，方便使用；

4）安全性好。盡可能減少人與農(nóng)藥的直接接觸，消除潛在威脅。

2兩種果園噴藥裝置的性能分析

目前常用的果園噴藥裝置有兩種：基于GPS定位和基于紅外傳感器定位的果樹噴藥裝置。

2.1基于GPS定位的果樹噴藥裝置

利用現(xiàn)有的GPS定位系統(tǒng)，采集果園每棵果樹的位置坐標(biāo)信息，并根據(jù)果樹樹冠大小設(shè)定以果樹坐標(biāo)點(diǎn)為中心的施藥區(qū)域，將這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)。在施藥時(shí)，當(dāng)施藥機(jī)行駛到果樹坐標(biāo)施藥區(qū)域時(shí)，由控制器控制噴藥機(jī)噴頭電磁閥打開，對(duì)目標(biāo)果樹進(jìn)行噴藥作業(yè)，當(dāng)施藥機(jī)離開該果樹施藥區(qū)域時(shí)，控制器控制噴藥機(jī)噴頭電磁閥關(guān)閉，停止噴藥。逐一完成對(duì)每棵果樹的精準(zhǔn)噴藥。

2.2基于紅外傳感器定位的果樹噴藥裝置

紅外傳感器是利用紅外光對(duì)物體進(jìn)行非接觸式檢測(cè)，能避免日光等可見光對(duì)傳感器的影響，可使用漫反射式紅外光電傳感器檢測(cè)果樹位置，當(dāng)施藥機(jī)行駛到果樹附近時(shí)，紅外傳感器發(fā)射的紅外線被果樹樹冠反射回來，系統(tǒng)檢測(cè)到該位置有果樹，則由控制器控制噴藥機(jī)噴頭電磁閥打開，對(duì)果樹進(jìn)行噴藥作業(yè)，當(dāng)施藥機(jī)離開該果樹，到達(dá)兩顆果樹中間的空擋位置，紅外傳感器沒有反射回來的光信號(hào)，則控制器控制噴藥機(jī)噴頭電磁閥關(guān)閉，停止噴藥。

3兩種噴藥裝置的比較

基于GPS定位的果樹噴藥裝置，能夠根據(jù)GPS對(duì)果樹進(jìn)行定位，做到對(duì)靶噴藥，對(duì)提高農(nóng)藥利用率有積極意義，但是，使用前期需要對(duì)整個(gè)果園果樹坐標(biāo)進(jìn)行定位，工作量大，另外，如果果樹樹冠較高大時(shí)，可能會(huì)阻擋GPS信號(hào)，導(dǎo)致定位不可靠。

基于紅外傳感器定位的果樹噴藥裝置，能夠通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)果樹位置信息，并受外部環(huán)境因素影響較小，可靠性較高，并且裝置簡(jiǎn)單，在傳統(tǒng)噴藥機(jī)上安裝也方便，易于實(shí)現(xiàn)。

4小結(jié)

通過對(duì)兩種果園噴藥裝置進(jìn)行比較，基于紅外傳感器的果樹噴藥裝置具有可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，故適合在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。