基本信息
- 项目名称：
- 无线遥控变比例农药配制喷洒机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品利用无线电技术，以单片机为处理核心设计了一款集喷洒和配置于一体的小型农药配置喷洒机。该装置以电脑为操作终端，通过电脑发出及接收指令可自动完成农药的配置及喷洒，同时电脑通过可视化装置可实时调整喷杆的高度、角度以及单面双面喷洒。整套装置带有蓄水箱、配药箱和喷药箱，采用农药的边配制边喷洒模式，既可实现“用多少配多少”，又可达到实时配制使用。装置采用履带式运作可在山地丘陵地区工作。
- 详细介绍：
- 作品采用APC220-43无线收发模块，以STC89C52单片机为处理核心，以电脑为操作终端，设计出一款远程控制的小型农药配置喷洒机。该装置主要实现功能如下： 农药的精确配置：作品采用两个高精度流量传感器分别实现对农药和水量的控制，从而达到农药的高精度配置。 定点定量喷洒：通过可视化装置，电脑可实时调整装置的位置及工作状态，完成农药的自动喷洒。 边配边喷：三箱一体的设计，实现了农药的边配置边喷洒。当喷药箱的药液达到一定液位的时候通过一定的反馈信息，电脑弹出是否再次配置的信息，当不需要时可及时终止农药的再次配置，还需要配置时通过一定的时延装置自动再次配置，当喷药箱的药液下降到报警线自动打开配药箱开关，进行加药。 可调节的喷杆：喷杆可实现1.2米的升降，0~90度角度旋转以及双面但喷头喷洒、单面双喷头喷洒及单面但喷头喷洒。 常见农作物病种对应农药及配置比例数据库存储：为了方便查找及调用，作品在电脑上对常见农作物常见病对应的农药及配置比例进行了大量存储。 选药装置：作品中配置了多个（一期样品为4个）储药机构，根据需要自动选药，在无需换药的情况下可以实现多种配方药液的配制，大大减少了传统农药配制中的工作量。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：作品以操作者的安全作业和高效作业为出发点，从实现农药喷施的标准化、专业化、精确化为目的，设计出一款适应现代绿色农业生产的自动化植保机器。 作品创新点：无线远程控制，实现操作人机分离，保证操作者的作业安全；变比例控制方式，实现了不同药液、不同浓度的精确配制；常见农药施药配方数据化存储，方便调用；定点定量喷施技术，针对不同作业对象和作业环境实时调整，提高农药利用率、减少农药残留；自动选药技术，实现多配方作业；模块化设计，功能模块相对独立，保证机器稳定工作和功能的再拓展；喷施装置（喷杆和喷药车）姿态实时调节，便捷调节作业模式；实时配置技术，作品实现边配边喷，减少农药的浪费；自动维护功能，延长设备使用寿命；友好的人机界面，适应了不同层次的操作者要求；可选药技术，实现多配方作业。 技术关键和技术指标：分别采用可调精度为1～30 L/min±1%和1～2.5 L/min±1%的高精度流量传感器LDN32和RG-9实现对水量和药量精确控制，从而达到高精度配比；作品采用具有高效循环交织纠错编码能力的APC220-43无线数传模块进行远程控制，可实现在1200米范围内正常通信；以STC89C52未处理核心，结合流量开关实现农药的边配边喷；以PC机为操作终端，通过LABVIEW编写的操作界面储存了大量常见农作物常见病症以及其相对应的农药和配置比例；采用功率为60w，电压为24v的JS5D60-24直流电机做驱动电机，最少载重可达100斤。
科学性、先进性
- 作品的科学性、先进性：作品控制上采用无线电远程遥控方式，实现了作业操作的人机分离，解决了传统农药配置、喷洒过程中操作人员直接接触农药带来的安全问题；采用变比例控制方式，通过高精度流量传感器实现了不同种类、比例的农药的精确配比；边配边喷做到了用多少药配置多少，减少了农药的浪费了残留；通过实时的反馈系统，可随时观测设备的工作状态并进行调控；利用labview编写的操作界面简单易懂，并在喷洒机上安装的液晶显示器使装置的工作状况一目了然，提供给人更加人性化、智能化的操控；常见农作物病症所对应农药及其浓度的储存，是配置变得简单易操作；作品配置了多个（一期样品为4个）储药机构，可根据需要方便切换；可根据具体的作业环境和作业对象对喷杆进行实时调接，减少了农药的浪费，提高了农药的利用效率；履带式行进机构独立驱动，具有很强的路面适应和机动转向能力。
获奖情况及鉴定结果
- 在四川农业大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛决赛中活动本类特等奖。
作品所处阶段
- 作品现在处于中试阶段。
技术转让方式
- 委托专利经纪人代为处理。
作品可展示的形式
- 作品可通过实物产品、图纸、现场演示、图片、录像形式展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：通过电脑操作终端输入农药比例可自动完成一定比例农药的精确配置，通过操作界面响应键发出指令完成相应的动作。 技术特点和优势：labview操作界面简单直观；单片机编程控制方便；变比例控制方式实现高精度配比；APC220-43无线收发模块实现1200米范围内传输；可调整的喷杆工作状态；可视化装置提高了控制的精确可靠性。 适用范围：履带式运作在山地丘陵及平原地区皆可使用。 推广前景及经济效益：目前，国内的半自动农药喷洒机（背负式、挂车式、手推式）价钱在几百元不等，但功能参差不齐，而全自动大型喷洒机的高达万元以上，市场基本上处于两极分化状态，很多小规模的农户只能购买人工农药喷洒机。与此相比，对应该作品开发的设备成本只需要2500元左右，填补了中间价位的空白，也在大多农户的购买能力内。
同类课题研究水平概述
- 3.1国内农药配置及喷洒一体化研究进展 (1)在我国，广泛使用的是背负式激动喷雾机，拖拉机牵引式喷雾机和担架机动喷雾机。传统的农药混药方式都是预混式混药。 (2)中国农业大学的何雄奎教授等人在传统的农药直接注入系统的基础上采用SK静态混合器实现药水混合，与传统的混药机器相比较，混合均匀度有了改善。 (3)在农药喷洒上，我国各地田间施药仍停留在大容量、大雾滴喷雾技术水平上，施药机具落后，农药有效利用率只有20％—30％，远低于发达国家50％的平均水平，喷撤的大部分农药流失到环境中，带来了严重的安全问题。目前，我国农药喷洒机械的种类和水平可归结如下： ①小型背负式喷雾器目前在我国占绝对地位，在农业生产中，农药喷施机具“跑、冒、滴、漏”问题严重。 ②机动背负式喷雾器。我国曾在20世纪70年代推广使用过这种喷雾器，但由于高浓度迷雾法易造成环境污染而限制使用。 ③我国大中型喷雾器以拖拉机悬挂机型为主，喷杆长度一般不超过12m，机械结构比较简单，喷量，喷杆高度，喷杆的折叠和打开大多有人力调节或操作，自动化程度较低。另外，由于关键零部件的质量和种类限制，喷雾质量难以得到保证。 ○4总之国内植物保护机械还存在的主要问题有技术开发基础薄弱，植保机械产品不成体系。再加上目前我国农村经济体制一家一户的现状，决定了我国植保机械以手动背负喷雾器为主，小型机动喷雾机为辅。 3.2国外农药配置及喷洒一体化研究进展 (1)目前，发达国家广泛采用的是大型机动喷杆式喷雾机. (2)农药直接注入系统在国外机动喷雾机上应用最为广泛。近年来发达国家研究重点一直在系统的快速响应，可变量控制施药技术，精确施药技术等研究上。 (3)Gillis等人开展了为基于机器视觉的农药喷雾机中的农药在线注入系统研究，Slaughter等人开发了侧向除草剂喷雾机上配置农药直接注入系统。 (4)国外的植保机械正朝着智能化，光电一体化方向快速发展
