温室智能装备系列之六十便携精准配药电动装置的开发

温室中施药作业时农药添加配比是一项比较繁琐的工作，操作不当也容易引发一些危险。施药不当引发中毒送往医院抢救的案例比比皆是。中南大学湘雅医院长对一个中毒青年男子治疗分析后发现，长时间在田间劳作，人体容易出汗，毛孔舒张，这时农药雾滴吸附在脸部和颈部等容易渗透进皮肤引发中毒。而高温天气里的农药中毒与夏季中暑有类似症状，因此中毒者容易被误认为中暑。另外一个喷药中毒男子的案例也指出，药水从喷雾器药箱里泄漏，浸湿了背上的衣服，导致他农药中毒。如何避免农药中毒，采用实用的小型装置是一个简单又安全的途径。国内外的学者也研究开发了很多用于此目的的装置，但大多针对实验室科研使用。姚道如（2001）开发了一种农药配比自动混合装置，采用PLC控制器核心集成液体传感器和温度传感器进行多种液体自动配比、混合、加热和搅拌。田间作业操作简单，实用快捷、成本较低的便携式装置能满足农户实际需要，具有较好的发展空间和潜力。

原理

复杂的配药装置一般包括药箱、混合器、吸液器、交互界面和控制器等几部分构成（如图1）。可以进行二种（或以上）农药的定量配比和混合。配比后的溶液可以按照混合溶液沉淀的分层来进行逐层吸取溶液。为了便于田间移动使用，一般放置在一个控制箱内进行防水密封并加上把手。复杂的加药装置可用于喷药无人机等精密农业装备的作业。

普通的温室施药便携精准配药电动装置可采用简化的触摸屏设计成控制交互界面，流量计和计量泵控制精准吸取量。体积紧凑，成本较低，控制精度能满足田间的使用要求。

功能

便携精准配药电动装置要满足的功能包括，设定施药量、自动加药、自动停机、流量监测等。设定施药量为一个输入范围，根据需要进行修改，最小输入值要和流量传感器分辨率匹配。自动加药为启动按键后加药到设定值，中间可以暂停，再次启动后继续在前面的数值上加够剩余药量，完成一个加药任务后，自动停机，也可选择连续加药，可进行多个喷药器的连续加药作业。流量监测是指当前的流量大小变化通过流量传感器的采集后要动态的显示在控制器界面上，并且显示滞后不要超过0.5 s。

参数

开发的样机如图2所示。其基本参数如下：

单次加药范围：10 mL～1000 L

加药效率：250 mL/min

精度：10 mL（更换传感器可提高到0.2 mL）

尺寸：230 mmx180 mmx160 mm

应用

设备开发首先应用在植保实验室，用来进行蒸馏水的定量抽取，试验结果表明，其工作稳定性和精度满足试验要求，但是存在流量传感器测量存在误差较大的不足，误差在10 mL以上，分析原因是由于降低成本需要流量传感器测量精度有限。经过改进的便携精准配药电动装置提高了传感器的精度和抗腐蚀性，较好的解决喷药作业的精度问题，提高劳动效率一倍以上。

*作物生产智能监控关键技术与系统研究（2012AA10A503），果类蔬菜产业技术体系北京市创新团队支持