Google+ 生物產業機械: 田間定點精準施藥系統

Sunday, March 11, 2007

田間定點精準施藥系統

田間定點精準施藥系統之研究

.農委會農試所 梁連勝、蔡致榮、陸龍虎、徐武煥、黃國祥 台大生機系 葉仲基、廖盈達.

一、前言

自古以來農業耕作對農田之使用,以及作物之管理泰半採粗放之作業方式;致早期傳統農耕對土壤環境所造成之持續性變異,資源效率與環境保護等課題皆被無心地忽略。然而隨著科技與專業知識之進步與環保意識覺醒,在地球村之認知下,讓大家正視這一潛在之問題,進而引發與衍生精準農業之理念,冀望依照田區土壤性質之差異性及作物生長需要,給予最適當的資源投入及耕作,以避免多餘的資源投入與對環境的破壞。在這一前提下,配合適時、適量及有效且經濟之作物病蟲害防治作業要求,藉全球定位系統(GPS)與地理資訊系統(GIS),並與專家統後整合後,建立一套田間定點精準變率施噴控制系統,可對特定田區進行定點、定量的施噴作業。

二、主要成果

由GPS定位實驗結果顯示,在靜態點位觀測之誤差量與動態各種路徑的實測路線套疊台大校園圖檔,分析其誤差量皆可保持在3公尺以內。

在變率施噴系統方面,歷經實驗變率施噴系統的測試改良,再結合噴藥車既有的施噴系統,利用控制回流量進行變流率動態測試,最後找出比例閥閥口開度與流量的特性關係。閥口開度對流量可控制範圍在11﹪~64﹪(3v~7v)間。表1所示若將流量以三段區分控制(閥口開度:20﹪;40﹪;60﹪)再配合設定壓力幫浦的五段壓力(10kg/cm2;13 kg/cm2;15 kg/cm2;18 kg/cm2;20 kg/cm2)即可產生15段的變率施噴效果,可控制之施噴量從7 LPM~34 LPM,多段的變率控制將有利於應用在多變的作業環境上,使對病害蟲的噴藥與作物的施肥作業得到更精準的要求。另外,經由實驗施噴系統與噴藥車施噴系統的動態測試,獲得比例閥閥口開度(11﹪~64﹪)對流量的控制特性成二次方正比。

表1比例閥三段開度與流量關係 (單位:LPM)

壓力(kg/cm2)  10  13  15  18  20   
閥    
口(%)   20   7   10   12   13  14
開    40   18   23   25   27   28
度    60   23   27   30   32   34



噴藥車結合變率施噴系統


衛星定位變量噴藥系統進行定點噴施作業
農試所農工組之衛星定位變量噴藥系統之安裝與檢測作業

台大生機系進行精準農業體系下的噴藥車變率施噴系統的初步設計,包括了結合GPS定位系統與GIS等不同的理論基礎與軟硬體介面再配合桿式噴藥車施噴系統的改良,使施噴系統具有變流率控制的效果。由GPS定位實驗結果顯示,在靜態點位觀測與動態各種路徑的實測方面其誤差量皆可保持在3公尺以內。噴藥車變率施噴系統部份,以15段變率施噴法,利用壓力幫浦之設定壓力與比例閥閥口之可控流量開度(11﹪~64﹪)結合,使變率施噴量範圍從7 LPM至34 LPM,大幅增加了定壓力3段變率施噴的應用效果。實驗結果分析顯示:比例閥閥口對流量可控制開度在11﹪~64﹪間,若將開度以三段20﹪、40﹪、60﹪設定再配合五種設定壓力,則產生施噴量從7 LPM~34 LPM的 15段變率施噴效果,可以運用在多變的環境上。

農業試驗所利用農試型氣輔桿式噴藥機為試驗機型,裝配自美國進口之變率施噴系統,藉衛星定位及專家決策系統,進行田間變率施噴作業。流量控制係經由TASC6200(Mid-Tech®,Inc.)模組達成自動噴施功能,個別管路間則以脈波系統(Synchro® Blended Pulse System)來達到獨立控制施噴率與壓力之目標。依據DGPS之靜、動態回授訊號、噴霧流量、噴頭流量、噴桿型式及作業决度,完成系統之基本資料之檢測與計估,所蒐集之相關資料可作為本省進行變率噴施作業系統改良之參考。

(作者聯絡電話:農試所04-23325144台大02-33665353)