[發明專利]一種懸浮式噴施作業系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710641898.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107372427A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 周志艷;宋燦燦;朱秋陽;何新剛;孔令熙;明銳;黎家豪;譚釗勝
• 申請（專利權）人: 華南農業大學;廣州易智智能科技有限公司
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;B64D1/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉,林偉斌

技術領域

本申請涉及田間噴施作業的噴施技術器械領域，尤其涉及一種懸浮式噴施作業系統及其控制方法。

背景技術

我國的農藥和化肥的噴施技術水平較低，噴施機械主要以手動和小型電動噴霧機為主，拖拉機懸掛式植保機約占0.57%左右。地面機械對作物和田間地面有較嚴重的破壞作用；人工背負式噴施機械，作業效率低下，浪費人力物力。常規方法噴施藥劑時，只有25%~50%的藥劑噴灑在作物上，大部分以揮發、漂移等形式喪失，農藥利用率低。據統計，目前我國大田作物上農藥的利用率約為30%左右，遠低于發達國家50%的平均水平。常規的噴施作業方式不僅對農業資源的利用率較低，增加了生產成本，而且不適當施用方式還會造成水土污染，破壞生態系統平衡，甚至對人們的健康造成威脅，無法適應現代化工業發展的要求。

為了改善噴施作業的質量，提高農藥的有效利用率，一些先進的噴施技術陸續在國內外應用，主要包括風送低量噴霧、風送遠程噴霧、大型噴桿噴霧、有人駕駛航空噴施、無人駕駛航空噴施等。但現有技術都存在不同的局限，例如：

（1）噴桿噴霧機械，通常采用拖拉機懸掛式，常見機型有Ntech公司的GreenSeeker RT200噴霧系統、AMAZONE公司UX系列噴霧機、John Deere公司的4030系列噴藥機 、中國農業機械化科學研究院的3WQX系列風幕式噴桿噴霧機等，最大作業幅寬可達36米，作業效率高；并可獨立控制噴頭的開閉，實現精確噴藥。但隨著作業幅寬的增加，該機械的作業質量和工作可靠性隨之下降，表現為：隨著作業幅寬的增加，需要更大型的動力機械與之配套，噴施機械的整體重量增加，田間作業通過性能下降，能耗加大，作業成本上升；在噴霧作業時，由于農田土地的高低不平，機械行走時噴桿易產生擺動，難以使噴桿與地面保持平行地移動；隨著噴桿長度的增加，噴桿的平衡更難控制，兩端易觸地，造成部件損壞；而且噴桿隨動力機械行走時難免會產生振動，易造成噴桿橫梁損壞；此外，在對農藝要求行距較小的作物進行噴施作業時，由于拖拉機等動力機械難以進入田塊，因此其噴施功能受到很大限制，尤其是水田作物，例如水稻，行距小，而且當水稻生長至封行期后，行壟不清晰，采用噴桿噴霧機械難以進入田塊實現噴藥作業。

（2）風送噴霧機，通常安裝于路面車輛上，在液力噴霧的基礎上加上高速離心風機送風系統，以達到對霧滴的二次霧化和遠程噴霧，霧化效果好，且能將霧滴由近至遠形成霧簾，射程遠，霧滴分布均勻，穿透力強，勞動強度低，工作效率高。但該機械存在霧滴易漂移、精確控制噴施效果較差等局限，通常用于高大作物、果樹以及森林等大面積噴施作業，較難適應對農藝要求行距較小的作物進行噴施作業的需要；此外，在需要增加射程的大田塊作物噴施作業時，對風機功率的需求急劇增加，而且噴施精度不易控制。

（3）航空噴施作業具有效益高、速度快、突擊能力強、防控效果好等優點，且不受作物長勢的限制，可解決作物生長中后期地面機械難以下田作業的問題。目前用于航空噴施作業的飛行器主要包括有人駕駛的大型固定翼農用飛機、直升飛機、動力傘以及無人駕駛的單旋翼直升飛機、非共軸多旋翼直升飛機等。有人駕駛的飛機作業效率高，但存在需要專用機場、維護成本高、往返機場加注藥液周期長、航空管制嚴格等諸多問題。無人駕駛的飛機由于具有無需專用機場、專業飛行員、維護成本低以及航空管制少等特點，而且具有飛行高度低、作業效率及精度高、作業地形適應性廣等優點，越來越在農業生產中得到廣泛關注。但無人駕駛航空噴施作業對于普通務農人員而言，價格仍顯得昂貴，且危險性較高。此外，無人駕駛飛行器有效載荷量小、作業續航時間短也是制約其快速發展的關鍵問題。

為克服上述局限，專利CN104002974A、CN104512551A、CN105794758A、CN103754368A、CN101518222A、CN104738012A等公開了幾種地面和空中相結合的噴施作業方式，這些現有技術方案雖然能減輕飛行負載，延長飛行時間，但均存在空中部分操控難度大、同步性不夠精準等共性問題。特別是采用氫氣球或氦氣球提供升力的噴施作業方式，除了上述問題外，還存在風阻大、安全隱患（氫氣易爆）、成本高（氦氣回收不便難以二次利用）等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能降低操控難度、提高噴施精度的懸浮式噴施作業系統。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下方案實現：