温室无人自动喷雾系统设计.doc

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1、温室无人自动喷雾系统设计　　摘要：为减少农药使用量，提高农产品质量并保障工作人员健康，设计了适用于温室的无人自动喷雾系统。该系统由控制器、喷雾执行机构以及轨道三部分组成。为适用于不同的温室环境，该系统通过控制步进电机的工作方式和转速来控制喷雾执行机构的工作方向和行走速度，能够实现温室的无人自动喷雾。　　关键词：温室；无人自动喷雾系统；控制器；步进电机　　中图分类号：Ｓ１２６；Ｓ２７５．９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８11403－0５８７-0２　　　　ＤｅｓｉｇｎｆｏｒUｎｍａｎｎｅｄAｕｔｏｍａｔｉｃSｐｒａｙSｙｓｔｅｍｏｆGｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　　　　ＣＨＥＮＬａｉ－ｒｏ

2、ｎｇ１，ＪＩＲｏｎｇ－ｈｕａ２，ＺＨＡＯＹａ－ｑｉｎｇ２，ＭＡＮＧＬｕ２　　　　　　Abstract:Anunmannedautomaticgreenhousespraysystemwasdesignedinordertoreducepesticideuse，toimprovethequalityofagriculturalproductsandprotectoperatorhealth.Thesystemconsistsofthreeparts:controller,sprayerunitandtrack.Thecontrolofthemannerandspeedofstepp

3、ermotorofthesystemachievedbycontrollingthewalkingdirectionandspeedofsprayer.Soitcouldrealizeunmannedautomaticsprayingreenhouseandcouldbeappliedtodifferentgreenhouse.　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ；ｕｎｍａｎｎｅｄａｕｔｏｍａｔｉｃｓｐｒａｙｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒ　　　　近年来我国设施农业发展迅速，设施农业面积与产品产量均稳居世界首位。相对传统农业，设施农业农药使用次数

4、多，使用量大，农产品的农药残留量严重。因此，采用先进的控制技术，研制和开发新型温室内专用施药装备，对于提高农药使用效率，最大程度减少农药残留和环境污染，提高现代农业发展的经济效益、社会效益和环境效益具有重大意义［１－４］。　　目前发达国家应用于温室的植保机械基本实现了产品的市场化和品种的系列化，能适应不同规模及用途的设施内使用农药的要求。美国Ｒｏｗｅ等［５］设计的温室自动喷药系统由药箱、空气压缩机、喷药装置、控制药箱压力和操作定时器组成，该系统可以在晚上工作。ＤｒａｍｍＡｕｔｏｆｏｇ喷雾系统采用一个自动的烟雾生成器和一个循环风扇进行自动喷施［６］。意大利的Ｂｅｌｆｏｒｔｅ等［７］

5、研发了用于温室的机器人系统。日本常温烟雾机采用静电喷雾技术对药剂的微粒给予高压静电，使其与作物之间产生静电引力而吸附于作物。但这些系统造价普遍偏高，在我国还难以普及推广。国内相关科研院所也进行了相关的研究与开发。南京农机化研究所研制的３ＹＣ－５０型温室专用常温烟雾机实现了喷射与操控空间的完全分离，主要用于温室内蔬菜和花卉的病虫害防治［８］。陈志青［９］研究了智能对靶喷雾室内机器人系统，该系统利用配套的动力喷雾机完成喷雾作业。陈艳巧［１０］对温室型电动弥雾机进行了改进，保证雾滴在一定喷幅内被均匀地弥散在作物上。　　针对温室内空间密闭、温度高和湿度大的特点，本课题组设计了一种超低量、

6、小雾滴，能够用于温室的自动喷雾系统。该系统通过步进电机控制喷头的位置，电磁阀控制喷头的流量，从而实现系统的精准喷药。　　１温室无人自动喷雾系统设计　　温室无人自动喷雾系统主要由喷雾机构、控制器和轨道组成。系统组成结构如图１所示。　　为实现喷雾机构在温室内自动行走并执行喷洒作业，设计了一个导轨，该导轨沿温室长轴方向搭建，导轨上安装一个可以滑动的小车，小车由步进电机控制沿导轨滑行。在导轨上自由运动的小车带动喷杆沿预订轨道做往复运动。为实现喷头流量的自动调节，在药液输出端安装一个电磁阀，该电磁阀由控制器控制其开关，从而实现无人喷雾。　　系统控制器主要控制系统的行走速度和喷头流量，是整个

7、喷雾系统的关键组成部分，施药系统各功能的实现和工作质量很大程度上都依赖于控制器的设计。根据控制器的功能要求，选择AT８９Ｃ５２单片机作为控制器。控制系统结构如图２所示。　　２温室无人自动喷雾系统控制设计　　控制系统主要功能是根据输入信号对喷头位置与流量进行实时控制。控制系统由系统初始化模块、步进电机控制模块和电磁阀控制模块三部分组成。其中步进电机控制模块主要实现对喷杆行走的控制；电磁阀控制模块主要实现对电磁阀的自动控制。　　２．１步进电机控制设计　　通过步进电机工作方式和转速控制