基于Zigbee的多节点管道喷雾压力控制系统研究

喷雾压力是衡量喷雾效果的重要指标之一。为此,针对山地果园现有管道喷雾系统(简称单节点系统)不控制压力和药液量的输出或只控制药液泵出药口压力的问题,设计了一种管道喷雾多节点药液压力控制系统(简称多节点系统)。该系统以单片机为核心,在喷雾管道上部署多个Zig Bee无线压力发送节点,采用Zig Bee无线模块进行通信,监测各节点药液压力。控制系统采用比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)算法控制变频电动机的转速,从而改变药液泵的药液量输出,以控制整个喷雾管道内的药液压力。试验结果表明:该系统在0. 6～1. 6MPa的压力范围内,单节点系统节点压力方差为0. 050～0. 31,压力吻合度为62.67%～65. 93%;多节点系统节点压力方差为0. 000 70～0. 003 5,压力吻合度为98. 29%～99. 85%。研究结果解决了现有管道喷雾对药液压力缺乏有效控制的问题,提高了喷雾效果,具有较高的推广应用价值。

山地果园管道喷雾技术及植保机械研究进展

我国作为世界最大的水果出产国,果品质量影响着水果产业的发展,而喷施农药是保证果品质量、减少病虫害的有效途径。但是,作为适宜水果种植的丘陵山地地区的果园植保机械化水平低。因此,发展适宜的果园植保机械才能促进我国水果产业的长期良性发展。本文简要介绍了目前我国适用于山地果园植保的管道喷雾设备、小型喷雾机、电动遥控喷雾技术、轨道搭载风送式喷雾机以及无人机喷雾技术,以期为促进山地果园的发展提供参考。

双流体管道喷雾系统的计算和评述

分析了新型干法预分解窑广泛采用的增湿塔雾化系统所存在的水压大、喷嘴磨损大、水滴蒸发时间长等缺陷;介绍了双流体管道喷雾系统具有结构简单、水滴直径小,需蒸发时间短,占地空间小等优势;并进行了双流体管道喷雾系统的管道直径和水滴蒸发时间的设计计算;最后列举了双管道喷雾系统用于窑头烟气降温调质处理的实际应用效果。

山地果园固定式管道自动喷雾系统设计、调试与成本分析

针对山地果园复杂地形造成的果树施药不便问题,设计了固定式管道自动喷雾系统,并进行实地试验和经济效益研究。结果表明:(1)固定式管道自动喷雾系统在药液配比模块、压力监控模块和喷雾管道模块协作作用下可实现顺序喷雾和精准喷雾,在1.2 MPa压力、20 s持续喷雾时间下喷雾效果最佳,树冠叶面的农药附着率至少为74.07%,且雾滴数量不少于25个/cm^(2),符合喷雾有效性评估标准;(2)尽管该系统的初始设备购买费用和维修费用较高,但工作效率优势突出,较无人机、风送式喷雾机和背负式喷雾器分别高28、26和50.3 hm^(2)/d,且在作业面积超过125 hm^(2)时其平均成本最低,成本优势得到凸现。

管道内喷雾蒸发冷却的数值模拟及优化设计

为研究雾滴粒径、喷头间距、风速和喷雾比等参数的改变对管内喷雾降温蒸发效率的影响,采用DPM模型方法对送风管道内喷雾直接蒸发冷却进行数值模拟和分析.通过单因素和多因素正交试验模拟,得到各参数最佳工况.模拟结果表明:粒径、风速和喷雾比越小时,蒸发效率越高;喷头间距的最佳值,应根据饱和水气比、空气流速、喷头的喷出速度和喷射角度确定.根据模拟结果,考虑系统经济性,对雾滴粒径小于30μm、风速1 m/s以下的工况,喷雾比下限为0.7,蒸发效率最高可达92%,饱和效率可达65%以上.

燃气轮机进气管道内喷雾蒸发冷却数值模拟

为了研究燃气轮机进气空气状态对其管道内液滴汽化长度的影响,采用DPM模型方法从进气温度、相对湿度、进气速度3方面对进气管道内喷雾直接蒸发冷却进行数值模拟和分析。模拟结果表明:进口空气温度越高,相对湿度越大,液滴在管道内汽化长度越短;适当地降低进口风速有利于降低液滴的汽化长度;雾化液滴的直径越小液滴汽化距离越短。

山地管道恒压喷雾中喷雾压力和孔径对雾滴粒径的影响

为提高农药利用率,研究山地果园管道恒压喷雾系统中喷雾压力和孔径对雾滴粒径参数的影响,利用激光粒度仪,测量3种孔径空心圆锥雾喷头在8种压力下的6种雾滴粒径参数数据,分析各粒径级雾滴的分布情况,给出雾滴粒径大小及其随压力和孔径的变化趋势,进行了雾滴参数的多元线性回归,建立基于压力的雾滴参数模型。结果表明：粒径大于100μm的雾滴（小于0.3%）和粒径为0~20μm的雾滴（小于0.5%）可忽略不计,雾滴粒径主要分布于20~40μm（79.5%~92.8%）;雾滴均较细小,全部为气溶胶;孔径越小,压力越大,雾滴越细小;6种雾滴粒径参数与孔径和压力均有良好的二元线性关系（R2分别为0.928、0.956、0.949、0.949、0.889和0.815）;6种雾滴粒径参数均随压力呈二次多项式变化规律,决定系数R2均达到了0.894以上。研究结果对山地果园管道恒压喷雾中喷头的选型、喷雾压力的调整及喷雾效果的优化有重要参考意义。

果园管道恒压喷雾雾滴均匀性试验与分析

雾滴均匀性是衡量喷雾效果的重要指标之一,探索管道恒压喷雾中压力和孔径对空心圆锥雾喷头雾滴均匀性的影响具有重要意义。通过喷雾性能综合试验平台,利用激光粒度仪,测量管道恒压喷雾中3种孔径空心圆锥雾喷头在8种压力下的5种雾滴均匀性参数数据,获得雾滴累积分布,分析雾滴的分布和均匀性。结果表明,在本试验压力范围（0.70~1.40 MPa）下,雾滴粒径较一致,雾滴较均匀;当压力大于0.80 MPa时雾滴均匀性很好;压力越大、孔径越小,雾滴越均匀;D〈20 μm的雾滴（均小于0.538%）和D≥100 μm的雾滴（均小于0.325%）可忽略不计,主要为D〈60 μm的雾滴（90.132%~99.234%）,扩散比为0.893~0.916;5种均匀性参数均随压力呈二次多项式变化规律,R2均在0.984以上;5种均匀性参数与孔径和压力均有良好的二元线性关系（R2分别为0.952、0.952、0.937、0.850和0.831）。结果验证了管道恒压喷雾装置有助于提高雾滴均匀性,对管道恒压喷雾中喷头的选型、喷雾压力的设置及喷雾效果的优化有重要参考意义。

山地果园管道自动喷雾系统设计与试验

基于管道的自动喷雾技术及设施可以解决山地果园植保作业中喷雾作业效率低、劳动强度大、移动式喷雾机械难以进入的问题。本研究设计了适用于山地果园的管道自动喷雾系统,主要包括喷雾首部、喷雾管道、自动喷雾控制器及喷雾小组等结构,计算了山地果园管道药液压力损失,研制了自动喷雾控制器,并开发了控制程序。喷雾作业时,喷雾首部将药液经管道引入果园,利用自动喷雾控制器控制电磁阀,逐次打开或关闭喷雾小组,实现手动控制或自动控制喷雾。为确定电磁阀持续开通时间,进行了喷雾有效性试验。结果表明,控制喷雾小组的电磁阀持续开通8 s即可保证喷雾的有效性;采用这种管道自动喷雾设施的喷雾作业效率为2.61 hm^(2)/h,与人工喷雾相比,提高了喷雾作业的效率。本研究可为山地果园的喷雾技术及智能施药设施的研发提供参考和思路。

农药喷雾作业中在线混药技术及展望

在线混药是安全、可靠、高效使用农药和消除农药残留对环境污染的有效途径。为此,回顾和整理了国内外关于在线混药技术研究的成果与相关文献,总结了在线混药技术的研究视角、研究方法和最新进展。总体而言,国外对在线混药技术的研究较早,主要体现在农药直接注入系统的应用和成熟的混药浓度检测方法等方面;国内对在线混药技术的研究虽已取得一些成果,但在生产应用中还具有一定的局限性,存在混药比过大且不稳定、混药浓度检测方法不成熟等诸多问题。根据国内外在线混药技术的发展情况,指出该技术在我国山地果园管道喷雾中的应用存在空白,为在线混药技术在山地果园管道喷雾的进一步研究提供理论和技术支持。