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)

汤姆·沃尔夫(Tom Wolf)是在SK萨斯卡通(Saskatoon)工作的,在喷涂行业有32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),在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。汤姆着重于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

查看所有的帖子汤姆·沃尔夫(Nozzle_Guy)

今天的喷雾器必须擅长很多事情。它必须有容量和低重量。它必须快,但舒适。它需要宽阔的吊杆,以便在复杂的地形上保持水平。它必须提供合适的喷雾量和合适的喷雾质量。它必须易于填充,易于清洁。当然,它必须是可靠的,负担得起的,并与经销商支持。

我们确实在许多领域取得了进展。但是整体的程序包仍然有很大的改进空间,并且没有解决一些对应用程序很重要的问题。是重置的时候了吗?

假设成本不是问题。以下是我认为这个行业的发展方向。

专注于喷雾输送

喷洒是为了保护农作物。我们需要在不破坏环境的前提下,节约投入。这三个原则构成了应用三角形,有时也被称为喷洒的3e:功效、环境、效率。三角形代表平衡的需要。在一个或两个领域有所收获,往往需要在另一个领域有所损失。这就是为什么在喷涂中从来没有所谓的“银弹”。

优先级1:只在需要的时候和地点喷洒。现场特定处理和综合防治在喷洒领域进展缓慢,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地区。机器学习革命正在改变这一点。绿色对棕色或绿色对绿色传感可以做更多的节省输入。他们可以绘制地图,记录杂草斑块随时间的变化,确定优先区域和阈值密度,及早发现问题。

优先事项2:整合空中援助。空气将小液滴带向目标,保护它们不受旅行引起的或周围风的影响。一旦到达那里,空中可以提高目标的拦截和保留。然而,这必须是正确的,因为不恰当的调整可能导致相反的结果。它在这个名单上名列前茅的原因是它以适中的成本提高了功效和环境保护。

重点3:改进液滴尺寸控制。喷嘴设计已经改进,但总体范围的喷雾质量,可实现的任何特定的喷嘴仍然很窄。在喷雾压力下,喷雾可以变得更细或更粗,但这对图案的均匀性有影响。双流体喷嘴目前提供最广泛的喷雾质量,允许一个喷嘴做所有的。我们只需要在喷雾杆上增加液滴大小的灵活性。

优先事项4:使用喷嘴特定的速率控制。至少,一个喷雾器需要一个系统,允许单独的喷嘴速率控制在一个宽窗口内,比如4:1。这允许在宽速度范围内一致的剂量,转向补偿,或为特定(感知)冠层条件的局部调整剂量。通过在其上的喷嘴上分层直接喷射,喷头可以独立改变速率和体积。在需要的时候,能够以正确的喷雾质量和正确的喷雾量,完成害虫和树冠感知创造的机会。

创造更好的基础设施

喷雾器的主干、机架、传动系统、臂架、油箱、泵和管道负责携带和输送喷雾液体。如果对这些变量管理不善,就会导致一台效率低下、笨重的机器。

首要任务1:为未来准备繁荣。限制喷雾器性能的一个因素是臂宽和稳定性。一致和低的杆高是良好应用的基石,确保均匀分布,减少漂移潜力,并改善冠层内的目标定位。但也许同样重要的是,稳定的爆震对于精确的光斑喷涂和其他任何重要的传感任务都是至关重要的。为摇摆设定一个标准,比如目标高度沿杆宽±10厘米,90%的情况下。对偏航做同样的处理。在设计臂架折叠时,要为传感器和线束配备支架。

优先事项2:改善管道。喷雾器管道操作不当会造成浪费和污染问题。虽然连接在塑料配件上的橡胶软管提供了一个非常通用和通用的构建块,但它们产生并隐藏了无数的小生境,农药混合物或活性成分残留可以在其中积累。一个简化的设计,包含了更多的工程不锈钢管,平滑的方向和尺寸过渡,内部表面不积累残留物,产生更有效的流动-所有这些都将改善喷淋操作的许多方面。它需要以目标为导向-即,零浪费的底漆和清洗,保证净化后的冲洗周期。地面排水是没有必要的。

优先级3:减轻体重。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。节约可以用于生产能力。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4:在底盘和吊杆设计中考虑空气动力学。风吹过拖拉机、坦克或吊杆,或从车轮反向旋转的空气会产生紊流,置换其中的小水滴,降低均匀性。更清洁的空气更容易使用更小的雾滴,更容易实施空气辅助或任何其他漂减技术。这不是一项简单的任务,因为空气可以从任何方向来。但当单位变得更大、移动更快时,这种影响就不能忽视了。采用空气动力外壳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

喷洒是一种猜谜游戏,因此就有了“喷洒和祈祷”这个术语。我们在几天或几周内都不知道结果,这取决于行动的方式,等到结果出来的时候,如果结果不令人满意,就来不及做任何事情了。但我们可以在确保某种标准方面做得更好。

首要任务1:确认喷嘴的压力、流量和形状。一般的喷雾器有一个流量和一个压力传感器。它可以确定整个喷油臂的流量,但不能在喷嘴水平上这样做。通过从占空比推断流量,PWM有所帮助。但实际的液体流量及其压力在喷雾顶端仍未得到证实。对模式进行目视检查是必要的,这不仅不切实际,而且是浪费和潜在的危险。

优先级2:确定树冠的特征。如果我们知道作物的冠层是密集的还是稀疏的,我们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,从而指示密度或孔隙度,为此可能需要进行剂量(或液滴大小,或空气)调整。这不是什么未来的技术。iPhone 12 Pro就有这个功能。甚至RGB图像处理也可以做一些非常类似的事情。

优先三: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。它有预期的影响吗?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冠层渗透和覆盖,甚至是漂移。我们需要安装在喷雾器上的传感器来观察喷雾沉积或空中喷雾云。验证的速度必须足够快,以便在喷雾操作过程中做出纠正。这种质量控制提供了反馈回路的第一优先,喷淋交付。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。如果你熟悉现代设备显示器的特点,那么它的复杂性是非常大的。但如果你是一个新用户,或者不太习惯屏幕层、按钮和警告方块,那么在显示器上导航可能会让游戏停止。我们能有初学者模式吗?或者是一个系统,监视器更积极地与用户互动,询问问题或提醒新手按键设置?界面的友好性是一个难以捉摸的问题,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。

我要求喷雾器制造商概念化并向我们展示他们正在努力开发的理想喷雾器。完美的单位可能永远达不到我们,因为这个提议充满了技术和成本障碍。但是,确定优先事项和确定实现这些优先事项的可能方法仍然很重要。当我们用渐进的改进慢慢走向解决方案时,请记住,重要的不是步骤的大小,而是方向。

Baidu