第６期　　　　　　　　　　　　　胡开群等：直注式变量喷雾机设计与喷雾性能试验

［９］

注装置。ＷｏｍａｃＡＲ等设计了药剂和水并列式控１０］

等将静态混合器应用于直注式制系统。郭宇波［

１１］

变量施药系统。周海燕［等提出了一种新型的注

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机后动力输出轴与喷雾机的隔膜加压泵通过万向连轴器连接在一起，整个喷杆的高度能根据作物情况进行上、下自由调整。在施药作业过程中，机载作业控制终端根据作业处方图、喷雾机前进速度以及ＧＰＳ定位信息分别控制农药（两种不同的农药分别控制）和清水的注入量。其中，清水由隔膜加压泵加压注入，而两种农药则通过各自的注入泵加压注入，最终三者都注入到主管路中，由流体在主管路中的自身运行以及旋转式混药器混合均匀。１２　ＣＡＮ总线控制结构

入式变比变量施药系统。

我国在变量施药技术方面的研究还处于起步阶段，由于缺乏对农田变量施药系统共性支撑平台技术的研究和开发，应用研究的实用性和整体水平难以提高。本文将基于处方图的变量施药技术和注入式变量施药控制系统结合，设计一套基于处方图的直接注入式变量喷雾机，并通过田间试验检测其性能。

１　直注式变量喷雾机结构设计

１１　直注式变量喷雾机整体结构

典型的处方图变量施药作业系统包括ＤＧＰＳ、机载作业控制终端、变量施药控制模块、测速模块以及施药架等主要组成部分。集成上述主要功能模块，结合ＣＡＮ总线和ＩＳＯ１１７８３协议，设计了一台基于处方图的直注式变量喷雾机，其整体结构如图１所示。直接注入式喷雾机通过三点悬挂机构与拖拉机相连（拖拉机选用北京弗雷森拖拉机有限公司生产的Ｆ７２０型拖拉机），其喷洒喷杆由５段独立的部分组成，每段均由单独的电磁阀进行控制。拖拉

图１　直接注入式变量喷雾机整体结构图Ｆｉｇ．１　Ｗｈｏｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｄｉｒｅｃｔ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｖａｒｉａｂｌｅｒａｔｅｓｐｒａｙｅｒ

（ａ）左视图　（ｂ）主视图　（ｃ）俯视图

１．ＡｇＧＰＳ１３２接收天线　２．电磁阀开关控制盒　３．导航指示控制器　４．拖拉机　５．机载作业控制终端　６．喷杆及速度信号处理器　７

．电源控制盒　８．ＧＰＳ接收机　９．流量／压力信号处理器１０．流量泵１　１１．流量泵１信号处理器　１２．测速雷达　１３．ＴｒｉｍａｒｋⅢ电台及天线　１４．喷头　１５．喷杆　１６．流体混合器１７．隔膜泵　１８．流量传感器　１９．流量控制阀　２０．一级过滤器（水）

　２１．水箱　２２．药箱１　２３．电磁阀　２４．流量泵２　２５．流量泵２信号处理器　２

６．压力传感器　２７．药箱２　２８．二级过滤器（水）　２９．手动调压阀　３０．蓄电池

直注式变量喷雾系统采用ＣＡＮ总线连接各模块，控制结构如图２

所示。

图２　直接注入式变量喷雾机ＣＡＮ总线控制结构图Ｆｉｇ．２　ＣＡＮｂｕｓｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅ

ｄｉｒｅｃｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｖａｒｉａｂｌｅｒａｔｅｓｐｒａｙｅｒ

１．机载作业控制终端　２．ＧＰＳ接收机及天线　３．控制器１　４．流量传感器　５．流量控制阀　６．压力传感器　７．电磁阀　８．测速雷达　９．控制器２　１０．流量泵２　１１．流量泵１　１２．ＣＡＮ总线

其中：控制器１控制水的注入量，流量泵１和２分别控制两种农药的注入量，测速雷达测量喷雾机的前进速度。总线控制系统硬件选用如下：ＧＰＳ系统为美国Ｔｒｉｍｂｌｅ公司生产的ＡｇＧＰＳ１３２接收系统；施药作业控制终端为Ｒａｖｅｎｖｉｐｅｒ２；流量泵为ＲａｖｅｎＩｎｊｅｔｉｏｎｐｕｍｐ５１０型计量泵；流量传感器为４０型涡轮传感器；流量控制阀为ＲＡＶＥＳＤ（标准控制阀）；电磁阀为Ｔｅｅｊｅｔ４５０ＦＢ；压力传感器为压阻式压力传感器；测速雷达为四束多普勒雷达。

直注式变量喷雾机各模块之间通过总线连接，

按照Ｉ

ＳＯ１１７８３通信协议进行通信。总线系统先进行初始化，初始化完成后进入正常作业过程，执行如下通信流程：①机载作业控制终端解析ＧＰＳ定位信息，运行实时处方图识别程序，得出当前位置的用药和用水量，作为控制指令发送给变量施药控制模块（流量泵和注水控制节点）。②机载作业控制终端等待变量施药控制模块应答。③变量施药控制模块接收来自机载作业控制终端的注药和注水控制指令，同时向测速模块发送速度数据请求信息。④变量施药控制模块得到测速模块当前作业机械速度数据，同时检测到流量泵和流量控制阀反馈信息，运行