農(nóng)用噴藥機(jī)的電控系統(tǒng)功能及技術(shù)優(yōu)化方向

0 引言

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)快速進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所應(yīng)用的農(nóng)機(jī)裝備種類和可靠性不斷提升，有效保證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。噴藥機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要植保設(shè)備之一，現(xiàn)階段主要以輪式噴藥機(jī)為主，通過(guò)化學(xué)藥劑的噴施能夠有效預(yù)防病蟲害侵蝕，使農(nóng)作物更好地適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜環(huán)境，降低減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。噴藥機(jī)械的使用有效改善了傳統(tǒng)人工噴施農(nóng)藥效率低下、工作量大、威脅人身健康等弊端，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程更加合理，且隨著農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用，噴藥機(jī)上應(yīng)用的電控技術(shù)逐漸增多，使噴藥作業(yè)的合理性和便捷性進(jìn)一步提升，有利于噴藥機(jī)械的智能化發(fā)展。

1 噴藥機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)的農(nóng)用植保機(jī)械在技術(shù)上得到了快速發(fā)展，行進(jìn)式新型噴藥機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用比例相對(duì)增加。但總體上講，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的植保機(jī)械仍然多為傳統(tǒng)半自動(dòng)設(shè)備和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的動(dòng)力噴藥機(jī)，噴藥機(jī)的技術(shù)相對(duì)落后。生產(chǎn)中常出現(xiàn)農(nóng)藥“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，農(nóng)民在植保過(guò)程中中毒問題也時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)階段應(yīng)用的植保機(jī)械大部分已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，先進(jìn)的農(nóng)用噴藥機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)前景。從國(guó)際范圍看，發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要以中、大型噴藥機(jī)作為植保生產(chǎn)機(jī)具，所使用的機(jī)具應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、可編程控制、儀器儀表、液壓氣動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)等眾多先進(jìn)技術(shù)，且多與地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)相配合進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，設(shè)備具有較好的可靠性。同時(shí)，國(guó)外生產(chǎn)的先進(jìn)植保噴藥機(jī)械具有低噴量、精噴灑、少污染的特征，多以寬幅噴桿噴霧機(jī)實(shí)施生產(chǎn)作業(yè)，噴幅通常達(dá)到25～40 m，采用機(jī)電液一體化高度自動(dòng)化控制技術(shù)。我國(guó)生產(chǎn)的行進(jìn)式植保噴藥機(jī)近年來(lái)在技術(shù)上也得到了較大程度的提升，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)噴藥機(jī)械相比，生產(chǎn)質(zhì)量和應(yīng)用的技術(shù)都明顯提升。圖1為我國(guó)山東瓦力公司生產(chǎn)的3WZ-2000A型自走式噴桿噴霧機(jī)，能夠適應(yīng)農(nóng)作物中后期的植株高度，且具有良好的霧化噴施性能，最大噴幅可達(dá)28 m。可見我國(guó)自主研發(fā)的噴藥機(jī)已具備較好的工作能力，但中大型植保噴藥機(jī)的應(yīng)用和推廣仍不充分，自主生產(chǎn)機(jī)型在噴頭技術(shù)、加工制造精度等方面仍與發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)機(jī)型存在差距

。

雙創(chuàng)教育與專業(yè)教育脫鉤 雙創(chuàng)教育與專業(yè)教育是大學(xué)教育不可或缺的兩個(gè)方面，二者不是對(duì)立的，僅有雙創(chuàng)理念，缺少專業(yè)知識(shí)，雙創(chuàng)將成為無(wú)源之水，缺乏可持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力；僅有專業(yè)知識(shí)，而沒有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的雙創(chuàng)教育培訓(xùn)，只能在某一職業(yè)崗位成功就業(yè)，很難成為創(chuàng)造職業(yè)崗位的優(yōu)秀人才。盡管有高校教師嘗試將雙創(chuàng)教育融入日常教學(xué)過(guò)程中，但因缺少系統(tǒng)的課程規(guī)劃，專業(yè)教育和雙創(chuàng)教育成為互不相關(guān)的“兩張皮”[4]。

2 農(nóng)用噴藥機(jī)技術(shù)特征

現(xiàn)階段，農(nóng)用噴藥機(jī)主要包括兩種形式，一是以拖拉機(jī)作為行駛動(dòng)力，配套牽引式或懸掛式噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行作業(yè)，拖拉機(jī)還能為噴藥機(jī)提供液壓動(dòng)力和電力，以實(shí)現(xiàn)噴藥機(jī)的控制功能需求；二是具有專用底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)的自走式噴藥機(jī)，且具有專用液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，多以高地隙噴藥機(jī)產(chǎn)品為主。噴藥機(jī)的主要功能結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、供藥噴藥系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓調(diào)整系統(tǒng)及其他輔助結(jié)構(gòu)組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，部分機(jī)型也采取電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力；供藥噴藥系統(tǒng)包括藥液箱、輸藥管路、藥液噴頭、可控閥門、噴藥桿等組成；電氣控制系統(tǒng)包括PC平臺(tái)、顯示設(shè)備、電控按鈕、電控開關(guān)、信息傳輸線路、傳感器等組成；液壓調(diào)整系統(tǒng)包括液壓泵、液壓管路、液壓分配閥門、液壓油缸等；其他輔助結(jié)構(gòu)包括掛接結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向控制結(jié)構(gòu)；安全防護(hù)結(jié)構(gòu)等組成

。

隨著噴藥機(jī)自動(dòng)化程度的不斷提高，電氣控制系統(tǒng)逐漸成為噴藥機(jī)工作的核心模塊，直接決定著農(nóng)藥噴施的質(zhì)量和效率，良好的電控技術(shù)應(yīng)用能有效改善施藥量不充足、噴施不均勻、農(nóng)藥混合不均勻、農(nóng)藥噴施分布不均勻、重噴漏噴等問題，因此，電控技術(shù)提升是未來(lái)農(nóng)用噴藥機(jī)發(fā)展的主要方向

。

參考答案：1.當(dāng)時(shí)有個(gè)叫索馭驎的北方人，也說(shuō)能制造指南車。2.有個(gè)吹洞簫的客人。3.如果憑著偌大的天下，卻重蹈六國(guó)破滅的舊事，這就又在六國(guó)之下了。4.有人勸韓信說(shuō)：“殺掉鐘離昩去拜見皇上，皇上一定高興，沒有性命之憂?！?/p>

3 電控系統(tǒng)的主要功能

3.1 噴桿形態(tài)位置控制

傳統(tǒng)的噴藥機(jī)噴桿形態(tài)調(diào)整與控制主要通過(guò)駕駛員控制液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，噴桿位置、高度調(diào)整常依靠目測(cè)，不利于精細(xì)化噴施的實(shí)施。隨著液壓與電控技術(shù)的融合，農(nóng)業(yè)機(jī)械的電液控制技術(shù)得到了快速發(fā)展，利用電氣控制技術(shù)控制電液比例閥能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。應(yīng)用到噴藥機(jī)上，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣系統(tǒng)控制液壓油缸執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，使噴藥機(jī)噴桿實(shí)現(xiàn)展開、折疊及精確位置調(diào)整，使農(nóng)藥噴施高度、角度達(dá)到最佳狀態(tài)

。

3.2 噴藥狀態(tài)控制

由于電控系統(tǒng)的技術(shù)在不斷升級(jí)，在噴藥機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能逐漸成熟的同時(shí)，電控技術(shù)卻還有很大的提升空間，因此，現(xiàn)階段應(yīng)用的電控系統(tǒng)大多具有良好的功能升級(jí)空間和開放性特點(diǎn)。一方面電控系統(tǒng)具備眾多的預(yù)留接口，可以實(shí)現(xiàn)未來(lái)更多傳感器、控制器的連接與更換；另一方面，通過(guò)通訊技術(shù)的引進(jìn)，噴藥機(jī)電控系統(tǒng)能與電腦、手機(jī)實(shí)現(xiàn)連通，實(shí)現(xiàn)程序調(diào)整與系統(tǒng)升級(jí)。

3.3 噴藥狀態(tài)監(jiān)測(cè)

環(huán)境感知技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械由自動(dòng)化向智能化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)環(huán)境感知，噴藥機(jī)作業(yè)時(shí)可以獲得作業(yè)位置、環(huán)境溫度、實(shí)時(shí)風(fēng)力、地表狀態(tài)、天氣預(yù)報(bào)等多種信息，幫助噴藥機(jī)實(shí)施更合理的噴施作業(yè)。環(huán)境感知主要通過(guò)視相設(shè)備、雷達(dá)、傳感器及網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)

。噴霧作業(yè)過(guò)程中利用攝像頭、雷達(dá)能夠自動(dòng)檢測(cè)地表障礙物或深坑、溝壑等可能影響正常作業(yè)的因素，并結(jié)合衛(wèi)星定位和導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行駛、自動(dòng)避障，而利用風(fēng)力檢測(cè)、地表傾斜度測(cè)量、溫度檢測(cè)等數(shù)據(jù)能夠快速對(duì)作業(yè)方案進(jìn)行調(diào)整，使自動(dòng)噴藥作業(yè)始終保持最合理的方案。

和其他國(guó)家不同，我國(guó)老齡化進(jìn)程速度快，而且是未富先老，金融行業(yè)、社會(huì)保障體系建設(shè)還不能有效配合養(yǎng)老地產(chǎn)的擴(kuò)大；由于國(guó)外投資、保險(xiǎn)資金和房地產(chǎn)投資進(jìn)入養(yǎng)老地產(chǎn)是最近幾年的事情，養(yǎng)老服務(wù)成果有待檢驗(yàn)，政府相關(guān)部門也處于觀望階段，相關(guān)政策尚不明朗；養(yǎng)老地產(chǎn)領(lǐng)域在經(jīng)營(yíng)模式、營(yíng)利模式上還缺少經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這些問題，都是中國(guó)養(yǎng)老地產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展需要理順的問題。

3.4 環(huán)境感知與方案調(diào)控

狀態(tài)監(jiān)測(cè)是噴藥機(jī)電控系統(tǒng)的另一個(gè)重要功能，狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用于噴藥機(jī)的各個(gè)功能結(jié)構(gòu)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要利用傳感器和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)。首先對(duì)噴藥機(jī)的重要功能結(jié)構(gòu)如噴桿、藥液箱、輸藥管路、噴頭等位置布置相應(yīng)的傳感器，用以檢測(cè)噴藥過(guò)程中的藥箱藥液量、藥液濃度、噴藥量、噴頭噴灑質(zhì)量、噴頭是否堵塞等數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到駕駛位的顯示器上，駕駛員可以及時(shí)獲取噴藥作業(yè)的各項(xiàng)信息，當(dāng)噴藥系統(tǒng)出現(xiàn)故障，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)將異常數(shù)據(jù)傳遞給處理器，處理器會(huì)控制預(yù)警信號(hào)燈閃爍并在顯示器上顯示故障，確保駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題

。

3.5 噴藥機(jī)系統(tǒng)功能升級(jí)

噴藥機(jī)噴藥狀態(tài)的控制是多方面的，是影響噴藥質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。首先，利用電控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥自動(dòng)配比和混合，通過(guò)控制農(nóng)藥與水的投放比例，有效保證農(nóng)藥藥液處于最合理的濃度范圍，結(jié)合自動(dòng)混藥技術(shù)保證農(nóng)藥混合均勻；其次，通過(guò)控制藥液泵的功率調(diào)整供藥壓力，實(shí)現(xiàn)噴藥量和噴藥效率的調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)噴藥量與機(jī)械行駛速度相匹配，避免過(guò)量噴施和噴量不足；再次，通過(guò)電控開關(guān)可對(duì)各個(gè)管路甚至各個(gè)噴頭進(jìn)行控制，有利于變量噴藥功能的實(shí)現(xiàn)。

電控技術(shù)升級(jí)應(yīng)充分考慮噴藥機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中存在的不足之處，結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件展開研究，并做到在機(jī)械技術(shù)升級(jí)的同時(shí)同步升級(jí)電控技術(shù)，確保機(jī)械與電控技術(shù)的有機(jī)結(jié)合?？紤]如何通過(guò)簡(jiǎn)單的方式改造傳統(tǒng)噴藥機(jī)，使其具備更好的電氣控制性能，在減輕農(nóng)民購(gòu)機(jī)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的前提下，通過(guò)舊農(nóng)機(jī)改造提高我國(guó)農(nóng)用噴藥機(jī)的平均作業(yè)能力。同時(shí)，應(yīng)提高噴藥機(jī)的適用性，利用電控技術(shù)使噴藥機(jī)具備多種模式的噴施功能，以適應(yīng)不同作物、不同氣候、不同地形地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用

。

4 電控系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化方向

4.1 與噴藥機(jī)功能需求的深度融合

“難道不是你收買了他嗎？夏冰不可能撞人，因?yàn)槟翘煸缟?，他還和我在從南京回成都的火車上!”雪螢直直地盯著一杭。

4.2 進(jìn)一步提高噴藥過(guò)程的合理性

目前，我國(guó)電控技術(shù)在噴藥機(jī)上的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，對(duì)于噴藥過(guò)程的功能控制局限于流量調(diào)整、噴頭開閉等，沒有充分利用PC和編程技術(shù)提高噴藥作業(yè)的合理性。從電氣控制的角度出發(fā)，應(yīng)充分考慮自然界的氣候、地形條件、行駛速度等對(duì)噴藥質(zhì)量的影響關(guān)系，建立噴藥過(guò)程模擬程序，并利用程序控制噴霧過(guò)程各個(gè)噴頭的工作狀態(tài)、噴桿角度、噴藥量等參數(shù)，以改善噴藥作業(yè)質(zhì)量。

4.3 充分結(jié)合國(guó)際先進(jìn)噴藥技術(shù)

電控技術(shù)的應(yīng)用還應(yīng)與國(guó)際先進(jìn)的噴藥技術(shù)相結(jié)合，例如高霧化噴施、靜電噴施、對(duì)靶噴施等，使電控技術(shù)擺脫單純的應(yīng)用形式，真正實(shí)現(xiàn)以電控技術(shù)為核心全面引領(lǐng)噴藥機(jī)技術(shù)升級(jí)。除噴藥技術(shù)升級(jí)外，還要充分考慮噴施過(guò)程如何適應(yīng)環(huán)境條件變化，將先進(jìn)的噴施技術(shù)與現(xiàn)代化的環(huán)境感知、地理信息技術(shù)結(jié)合，不僅全面提升噴藥機(jī)的自動(dòng)化水平，還促進(jìn)國(guó)產(chǎn)噴藥機(jī)產(chǎn)品逐漸趕超國(guó)際水平，提高國(guó)產(chǎn)噴藥機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.4 進(jìn)一步提高整體控制程度

我國(guó)現(xiàn)階段使用的具有電控技術(shù)特征的噴藥機(jī)先進(jìn)程度仍不足，很多電控技術(shù)集中在控制液壓、控制單獨(dú)開關(guān)等方面，而沒有形成系統(tǒng)化的控制技術(shù)，電控系統(tǒng)沒有將噴藥機(jī)的各個(gè)功能部件聯(lián)系成為可控的整體，缺少智能化調(diào)整噴霧方案和能適應(yīng)環(huán)境變化的能力，因此，噴藥機(jī)的后期功能升級(jí)還要重視智能技術(shù)的應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)噴藥機(jī)各個(gè)電控部件的集成控制

。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，噴藥機(jī)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)豐產(chǎn)豐收的保障機(jī)型，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，電控系統(tǒng)對(duì)于噴藥機(jī)性能的發(fā)揮具有較大影響。先進(jìn)電控系統(tǒng)的合理應(yīng)用有利于提高噴藥機(jī)的工作效率與農(nóng)藥噴施合理性，因此，噴藥機(jī)的生產(chǎn)和研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)重視噴藥機(jī)電控技術(shù)的研發(fā)，確保噴藥機(jī)既能實(shí)現(xiàn)噴霧性能的提升，還能提高機(jī)具的自動(dòng)化和智能化程度。

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