【摘 要】
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柑橘在我国南部地区是种植面积最大、社会经济地位最高的水果品种,从改革开放1978年17.8万hm~2的种植面积发展到2019年的261.7万hm~2,增加了近十五倍,总产量从1978年的38.3万吨发展到2020年5121.9万吨,增加了约一百三十二倍。柑橘种植面积的持续增加,加重柑橘黄龙病等疾病发生和发展的风险。柑橘黄龙病的防控是一项十分艰巨的任务,日常农药喷洒依然是柑橘病害防控主要措施之一。因
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柑橘在我国南部地区是种植面积最大、社会经济地位最高的水果品种,从改革开放1978年17.8万hm~2的种植面积发展到2019年的261.7万hm~2,增加了近十五倍,总产量从1978年的38.3万吨发展到2020年5121.9万吨,增加了约一百三十二倍。柑橘种植面积的持续增加,加重柑橘黄龙病等疾病发生和发展的风险。柑橘黄龙病的防控是一项十分艰巨的任务,日常农药喷洒依然是柑橘病害防控主要措施之一。因我国南部地区柑橘果园大多在丘陵山区,大型喷药机械无法进入果园内开展作业。为了提高柑橘果树农药喷洒效率、降低人工劳动强度、提升柑橘喷药的机械自动化水平,本文针对标准化种植的柑橘果园,研发出一种以履带式移动底盘为载体的柑橘农药自动化喷洒系统,以实现柑橘农药的自动化喷洒。本文主要研究内容如下:1、确定系统组成,具体为:首先根据标准化种植柑橘果园的实地环境确定整机基本尺寸,其次根据柑橘果树高度和冠层宽度确定喷杆形状和长度,并设计基座系统,接着根据作业要求设计喷洒系统,对控制箱外形进行设计,然后运用NX10.0绘制柑橘农药自动化喷洒系统三维模型,对其关键零部件进行材料选择,最后搭建柑橘农药自动化喷洒系统的样机。2、设计农药自动化喷洒控制的硬件电路,并对自动化喷洒控制的软件程序进行方案设计与编写。硬件电路主要由运动控制器、86步进电机及MA860C驱动器、常闭电磁阀与中间继电器、直流变压模块和48V锂电池组成。控制程序采用G代码编写,对喷杆水平和垂直两个方向调节进行了方案设计,根据系统双边和单边自动喷洒进行控制程序设计,有效实现系统的农药自动化喷洒。3、实施喷头参数测试,对水平射程、喷幅和流量等参数进行测定,试验结果表明:在额定工作压力4MPa下,四分外丝圆形喷头平均水平射程为2.49m,平均喷幅为1.02m,单个喷头的流量为0.805L/min,达到农药自动化喷洒系统设计的要求。4、开展柑橘农药自动化喷洒系统样机的应用研究,以目标株距、喷洒时间和喷洒压力为参数,借助正交试验设计法,采用雾滴覆盖率和药液沉积量为评价指标,探讨室内单边、室外双边自然风和室外逆风三类情形下样机的性能,以及实现样机最优农药自动化喷洒的参数组合。试验结果表明:（ⅰ）室内单边自动化喷洒试验:喷洒时间对平均覆盖率和药液沉积量影响最为显著,其次是目标株距,喷洒压力在三个因素中影响最小,最优工作组合为A2B1C1,即系统喷洒时间为1.5s、目标株距为0.85m、喷洒压力为2MPa。（ⅱ）室外双边自然风应用试验:由于自然风的影响,两边柑橘果树的喷洒效果存在较小差异,左边柑橘果树在垂直前层正面、垂直前层反面、垂直中层正面的雾滴覆盖率和药液沉积量分别为:89.3%和0.64μg/cm~2、35.7%和0.35μg/cm~2、47.3%和0.52μg/cm~2,右边柑橘果树在垂直前层正面、垂直前层反面、垂直中层正面的雾滴覆盖率和药液沉积量分别为:85.5%和0.62μg/cm~2、33.9%和0.26μg/cm~2、49.5%和0.44μg/cm~2,各层的雾滴平均覆盖率均达到的果园喷药防护的要求。（ⅲ）室外逆风应用试验:逆风风速为0.7m/s下,影响因素顺序为喷洒时间、目标株距、喷洒压力,最优工作组合为喷洒时间为1.5s、目标株距为0.85m、喷洒压力为4MPa;逆风风速为1.9m/s和3.2m/s下,影响因素顺序为喷洒时间、喷洒压力、目标株距,最优工作组合喷洒时间为3.5s、目标株距为0.85m、喷洒压力为4MPa;柑橘农药自动化喷洒系统在室外逆风环境下,喷洒效果会受到不同风速的影响,其中喷洒时间对喷洒效果影响最大;当逆风风速越大时,喷洒压力对喷洒效果的影响程度也逐渐增加。因此,柑橘农药自动化喷洒系统进行实际喷洒作业时,需根据实际作业环境调整相关参数,从而达到良好的喷洒效果。
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