果園噴藥機控制系統研究

張爭剛　郭東平

摘要：農藥噴灑對果樹病蟲害防治具有積極意義。但目前連續噴藥方式農藥浪費嚴重，本文通過對GPS定位和紅外傳感器定位的果樹對靶噴藥進行比較，紅外傳感器定位的果樹噴藥系統具有可靠性高、結構簡單、使用方便、易實現等等優點，故適合推廣應用。

關鍵詞：噴藥機；GPS定位；紅外傳感器定位

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0243-01

我國是一個水果生產大國，使用化學農藥進行果園病蟲害防治，是保證水果生產穩產、高產的重要措施之一。目前，我國果園施藥技術和施藥機械還很落后，在果園農藥噴灑中存在很多的問題：

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

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

3）農藥污染會危害果園生態環境，致使水果農藥殘余量超標，影響水果品質；

因此，研發高效、安全、環保型的果園噴藥機械顯得尤其重要和迫切，而對其靈魂——控制系統的研究更是重中之重。

1果園噴藥機控制系統的要求

果園噴藥機系統要滿足下列要求：

1）農藥利用率高。能夠根據果樹位置進行識別并實現只對果樹噴藥，在果樹空檔則自動停止噴霧；

2）適用性強。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藥噴灑。

3）結構簡單、易操作。果樹噴藥機系統應該結構簡單，便于安裝、維護、操作簡單，方便使用；

4）安全性好。盡可能減少人與農藥的直接接觸，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

利用現有的GPS定位系統，采集果園每棵果樹的位置坐標信息，并根據果樹樹冠大小設定以果樹坐標點為中心的施藥區域，將這些信息進行存儲。在施藥時，當施藥機行駛到果樹坐標施藥區域時，由控制器控制噴藥機噴頭電磁閥打開，對目標果樹進行噴藥作業，當施藥機離開該果樹施藥區域時，控制器控制噴藥機噴頭電磁閥關閉，停止噴藥。逐一完成對每棵果樹的精準噴藥。

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物體進行非接觸式檢測，能避免日光等可見光對傳感器的影響，可使用漫反射式紅外光電傳感器檢測果樹位置，當施藥機行駛到果樹附近時，紅外傳感器發射的紅外線被果樹樹冠反射回來，系統檢測到該位置有果樹，則由控制器控制噴藥機噴頭電磁閥打開，對果樹進行噴藥作業，當施藥機離開該果樹，到達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，則控制器控制噴藥機噴頭電磁閥關閉，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GPS對果樹進行定位，做到對靶噴藥，對提高農藥利用率有積極意義，但是，使用前期需要對整個果園果樹坐標進行定位，工作量大，另外，如果果樹樹冠較高大時，可能會阻擋GPS信號，導致定位不可靠。

基于紅外傳感器定位的果樹噴藥裝置，能夠通過傳感器實時監測果樹位置信息，并受外部環境因素影響較小，可靠性較高，并且裝置簡單，在傳統噴藥機上安裝也方便，易于實現。

4小結

通過對兩種果園噴藥裝置進行比較，基于紅外傳感器的果樹噴藥裝置具有可靠性高、結構簡單、使用方便、易實現等特點，故適合在實踐中推廣應用。