理想的喷雾器(致喷雾器制造商的公开信)

贴在

关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

Tom Wolf总部位于SK的萨斯卡通,在喷涂业务方面有33年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),并在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。Tom专注于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

查看所有帖子汤姆·沃尔夫(Tom Wolf)

今天的喷雾器在很多方面都很出色。它必须有容量和低重量。速度要快,但要舒服。它需要宽阔的吊杆,在复杂地形上保持水平。它必须为工作提供正确的喷雾量和正确的喷雾质量。它必须易于填充和易于清洗。当然,它必须是可靠的,负担得起的,并有经销商的支持。

我们确实在这些领域取得了进展。但是整个软件包仍然有很大的改进空间,并且没有解决一些对应用程序来说很重要的问题。是时候重启了吗?

假设成本不是问题。这是我认为这个行业可以发展的方向。

专注于喷雾输送

喷洒是为了保护农作物。我们需要在不损害环境的前提下,节约投入。这三个原则构成了应用三角,有时也被称为喷涂的3e:功效,环境,效率。三角形代表平衡的需要。一两个领域的收益往往需要另一个领域的损失。这就是为什么在喷雾方面从来没有所谓的“银弹”。

优先级1:只在需要的时候和地方喷洒。针对特定地点的处理和IPM在喷洒领域发展缓慢,部分原因是投入成本低,但也因为难以确定和绘制需要不同费率或产品的区域。机器学习革命正在改变这一点。Green on Brown或Green on Green传感能做的不仅仅是节省输入。他们可以生成地图,记录杂草斑块随时间的变化,确定优先区域和阈值密度,并尽早标记问题。

优先级2:整合空中支援。空气携带小液滴向目标,保护它们不受旅行引起的或环境风的位移。一旦到达,空气可以提高目标的拦截和保留。不过,这必须正确进行,因为不当的调整可能会导致相反的结果。它在这个榜单上排名靠前的原因是它以适中的成本提高了功效和环境保护。

优先级3:改进液滴大小控制。喷嘴设计得到了改进,但任何特定喷嘴可达到的喷雾质量的总体范围仍然很窄。喷雾可以使喷雾压力更细或更粗,但这对图案均匀性有影响。双流体喷嘴目前提供最广泛的喷雾质量,允许一个喷嘴做这一切。我们只是需要更大的液滴大小灵活的喷雾臂。

优先级4:使用特定喷嘴的速率控制。至少,一个喷雾器需要一个允许在一个宽窗口内控制单个喷嘴速率的系统,比如4:1。这允许在宽速度范围内一致的剂量,转弯补偿,或针对特定(感知的)冠层条件的局部剂量调整。通过在喷雾器顶部的喷嘴上分层直接喷射,喷雾器可以独立改变速度和体积。在需要的地方,能够以正确的喷雾质量和正确的体积喷洒正确的数量,完成由害虫和冠层传感创造的机会。

建设更好的基础设施

喷雾器的骨干,框架,传动系统,臂架,油箱,泵和管道,负责携带和输送喷雾液体。对这些变量的管理不善会导致低效、笨重的机器。

首要任务1:为未来准备好井架。一个限制喷雾器性能的因素是臂宽和稳定性。稳定而低的吊臂高度是良好应用的基石,可以确保均匀分布,减少漂移潜力,并提高冠层内的瞄准能力。但也许同样重要的是,稳定的吊杆对于精确的光学斑点喷涂和任何其他重要性将上升的传感任务都是必不可少的。设定一个摇摆的标准,在90%的情况下,目标高度沿着吊杆的宽度±10厘米。对偏航做同样的操作。在设计臂架折叠时,为传感器和线束提供支架。

优先事项2:改善管道。执行不当的喷雾器管道会造成浪费和去污头痛。虽然橡胶软管连接到塑料配件提供了一个非常多功能和通用的构建块,但它们产生并隐藏了无数的壁龛,农药混合物或活性成分残留物可以在其中积聚。一个简化的设计,包括更多的工程不锈钢管,平滑的方向和尺寸过渡,内部表面不会积累残留物,产生更有效的流动——所有这些都将改善喷涂操作的许多方面。它需要有目标导向——即,在底漆和清洗过程中零浪费,保证在冲洗周期后去污。不需要在地面上排水。

优先级3:减轻重量。重量造成压实并消耗燃料。先进的材料或技术可以在保持强度的同时减轻重量。节省下来的资金可以用于提高产能。我们需要探索先进的材料和桁架或外骨骼设计(见“空气动力学”)。

优先事项4:在底盘和臂架设计中考虑空气动力学。吹过拖拉机、坦克或吊臂的风,或车轮上反向旋转的空气,会产生湍流,置换其中的小液滴,降低均匀性。更清洁的空气更容易使用更小的液滴,更容易实施空气辅助或任何其他减少漂移的技术。这不是一个小任务,因为空气可以来自任何方向。但随着单位变得越来越大,移动速度越来越快,这种效应也不能被忽视。使用空气动力学外部来承载机器重量的单体设计可能会提供一个答案。

提供质量控制

喷洒可以是一个猜谜游戏,因此术语“喷洒和祈祷”。我们几天或几周内都无法知道结果,这取决于我们采取的行动方式。当我们知道结果时,如果结果不令人满意,再做任何事情都太晚了。但我们可以在确保某种标准方面做得更好。

优先事项1:确认喷嘴的压力、流量和模式。一般的喷雾器有一个流量传感器和一个压力传感器。它可以确定整个喷油臂的流动,但不能在喷嘴水平上进行。PWM通过从占空比推断流量起到了帮助作用。但实际的液体流量及其压力在喷雾尖端仍未得到验证。对模式进行可视化检查是必要的,这不仅不切实际,而且是浪费和潜在的危险。

重点2:描述冠层特征。如果我们知道作物冠层是密集的还是稀疏的,我们就可以相应地调整产品的水量或速率。激光雷达(光探测和测距)可以表征物体的物理结构,从而表明可能需要调整剂量(或液滴大小或空气)的密度或孔隙率。这不是什么未来的技术。iPhone 12 Pro有这个功能。甚至RGB图像处理也可以做类似的事情。

优先级3:确认覆盖范围和漂移。假设我们已经确定了冠层的特征并调整了雾化来适应。它是否产生了预期的影响?我们需要一种方法来验证喷雾器的设置是否能达到所需的雨棚穿透和覆盖,甚至在行进中漂移。我们需要安装在喷雾器上的传感器,可以看到喷雾沉积物或空气中的喷雾云。验证必须足够快,以便在喷淋操作期间进行修正。这种质量控制提供了反馈循环的第一优先级,喷雾交付。它为机器学习和持续改进创造了一个完美的环境。

优先级4:改进用户界面。现代设备监视器的复杂性是伟大的,如果您熟悉他们的功能。但如果你是一个新用户,或者对屏幕、按钮和警告方块不太适应,那么在显示器上导航可能会成为游戏的阻碍。我们能有初级模式吗?还是一个显示器更积极地与用户互动,询问问题或提醒新手关键设置的系统?界面的友好性是一个睡眠问题,乍一看似乎不那么重要,但由于积极的用户体验的力量,它可以压倒许多设备功能。

我向喷雾器制造商提出挑战,让他们概念化并向我们展示他们正在努力实现的理想喷雾器。完美的装置可能永远不会到达我们,因为这个提议充满了技术和成本障碍。但尽管如此,确定优先事项并确定实现这些优先事项的可能方法仍然很重要。当我们慢慢地逐步改进解决方案时,请记住,重要的不是步骤的大小,而是方向。

Baidu