果园喷药机控制系统研究

张争刚　郭东平

摘要：农药喷洒对果树病虫害防治具有积极意义。但目前连续喷药方式农药浪费严重，本文通过对GPS定位和红外传感器定位的果树对靶喷药进行比较，红外传感器定位的果树喷药系统具有可靠性高、结构简单、使用方便、易实现等等优点，故适合推广应用。

关键词：喷药机；GPS定位；红外传感器定位

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）06-0243-01

我国是一个水果生产大国，使用化学农药进行果园病虫害防治，是保证水果生产稳产、高产的重要措施之一。目前，我国果园施药技术和施药机械还很落后，在果园农药喷洒中存在很多的问题：

1）传统的果园农药喷洒方式都采用连续喷施，而果树的生长为非连续种植，连续喷施方式致使仅15%～20%的农药落在果树叶面上，农药利用率极低，为了达到施药效果，果农往往过量施药；

2）绝大部分农药喷洒到空气、土壤、水体中，不仅没有起到农药喷施作用反而造成农药污染，甚至人畜中毒；

3）农药污染会危害果园生态环境，致使水果农药残余量超标，影响水果品质；

因此，研发高效、安全、环保型的果园喷药机械显得尤其重要和迫切，而对其灵魂——控制系统的研究更是重中之重。

1果园喷药机控制系统的要求

果园喷药机系统要满足下列要求：

1）农药利用率高。能够根据果树位置进行识别并实现只对果树喷药，在果树空档则自动停止喷雾；

2）适用性强。能够满足不同果园果树树冠大小、果树株距的不同，适用于不同果树类型的农药喷洒。

3）结构简单、易操作。果树喷药机系统应该结构简单，便于安装、维护、操作简单，方便使用；

4）安全性好。尽可能减少人与农药的直接接触，消除潜在威胁。

2两种果园喷药装置的性能分析

目前常用的果园喷药装置有两种：基于GPS定位和基于红外传感器定位的果树喷药装置。

2.1基于GPS定位的果树喷药装置

利用现有的GPS定位系统，采集果园每棵果树的位置坐标信息，并根据果树树冠大小设定以果树坐标点为中心的施药区域，将这些信息进行存储。在施药时，当施药机行驶到果树坐标施药区域时，由控制器控制喷药机喷头电磁阀打开，对目标果树进行喷药作业，当施药机离开该果树施药区域时，控制器控制喷药机喷头电磁阀关闭，停止喷药。逐一完成对每棵果树的精准喷药。

2.2基于红外传感器定位的果树喷药装置

红外传感器是利用红外光对物体进行非接触式检测，能避免日光等可见光对传感器的影响，可使用漫反射式红外光电传感器检测果树位置，当施药机行驶到果树附近时，红外传感器发射的红外线被果树树冠反射回来，系统检测到该位置有果树，则由控制器控制喷药机喷头电磁阀打开，对果树进行喷药作业，当施药机离开该果树，到达两颗果树中间的空挡位置，红外传感器没有反射回来的光信号，则控制器控制喷药机喷头电磁阀关闭，停止喷药。

3两种喷药装置的比较

基于GPS定位的果树喷药装置，能够根据GPS对果树进行定位，做到对靶喷药，对提高农药利用率有积极意义，但是，使用前期需要对整个果园果树坐标进行定位，工作量大，另外，如果果树树冠较高大时，可能会阻挡GPS信号，导致定位不可靠。

基于红外传感器定位的果树喷药装置，能够通过传感器实时监测果树位置信息，并受外部环境因素影响较小，可靠性较高，并且装置简单，在传统喷药机上安装也方便，易于实现。

4小结

通过对两种果园喷药装置进行比较，基于红外传感器的果树喷药装置具有可靠性高、结构简單、使用方便、易实现等特点，故适合在实践中推广应用。