病虫草害的及时有效防治是农业生产的重要环节，是实现农业高产、稳产、确保农业可持续发展的重要基础。我国植保机械和农药使用技术落后，妨碍农作物病虫草害的有效防治，并带来农药有效利用率低、农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害和操作者中毒等不利影响。因此，提高植保机械设备的性能、改进喷雾技术，提高农药有效利用率、减少农药用量、减小环境污染、治理农业生态环境，提高作物产量与质量有积极和深远的意义。 本论文针对现有变量喷雾过程中实时混药流量检测与控制技术的缺陷和作物对药液浓度需求特性，提出一种变量喷雾新模式：药水独立存放、实时变量配药的技术，以确保管道恒压、喷头恒流、作物恒定喷雾量的最佳喷雾效果；该方法是在不同时空地块实时改变药液浓度，即根据喷雾变量处理方图在病虫草害严重的地方加大喷雾药液浓度，在病虫草害轻的地方减小药液浓度。本论文主要对以上变量喷雾中存在的不足进行研究。 (1)在车载风送式果园喷雾机上，以嵌入式系统为上位机、众单片机为下位机设计了基于RS485总线的网络监控平台。上位机可以接收变量喷雾处方图，并通过RS485总线在驾驶室进行监视喷雾的各种状态(如药和水的液位、药和水的流量、喷雾的压力、风筒的方向等)，控制水和药的比率、喷雾的压力、风筒的方向等。 (2)设计水药独立存放的多药箱混药装置，每一个药箱都独立地配备流量计与控制阀，解决喷雾过程中随时更换农药和两种以上农药混合喷施的问题。 (3)针对目前市场上缺乏低流量与微流量(流量在每秒几毫升至毫升以下)检测装置研制出差压式液体流量计。本文提出一种用差压传感器制作差压式流量计的方法，并对相关流量测量理论进行探讨和推算。设计适合于车载式喷雾机的主流量计和药流量计。 采用质量流量法对流量计的进行标定与测试实验。在15℃、21.6℃、26.5℃、30.3℃对药流量计进行测试标定，流量测量范围在0.4ml/s-6.0ml/s之间，流量静态测量误差的分布规律为，低端的误差偏大，接近±6％，中端误差在±2％以内，高端误差在±1％以内；在动态测量时，流量总量累计误差在±1％以内。在15℃时对主流量计进行标定试验，流量测量范围在60ml/s-600ml/s之间。流量静态测量误差规律与药流量计相似，整个量程范围内在误差低于±2％。主流量计动态测量流量总量累计误差在±1％以内。 (4)为水箱设计了量程为0-100cm的柱形电容式液位仪，其精确度为1cm，当水的温度变化时可以进行自动修正；为药箱设计了量程为0-30cm的压力式液位仪，其精确度为1mm，压力式液位仪具有很好的量程扩展性，改变电路的放大倍数量程可扩展到345cm。当药箱使用不同密度的农药时，通过上位机可以修改压力式液位仪的密度参数以获得正确的液位显示。 (5)应用针阀、电机及减速机构设计了机电一体化的药液流量控制阀，并对该机电流量阀的性能进行了实验测试，对流量阀的控制性能进行实验研究；为机电流量阀设计了相应的控制电路硬件、模糊控制算法及控制程序。 为机电流量控制阀建立了传递函数模型，并应用MATLAB仿真软件，对流量阀进行了模糊算法与PID算法控制仿真。仿真结果表明：流量控制系统采用模糊控制器在响应速度和超调量方面均优于PID控制器，两者的稳态误差均较小。 应用VC＋＋设计了响应时间实时测试平台，应用测试平台对流量阀进行了测试并获得了实际的响应曲线。实验结果表明：流量阀跟踪曲线稳态误差在±3％以内，上升响应时间为0.35s，下降响应时间为0.4s，平均响应时间为0.375s。 (6)对整个检测与控制系统进行现场综合测试，测试结果表明整个监控系统各项功能均能正常运行，但稳定性方面受到现场环境影响，水流量计的显示波动较明显。经对干扰因素的分析和处理，水流量计波动量控制在±2％以内。另外，从发出混药指令到混合液到达喷头延时为0.5s，延时影响可以通过程序提前发出混药指令的方法来弥补。 研究结果表明：本论文为变量喷雾研制了实时混药装置、液位检测装置、流量检测与控制装置以及基于485总线的网络监控系统，解决了变量喷雾控制中药液精确实时计量的关键技术。为车载式喷雾机集中监控设计了便捷的操作平台；为节省人力资源、避免操作者中毒提供了技术保障：为减少农药用量、保护生态环境、确保农业可持续提供了技术支持。