變量噴藥技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展介紹

杜立昌

摘要：農(nóng)藥的合理使用直接關(guān)系到人民的飲食健康和環(huán)境安全，變量噴藥技術(shù)通過一系列的先進方法可以實現(xiàn)農(nóng)藥的最合理使用，變量噴藥技術(shù)是我國近年來研究和普及的重要技術(shù)之一。通過對其主要技術(shù)的介紹，指出了目前存在的一些問題，并分析了變量噴藥技術(shù)未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：變量噴藥；精確農(nóng)業(yè)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展方向

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.063

隨著人民生活水平的不斷提高，人民對飲食健康及生活環(huán)境等問題日益關(guān)注，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥的使用量與噴灑方式直接影響了食品健康和環(huán)境保護問題，我國是農(nóng)藥使用的大國，有數(shù)據(jù)顯示我國現(xiàn)階段農(nóng)藥的有效使用率不足40%，浪費現(xiàn)象嚴重。近年來，我國政府及相關(guān)的農(nóng)業(yè)主管部門對農(nóng)藥的使用情況極為關(guān)注，嚴格要求合理使用農(nóng)藥以減少農(nóng)藥對人身造成的危害和對環(huán)境造成的污染，為了改善傳統(tǒng)的粗放型農(nóng)業(yè)造成的農(nóng)藥浪費和環(huán)境污染等問題，近年來我國大力推廣變量噴藥技術(shù)，事實證明變量噴藥技術(shù)不僅降低了農(nóng)藥對環(huán)境和農(nóng)作物的危害，更提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了噴藥過程中的農(nóng)藥成本，具有較好的發(fā)展前景。

1變量噴藥技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1我國變量噴藥技術(shù)應(yīng)用概況

變量噴藥概念是精確農(nóng)業(yè)思想的一個組成部分，是利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)和先進農(nóng)機具通過分析自然環(huán)境和作物生長狀況自動調(diào)節(jié)農(nóng)藥噴藥量的一種新技術(shù)，實施變量噴藥的主要依據(jù)包括作物生長狀況、作物種植密度、土壤性狀以及自然氣候等。變量噴藥技術(shù)作為我國農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的一項重要技術(shù)，在播種、整地、施肥以及病蟲害防治領(lǐng)域都有相關(guān)的涉及。我國想要將變量噴藥技術(shù)全面應(yīng)用還有很多的工作要做?，F(xiàn)階段我國的變量噴藥技術(shù)主要還處于研發(fā)階段，其應(yīng)用主要在一些試驗性的小地塊和先進的大型噴藥機械上，近年來我國的變量噴藥技術(shù)在霧化噴頭、可控制施藥、田間除草及病蟲害防治等領(lǐng)域都取得了較為顯著的成績，這些先進的科學(xué)成果在我國部分地區(qū)進行了小規(guī)模的推廣和普及，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2我國變量噴藥所使用的主要技術(shù)

我國所使用和正在研究發(fā)展的變量噴藥技術(shù)多種多樣，但他們都能通過各自的技術(shù)方式實現(xiàn)變量噴藥的相關(guān)技術(shù)要求，下面介紹幾種主要的變量噴藥控制方式。

（1） 通過控制系統(tǒng)壓力實現(xiàn)調(diào)節(jié)噴藥量的方式。這種方式主要通過攝像頭和雷達傳感器獲取工作區(qū)域的作物和環(huán)境信息，并利用流量傳感器和壓力傳感器測量當時的噴藥流量及藥箱壓力等數(shù)據(jù)，再通過計算機處理獲得合適的噴藥量，并將噴藥量的相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給減壓閥，進而實現(xiàn)每個噴桿的噴藥量通過減壓閥的調(diào)節(jié)而變化，達到控制噴藥量的效果。通過實驗證明，利用比例減壓閥控制噴桿的壓力，可以達到實現(xiàn)變量控制的要求，并且壓力式控制可以通過傳感器很好地與噴藥機的行進速度相匹配，可實時根據(jù)噴藥機行進速度的變化增加或減少噴藥量，是目前應(yīng)用最多的變量噴藥技術(shù)。

（2） 基于脈寬控制技術(shù)實現(xiàn)的變量噴藥控制方式。這種方式主要是通過改變驅(qū)動器線圈的脈寬信號的占空比實現(xiàn)噴藥系統(tǒng)的變量控制，這種控制方式的特點是系統(tǒng)的壓力始終保持恒定不變，而當脈寬信號變化時，系統(tǒng)控制噴頭的流量增大或減小，以達到控制噴藥量的要求，由于電信號的及時性，通過脈寬控制變量配藥的技術(shù)反應(yīng)速度比壓力控制快很多，是更為先進的控制技術(shù)。

（3） 利用單片機技術(shù)實現(xiàn)的滯環(huán)控制法，此方法主要是在控制系統(tǒng)中增加一個范圍控制單元，可將噴藥量控制在0.9倍和1.1倍之間，當噴藥量大于要求噴藥量的1.1倍時電動閥門開度減小，噴藥量降低，當噴藥量小于要求噴藥量的0.9倍時，電動閥門開度增加，噴藥量增加，此技術(shù)主要應(yīng)用于與噴藥機械行進速度的匹配上，目前仍處于研究發(fā)展階段。

（4） 基于模糊控制的變量噴藥控制方法。此系統(tǒng)通過傳感器獲取作物的種植密度，并將作物的種植密度大致分為稀疏、較稀疏、適中、較密、密、很密6個等級，同理將病蟲害及雜草害也分為若干個等級，并根據(jù)分析獲得的數(shù)據(jù)確定相對應(yīng)的等級，進而采取相應(yīng)的噴藥方案，實現(xiàn)最佳噴藥效果。

2變量噴藥技術(shù)存在的問題及發(fā)展方向分析

2.1存在的問題

近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展，變量噴藥技術(shù)的研究也取得了長足的進步，在噴藥方案及各學(xué)科配合上都顯著提高，目前存在的主要問題是變量噴藥過程中壓力穩(wěn)定性不佳，這在一定程度上影響了變量噴藥過程中霧化的效果，從而減弱了植保作業(yè)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保護作用。

2.2發(fā)展探索

（1）發(fā)展自動對靶噴霧技術(shù)。自動對靶技術(shù)可以通過識別技術(shù)判斷雜草，然后控制噴藥機的噴頭對準雜草進行噴藥。自動對靶技術(shù)目前在國外已經(jīng)發(fā)展較為成熟，可通過圖像識別技術(shù)識別雜草，控制電磁閥對雜草進行施藥，也可以通過專業(yè)的葉色素光學(xué)傳感器測試作物及雜草的葉色素來辨別雜草，控制電磁閥對雜草進行施藥。自動對靶噴霧技術(shù)的關(guān)鍵是識別雜草，我們應(yīng)該根據(jù)實際作物特征優(yōu)化圖像識別技術(shù)和葉色素光學(xué)傳感器技術(shù)，以優(yōu)化自動噴藥技術(shù)的發(fā)展。

（2）發(fā)展田間雜草識別技術(shù)。農(nóng)田雜草的生長是多樣性、隨機性的，其生長不均勻，具有簇生性的特點，在變量噴藥技術(shù)中識別雜草是變量噴藥技術(shù)的難點之一。但是作物生長具有一致性、株距和行距大致相同、作物的形態(tài)也大致相同，在發(fā)展識別技術(shù)中可以充分利用這些特性對圖像進行準確收集并快速處理，優(yōu)化智能識別的算法，識別雜草與作物。通過發(fā)展識別技術(shù)來提高雜草識別的準確性、實時性等技術(shù)難題，從而實現(xiàn)精確施藥的目的。

3結(jié)束語

變量噴藥技術(shù)是精確農(nóng)業(yè)概念中的重要分支，它對環(huán)境保護和科學(xué)植保都有重要的意義，當前階段，我國的農(nóng)業(yè)工作者應(yīng)積極重視并推廣變量噴藥這一技術(shù)，使其更廣泛的應(yīng)用到我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去。

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