《植保机械综述》PPT课件.ppt

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1、植保机械,一、概 述 二、植保机械的主要类型及特点三、植保机械的主要工作部件四、最新智能化植保机械的简介,一 概 述,首先我们了解一下植物保护。植物保护是农林生产的重要组成部分，是确保农林业丰产丰收的重要措施之一。为了经济而有效地进行植物保护，应发挥各种防治方法和积极作用，贯彻“预防为主，综合防治”的方针，把病、虫、草害以及其它有害生物消灭于危害之前，不使其成灾。再来看看植保机械，植保机械的分类方法，一般按所用的动力可分为：人力（手动）植保机械、畜力植保机械、小动力植保机械、拖拉机配套植保机械、自走式植保机械、悬挂式和牵引式植保机械，航空植保机械。按照施用化学药剂的方法可分为：喷雾机、喷粉机、

2、土壤处理机、种子处理机、撒颗粒机等。,1.1 植保机械的作用和分类,1.2 植物保护的方法,农业技术防治法生物防治法 物理和机械防治法化学防治法,1.2.1 农业技术防治法,利用相应的农业技术，通过作物品种选育、施用化肥、改进栽培方法、实行合理轮作、改良土壤等手段消灭病虫害的方法。如防治玉米青霉穗腐病就是通过选用健康无病的种子和相应的农业技术来消灭病虫害的例子。,1.2.2 生物防治法,利用生物的天敌消灭病虫害的方法。如：利用瓢虫、赤眼蜂等来消灭害虫等。,1.2.3 物理和机械防治法,利用物理方法和相应的工具消灭病虫害的方法。例如：机械捕打、果实套代、紫外线照射、超声波高频震荡、高速气流吸虫机

3、等。,紫外线照射,高频振荡杀虫机,高速气流杀虫机,1.2.4 化学防治法,利用化学药剂，通过专用设备灭病虫害的方法。这种方法的特点是操作简便，防治效果好，生产率高，受地域和季节影响小，但对环境和生态具有一定的破坏作用。目前植物保护的方法主要是化学防治法，植保机械也是针对化学防治法的。化学防治的方法在后面还会介绍到的,但是，需要强调的是，虽然现在用的最多最普遍的化学防治方法，但植保机械绿色设计最理想的方法是采用物理方法而不使用农药来达到防治效果。国内外已有研究开发利用光、电、热杀灭害虫和杂草的物理防治技术；也有使用“电子杀虫器”“机械式灭虫机”和“电火花与红外辐射防治”等非化学药剂植保机械及超声

4、植保、电光源植保等新型无污染方法的报导。但是，这样的新技术虽是植保机械的方向，但由于研究尚未深入，离应用和推广尚有距离，而传统的化学防治仍是植保机械的主要手段。,1.3 植保机械的农艺技术要求,由于植保机械的作用对象即农作物病虫草害复杂多变，制约了植保机械专业化发展。所以对其农艺要求有：（1）应能满足农业、园艺、林业等不同种类、不同生态以及不同自然条件下植物病、虫、草害的防治要求。（2）应能将液体、粉剂、颗粒等各种剂型的化学农药均匀地分布在施用对象所要求的部位上。（3）对所施用的化学农药应有较高的附着率，以及较少的飘移损失。（4）机具应有较高的生产效率和较好的使用经济性和安全性。,1.4 国内

5、外植保机械的发展概况,目前，我国农药生产技术已处于世界先进水平，但施药机具和技术的水平却严重滞后，在“耕、种、肥（施肥）、保（植保）、收”整个生产过程机械化中，植保机械是相对落后的，虽然我国植保机械发展较快，但和发达国家相比还有很大差距。70%左右的植保机械处于发达国家20 世纪 7080 年代的水平。有大量工作有待继续努力。主要表现在：施药技术落后。基本上仍沿用大流量、全履盖的喷洒方式，农药用量大，有效利用率低仅为20%一30%左右;污染严重，每年有近7000万一8000万t的药液流失到土壤、水源和空气中，生态环境受到严重污染，,机械化防治水平低。我国耕地面积约1.4亿hmz，农作物病虫害发

6、生面积每年约3.4亿hm“，而机械植保的面积仅为0.41亿hm“，只占到了12%，手动机具的防治面积约占防止总面积的60%一70%，作业效率低(2一3亩/天)，作业质量难以保证。机动植保机械多为背负式机械喷雾机，总体防治效率低、人工成本偏高;专业化程度低。我国地域辽阔、地理及气象条件多样，目前农业生产中主要的农作物品种，包括粮食、纤维、油料、蔬菜、果树、糖烟、茶桑、牧草、绿肥等8大类共达2000多种，每年发生的主要病虫草害约有1600多种，目前植保机械品种及保有量显然不能满足防治需求。,从世界植保技术发展趋势看，在今后相当长的一段时期内仍将以化学防治为主。在化防方面，国际上农药向广谱、高效、低

7、毒、低残留发展，品种增加，产量减少;施药技术以提高农药在作物靶标上的附着率，减少农药在地面的沉降和在非处理区的飘移为目标，发展精准施药技术;施药机械向高效安全、精量对靶、自动化智能化发展。目前,欧美发达国家的植保机械以中、大型喷雾机为主(自走、牵引和悬挂),并采用了大量的先进技术,现代微电子技术、仪器与控制技术、信息技术等许多高新技术现已在发达国家植保机械产品中广泛地应用。,根据上述化学药剂施用的方法，植保机械的类型主要有：,喷雾机、弥雾机、超低量喷雾机、喷烟机、喷粉机等。,这些植保机械都是属于采用化学防治方法进行消灭病虫害的。其中喷粉机和喷烟机已经很少使用，此在就不做多介绍,二 植保机械的类

8、型及特点,2.1 喷雾机,通过高压泵和喷头将药液雾化成100300微米的方法。有手动和机动之分.,手动式喷雾机,2.2 弥雾机利用风机产生的高速气流将粗雾滴进一步破碎雾化成75100微米的雾滴，并吹送到远方。,2.3 超低量喷雾机利用高速旋转的齿盘将药液甩出，形成1575微米的雾滴，可不加任何稀释水，故又称超低容量喷雾。,三 植保机械的主要工作部件,一、喷雾机喷头 二、喷雾机液泵 三、药液箱、搅拌器和滤网 四、风机 五、调压阀和空气室,喷头的研究意义及主要问题,喷雾机喷头是药液的雾化装置，是喷雾机实现喷雾作业的终端件，在喷雾机械中起着非常关键的作用，其性能的优劣，将直接影响系统的质量，因为它直

9、接决定了喷雾过程中的施药量、雾滴大小和均匀度等衡量喷雾质量的关键性指标。因此，喷头的研究对提高喷雾机械的性能具有重要意义。我国植保机械最致命的弱点在于喷头，目前国内植保喷头主要存在以下 4 个方面的问题：,喷头种类少 多数植保机械的喷头仍然是 20世纪 5070 年代研制开发的产品，20 世纪 8090年代没有较大的发展。,雾化质量差 其原因是喷头流量精度差，误差范围在 15%以上；雾锥角精度差，摆动幅度大；只用一种喷头喷施所有作物，针对性差。,技术水平低 几乎没有运用防飘移技术。我国植保机械产品的使用可靠性、制造质量、外观质量及制造工艺水平均不及发达国家的同类型产品，专业化生产程度低。,喷头

10、的材质差 目前大部分喷头所用材料不适合现代多元农药科学使用的要求，直接导致流量精度差、雾化效果不佳。,喷头的类型和喷雾新技术,1、液力式喷头，涡流式喷头、扇形 喷头、撞击式喷头等。,2、气力式喷头,3、离心式喷头,4、静电式喷头,静电式喷头的工作原理,通过充电装置使雾滴携带一极性电荷，同时，根据静电感应原理，地面上的目标物将引发出和喷嘴极性相反的电荷，并在两者之间形成静电场。带电雾滴受喷嘴同性电荷的排斥，而受到目标物异性电荷的吸引，使雾滴迅速飞向目标，减少漂移量，节省农药，保护环境。,一 抗漂移技术,喷头中两种新型的喷雾技术,由于非目标的雾滴飘移现象产生大量的问题，如污染土壤、空气和水源,沉积

11、在作物、家畜、树木中最终对人类和动植物造成危害。因此，对环境质量要求的不断提高必然要求对雾滴飘移有更清楚的认识，从而有助于正确、安全、有效的使用农药。,雾滴尺寸是影响雾滴飘移的重要因素，在一定的工作压力、流动速度下,喷头决定了雾滴粒谱的分布，在喷雾质量的控制范围内选择产生大雾滴的喷头能控制飘移。低漂移喷头就是通过一定的喷头结构设计使喷头产生低漂移的较大雾滴，从而有效降低漂移。,二 可变量喷雾技术,现代精确农业管理体系 SSM中要求喷头的流量是可变的、可控的。对农作物实施精确喷雾有两种方法：一是对靶喷雾，二是根据农作物所受病虫害的程度进行变量喷雾。目前，可变量技术有两种基本方式：基于地图信息的可

12、变量技术和基于实时传感器的可变量技术。可变量喷头正是基于实际需要和产量潜力来施肥、施药、喷灌等，而不是对整个农田均匀地喷洒一遍。,这种喷头上备有可供调节或选择的结构参数和工作参数，如喷口大小、空间间隙、喷头的开合时间等，可以在不改变喷雾压力的情况下改变喷量，而不影响喷雾质量，其流量变化通过脉宽调制喷头和可变通流截面积喷头两种方式来实现。,对喷头的研究关键要解决喷射压力、喷射角、雾滴大小、喷洒均匀性等与喷雾机械喷洒性能相关的主要设计参数，并理清这些参数与喷头结构参数的相互关系，从而实现对喷头结构参数的优化。,喷头今后主要的研究方向：开发与智能化喷雾技术、变量喷雾技术、抗飘移技术、静电喷雾技术等相

13、配套的喷头。新材料的研究。开发耐磨、耐腐蚀、使用寿命长、性价比高的新材料，提高喷头的品质。,专用化、系列化、标准化产品的研究。生产规格统一，种类齐全，能满足各种施药情况需要的不同类型的喷头。与新设备、新工艺的开发相结合，提高产品的使用可靠性、制造质量、外观质量及制造工艺水平。,3.2 喷 雾 机 液 泵,1、往复泵：活塞泵、柱塞泵,2、旋转泵：离心泵、转子泵、螺杆泵,3、隔膜泵,3.3 药液箱、搅拌器和滤网,药液箱：表面上涂一层防腐蚀材料的铁箱，目前采用各种类型的塑料来制造药箱。搅拌器：搅拌器有机械式、液力式和气力式三种。滤网：喷雾机上滤网采用黄铜丝编织成或由黄铜皮冲压成。,3.4 风机,（1

14、）输送雾滴。（2）加强雾滴向植株丛中穿透性。（3）雾滴在气流输送下加速飞向目标，从而减少雾滴的飘移和蒸发。（4）协助液体形成雾滴。（5）风机的气流吹动植物的叶子，有利 于雾滴沉降在叶子背面。,植保机械常用的风机有离心式和轴流式两种,作用：,3.5 调压阀和空气室,由调压轮、调节手柄、回水体、阀门、推杆、弹簧托、弹簧等组成,活塞在排液行程中的高压药液，进入空气室，使空气室上部的空气压缩，药液贮于空气室下部，将能量贮存起来，不至对喷头有过大的冲击压力。当活塞在吸液行程中，高压药液的压力，显著下降，这时空气室内的压缩空气膨胀，使药液从空气室排出，对药液增压，以补偿其降低的压力。,调压阀的组成：,空气

15、室的工作原理：,四、最新智能化植保机械的简介,4.1 几种先进的植保施药技术4.2 研究发展智能化植保机械的意义4.3 一些最新的智能化植保机械技术,4.1 几种先进的植保施药技术低量喷雾技术 低量喷雾技术是指单位面积上施药量不变,但减少农药原液的稀释倍数,从而减少喷雾量,用水量相当于常规喷雾技术的1/51/10。其主要目的是通过利用小雾滴(100um以下)较好的穿透性,达到雾滴在植物各个部位,包括叶子背面均匀分布的目的。除了使用低量高效的农药外,开发了系列低量喷头,可依据不同的作业对象、气候情况等选用相应的低量喷头,以最少的农药达到最佳防治效果。,4.1.2自动对靶施药技术 目前,国外主要有

16、两种方法实现对靶施药:一是使用图像识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理,并与图像库中的资料进行对比,确定对象是草还是庄稼、何种草等等,以控制系统是否喷药。二是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和阀体组成。阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试叶色素判别有草存在时,控制喷头对准目标喷洒除草剂。,4.1.3防飘移技术 在施药过程中,控制雾滴的飘移,提高药液的附着率是减少农药流失、降低对土壤和环境污染的重要措施。欧美国家在这方面采用了防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等。,4.1.4精密施药技术 精密施药

17、技术:包括流量控制和空间喷雾模型、激光成像雾滴测试系统、用于喷雾分析的高速运动测试系统、图像分析雾滴测试系统等知识体系。精准施药技术的核心是地理信息系统(GIS),利用它可根据信息数据对作业按最大效益进行优化。这种技术的一个重要方面就是能根据要求动态改变作业参数。其数据流可表现为:田间数据采集(航空成像、杂草检测识别系统)图像数据处理形成数据地图数据文件拷贝智能喷雾机在全球定位系统GPS的支持下根据数据地图进行防治作业。该技术是气象知识、计算机信息技术以及智能施药技术的融合,也是未来病草虫害防治技术的发展趋势。,4.1.5 生物与物理技术 利用温度热效应防治有害生物，如高频电和微波的应用，是根

18、据有害生物不同种类、不同生育阶段对电磁能的感应和热效应的差异，利用不同剂量和频率所产生的磁场热提高热效率，以杀死病、虫、杂草种子或直接杀死杂草；使用非致死频率可使贮粮害虫、木材和土壤中的害虫后代数量显著减少；利用不同激光束所产生的温度，可使不同生育阶段的病菌、害虫、杂草等有害生物致死，或使其生殖机能被破坏而不育；利用红外线电磁波穿透处理物体内部并使之增热，也可造成病菌和害虫的死亡。这些技术还都在试验研究中。,4.1.6 3S”技术“RS”技术，即航空遥感技术，主要用于农作物病虫害的监测。它通过可见光、红外遥感（航天、航空、地面遥感）、微波遥感（雷达遥感）探测植物生长和病虫害生境，可以通过接收到

19、作物反射光谱的变化，及时而准确地预报病虫害发生的时间、规模、品种。“GPS”技术，即全球卫星定位系统技术，可用于飞机、大型喷雾机等大面积作业的植保机具的定位、导航、导向。欧美国家大多数大型植保机械都配有“GPS”接口和“GPS”接收器，有的机具还有信,号接收转换功能，可以把接收到的有关信号转换为机具的操作指令，直接指挥机具调整作业参数（如：喷雾压力、喷量、行走速度、方向等）。“GIS”技术，即地理信息系统技术，主要用于建立动态的地理信息资料库，这些资料与有害生物的发生是息息相关的。如：地理位置、地形、土壤类型、湿度、温度、降雨量、日照天数等。运用计算机技术，通过对当时数据的采集及与库存标准资料

20、的对比、分析，可以及时准确地对有害生物灾害提出预警。,4.1.7 计算机技术 在欧美国家，计算机技术已经普遍运用到植保机械上。据资料介绍，运用计算机技术的机具在作业时，一些主要的作业参数均可在计算机屏幕上显示。如：压力、喷量、行进速度、药箱中的余液等。有的机型在作业前只要输入需要的参数值，在整个作业过程中，计算机就会不断提醒操作者行走速度的慢快，转速的提高或降低等。,4.2 研究发展智能化植保机械的意义 传统植保机械不仅机械化、自动化、精确化程度不高，而且施药效率较低下，浪费的农药对环境造成了巨大的污染。因此研究智能化植保机械迫在眉睫，以减少防治成本，提高农药使用效率，保护生态环境。,国外普遍

21、采用大型悬挂式或牵引式喷杆喷雾机,喷幅达1834m,药箱容量为4003 000L,作业速度达810km/h,配套拖拉机功率在5.8873.5kW(80100马力)以上。各种大型植保机械都是机、电、液一体化的复杂系统,设计完善,制作精美,工作安全可靠,操作方便。,4.3 一些最新智能化植保机械技术采用机电一体化技术 电子显示和控制系统已成为大中型植保机械不可缺少的部分,电子控制系统一般可以显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等。通过面板操作,可控制和调整系统压力、单位面积喷液量及多路喷杆的喷雾作业等。系统依据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量,依据施药对象和环境严格控制

22、施药量和雾粒直径大小。控制系统除了可与个人计算机组相连外,还可配GPS系统,实现精准、精量施药。,4.3.2采用全液压驱动系统 在大型植保机械,尤其是自走式喷杆喷雾机上采用全液压系统,如转向、制动、行走、加压泵等都由液压驱动,不仅使整机结构简化,也使传动系统的可靠性增加。有些机具上还采用了不同于弹簧减震的液压减震悬浮系统(A.P.D),它可以依据负载和斜度的变化进行调整,从而保证喷杆升高和速度变化时系统保持稳定。此外,有些牵引式喷杆喷雾机产品在牵引杆上还装有电控液压转向器,以保证在拖拉机转弯时机具完全保持一致。,4.3.3采用农药注入和自清洗系统 为了减少人药接触中毒事件,国外植保机械已采用自

23、动混药技术,由于母液制备量比药液少得多,不但减少了原药与水源、人体接触的机会,而且方便灵活,可根据需要调节混药比例。丹麦ALPHA2000等大型喷杆喷雾机,均采用自动混药技术,配有加药箱、主药箱、清水箱和洗手水箱。配药时,先把母液倒入配药箱中,通过转换开关从清水箱中吸水稀释,再通过转换开关将药液吸入主药箱中配成所需药液。作业完成以后,用清洗水箱的水清洗喷雾部件和药箱,操作人员用洗手箱的水清洗手脸后施药。,4.3.4采用完善的过滤系统 国外大中型喷雾机的喷雾系统一般都具备4级过滤,避免系统堵塞及因堵塞造成漏喷或喷头雾化不良。一种有自洁能力的压力过滤器安装在系统中以提高过滤能力,减少堵塞或可减少操

24、作者排堵的劳动强度以及污染的可能。该过滤器中一股药液供喷雾,另一股药液流冲洗网上脏物后一同流回药液箱,自洁过滤器已广泛受到重视和应用。,4.3.5 采用航空植保机械 航空植保能快速高效地完成病虫草害的防治，特别是能及时有效地防治大面积爆发性有害生物灾害，同时，它不受地理因素的制约，无论山区或平原、水田还是早田，以及不同的作物生长期，农药的喷洒一般不受太多因素的影响，特别是对于滩涂、沼泽等地面机械难以进入的、或是蝗虫和其他害虫的滋生地域，都可顺利高效的完成作业任务。轻型自动导航的无人驾驶直升机作业，由于采用人工遥控技术和自动导航技术，安全性高、风险小，保证了飞机操控者的安全性;与地面机械田间作业

25、相比，飞机作业可降低作业成本、不会留下辙印和损坏农作物;作业位置精确定位与自动导航，最终,实现精确施药及喷幅精确对接，提高药效，减少对环境的影响;由于可在田间地头起降、维护、保养、加油、加注药液，减少了往返机场的飞行时间及燃料消耗，保证作业效率。UAV作业一般只需34个人就可以进行大面积的作业，作业效率710hmZ/h，技术优越性非常明显。,4.3.6 采用地下施药机械 空气射流注射器耕耘铲是一种利用高速空气射流将农药注入土壤中的装置，由一只双流体雾化器和装在一只标准的箭形耕耘铲后方的多管分配器组成。高速气流将药液雾化并输送给分配管，绕过箭形耕耘铲注入土壤。,这些先进技术的使用，一是提高了设备的可靠性、安全性及方便性;二是满足越来越高的环保要求,实现低喷量、精喷洒、少污染、高工效、高防效,以实现病虫害防治作业的高效率、高质量、低成本和操作者的舒适性和安全性。国外的植保机械正朝着智能化、光机电一体化方向快速发展。,谢谢！,期待您的宝贵意见,