當前,國外施肥和植保機械的技術發展,主要還是圍繞其化肥的施灑技術和植物防護處理技術方向進行。
一些礦物質肥料施肥機的主要生產廠家,所生產的施肥機產品主要致力于施肥機完全保證所施肥料的結構形狀的技術研究,其施肥機肥料罐的容積和肥料的導向裝置等的結構尺寸都有較大的改進。國外各生產廠家生產的施肥機所裝用的發動機,其啟動和剎車均可以自動調節和操縱。為了減少肥料的損失,在施灑器旁邊裝有一個可以自動進行調控的操縱機構。為了減少肥料的噴灑被側面風吹漂移,一些廠家在施肥機上安裝了一個擋板以解決這一問題。為了補償風力作用的負面影響,有的廠家則采用一個與操縱軟裝備連接在一起的機械,以改變其轉盤的轉速和減少肥料的損失。
對農作物所使用化學劑的防除處理技術法規要求是相當的嚴格。因此,國外所有施肥機產品均裝用一種十分安全的防滴噴嘴,采用的所有技術數據均是標準文獻數據庫的信息。絕大部分施肥機產品均采用了電子控制技術進行各項作業操縱管理。
另外,國外新型施肥機也廣泛地采用了傳感器技術,對其施肥機每個肥料噴嘴的施肥量進行監測。在其操縱托架上均裝有對施肥機各項技術性能進行檢測的電子軟設備,可以對施肥機的整個田間施肥作業進行全面的檢控,可以檢測剩余肥料的數量,駕駛員在駕駛室內即可對噴灑機噴桿等外部部件進行維護和保養。
國外施肥機械的最大施肥作業寬度已達到 51m,其施肥機的肥料罐容量最多可以達到 14 000 L,施肥作業行駛速度也比過去提高了許多。
在一些化肥施肥機上,均普遍裝用了可以自動調整和控制施肥量的新機構。由于裝用了這種自動調控機構,所以能使施肥機在各種作業條件下,所施撒的化肥分布均勻度達到最佳化,大部分施肥機生產公司所投放市場的新產品的技術性能均有很大的改進和提高。
如在 2013 年德國漢諾威 (Hanovre) 農機展會上,首次出現了一種全自動操縱控制的新機型,這是一種雙盤式施肥機,可以對各類肥料進行施灑,其施肥作業的寬度也達到了令人滿意的程度。新型施肥機裝用了一種微波式傳感器和一個全自動操縱系統的施肥器,使施肥的精確度達到最佳化。裝用的微波臂可以圍繞盤式施肥器的分配盤進行繞軸傳動,這樣就可以不接觸肥料導向機構而測錄導向機構的位置,并可以通過一個旋轉箱底板自動對肥料施撒器進行校正和調整,根據施肥作業的最理想寬度,在旋轉箱底板上設計有一些肥料定量孔。當施肥機在進行作業時,這個施肥器應保持常運轉,否則的話,其分配盤上的肥料損失控制點就會再自動進行一次調整。與其他的傳統調節方法相比,由于采用全自動進行調節,這種新型施肥機的作業寬度達到最佳化,并且使其在田間進行的施肥作業精度也有很大的提高。 因為施肥機的肥料導向器可以保持常運轉狀態,故在出現肥料負荷變化或天氣變化的情況下,均可以根據作業寬度的需要,調節系統可以進行全自動精確調控。這樣,不僅提高了肥料的使用效率,減少了環境污染和施肥作業的費用,而且也增加了施肥作業的安全性。在對農作物進行施肥作業時,肥料噴施管內肥料流量的連貫性和控制問題,就成為施肥機的一個技術難題。為了解決這一難題,Kotte 農機公司研發了一種 FlowCheck 新型測量傳感器,通過肥料流動的聲音來測量其每個肥料噴管內的肥料流量,并對肥料流量進行控制。
一旦肥料噴管出現裂縫,駕駛員就會接收到聲響報警裝置發出的信號,LED 顯示器上則會顯示被堵塞的施肥管。這種自動警告系統,使駕駛員的工作負荷得以緩解,所有肥料噴管都不會被堵塞,駕駛員還可以不接觸肥料而進行排除故障的操作。為了防止被外部物件碰撞,傳感器被設計裝置在一個箱體內,并可以采用高壓維護保養,也可以重新補裝。
國外對于農作物的保護,主要致力于精確配料和減少干預方面的研究。按照相關技術規定,必須減少植物的有害殘余物和對環境的污染。同時,還要求圍繞“精準農業”的發展方向,對農藥化學品的噴灑機具以及植物防護產品進行技術上的改進和提高。另外,也制定了相應的 (例如噴灑距離等)技術法規標準。
國外各廠家所生產的大量具有現代技術水平的植保噴灑作業機具主要有支撐式、牽引式和自走式3 種結構型式。其中支撐式噴灑機的噴灑作業寬度最高可達 28 m,其噴灑液罐的容量達 1 800 L,而牽引式和自走式噴灑機的噴灑作業寬度最高可達 45m,其噴灑液罐的容量達 8 000 L.國外市場上所銷售的新型噴灑機的技術發展,主要在于其操縱上的舒適性提高,噴灑劑量的精確度以及減少噴灑偏移等方面。部分市場上也出現了高新技術的植保機,這類植保機均裝有一個噴灑量調節系統,采用計算機操縱。這類裝備的發展趨勢主要是廣泛采用帶有 ISOBUS 接口的電子設備,既增強了噴灑機的功能性,還可以提高機具的作業效率和操縱舒適性。由于 GPS 技術也經常需要計算系統的安裝和啟用步驟,所以為了滿足“精準農業”的要求,就必須從技術上予以保證。
由于在歐盟 UE 法規要求中,有對植物衛生的再生性管理的技術規定,所以近年來市場上所銷售的植保機械的主要發展方向之一,就是緊緊圍繞環境保護的法規,以及用戶和消費者的要求,致力于改進農作物保護機具的技術結構和性能。
另外,國外植保機械主要在減少作業噴射漂移、采用氣動助力式藥液噴嘴以及新型直接噴灑系統等方面進行了技術創新研究。由于大量采用電子技術和電腦控制技術,所以使得植保機械作業達到了噴灑精量化并減少了駕駛人員的操縱干預。
值得一提的是,國外評價植保機械,主要是看其是否采用 DGPS 技術和 ISOBUS 電子終端設備技術,以此確定其在技術上是否有創新。因此,近年來所生產的絕大部分植保機械產品的操縱功能均廣泛采用了電子技術,如斜坡地段自動斷流、半轉式管理、自動遙控以及轉向系統輔助機構,這包含駕駛系統和平行通過行駛系統等。
植保機械絕大部分均采用了新型數據庫 (基)系統,從而可以控制和獲得植物衛生干預的技術資料信息。另外,為了使植保機械在斜坡上獲得行走穩定性,各生產廠家均采用了防傾斜的新技術裝備。當植保機在斜坡地上行走時,所裝用的自動定位校正器及其他一些垂直運動減振系統,就極大地減少了植保機在斜地上行走的不穩定性。在不少植保機械上裝用了藥劑噴嘴系統,每個噴嘴均布置有照明燈,以方便用戶在夜間進行植保作業。
各類植保機械除裝有一種自動操縱管理機構外,最重要的一項技術發展就是增加了植保機械的單位面積作業經濟性和道路行駛穩定性以及可操縱性。市場上銷售的植保機械,均裝有以 ISOBUS 技術為基礎的電子調節和管理裝置,可以自動切斷轉換開關,噴桿均采用標準型結構,其噴距可以自動進行調整。不少植保機械還裝有新型的噴桿導向調整系統,當植保機在轉彎作業時,可以減少噴灑漂移,并預防其減少上噴或下噴的藥劑定量。通過對傳感式噴嘴的控制,可以改變噴嘴噴灑的藥劑流量。
國外生產的植保機械產品,在其結構和性能方面,均十分重視對駕駛操縱人員和環境的保護。對此,所有推向市場的新型植保機械均采用了無堵塞填充結構的噴嘴,在噴嘴與噴嘴之間,設計有一個藥劑填充的封閉系統,該系統可以在不接觸噴嘴的情況下,自動進行噴嘴的藥劑填充控制。
在實際進行植保作業過程中,當植保機在轉彎時,經常會碰到各種各樣的噴灑質量問題,不是轉彎外圈藥劑噴灑得較少,就是轉彎內圈藥劑噴灑得太多。另外,許多作業地塊并不都是成直角的結構,有的地面還需要繞行一些障礙物才能進行作業。因此,為了能夠保證噴桿寬度為 36 m 的噴施作業質量,達到 40%~160%的期望漂移值,德國的一家公司專門研究出一種 C-C-A 型噴施質量控制系統,能夠使植保作業質量達到這一指標。該控制系統采用了對轉彎操縱模塊進行數據運算的方法,可以對噴桿的每段藥劑噴灑量進行平均值調控操縱,以此來達到噴桿期望的噴灑漂移值。計算所需要的數據由測量轉彎半徑的傳感器提供,通過車輪傳感器測量其速度,就可以計算出單位面積噴灑藥劑量的期望值。采用這種計算方法,可以評估出每段噴灑量期望值的百分比差值。通過改變每段噴嘴的噴施壓力或對 2 個參數進行組合的方法,調節其噴嘴支架上每個噴嘴的噴灑藥劑量。
由德國 Horsch Leeb 公司研發生產的噴桿自動操縱系統,可以在種植的蔬菜上面準確而安全地操控植保機的噴桿進行藥劑噴灑作業。這種噴桿采用一種活性操縱形式,可以方便地操縱噴桿,近距離對準植物表面進行噴施作業。帶有底盤支架的噴桿可以全部分離,并能夠在田邊地頭進行精細的噴灑作業。這樣就可以極大地減少由風力和氣候所引起的噴灑藥劑漂移現象。這種噴桿采用了一些徑向球軸承,因而在實際使用時可以懸掛在靠近防止摩損的慣性力點的地方。這樣,當植保機轉彎時,其噴桿位置就不會受到任何離心力的沖擊影響。為使噴桿能夠在田邊地頭進行最佳化的噴灑作業,還裝用了一個專用型操縱機構,可以消除 2 個液壓油缸施加的液壓力,使噴桿不受任何影響,同時,植保機進行快速行駛操縱也不會對噴桿產生任何沖擊力。
當進行坡度行駛調整控制時,這個操縱機構就支撐在一個具有預定行程的高彈性塑料件上,并向噴桿回轉方向加速傳動。在剛好達到噴施的理想位置時,高彈性塑料件反彈力加強,進而使其噴桿停止轉動在進行調整期間,調整油缸應處于常嚙合測量位置,同時也對搖擺運動進行補償。這種調整新方法,主要是使用了一個極為快速的比例液壓閥,并創新地采用了一些可以進行旋轉測量的傳感器邏輯操縱機構。
另外,德國的 LEMKEN 公司也推出了一種Swing cut 新型藥劑噴灑自動控制系統。由于植保機裝用了一個可以使噴桿回轉運動的活性補償機構,所以可以獲得藥劑噴灑的最佳化分布效果。不論是植保機在啟動加速、提升或下降操作,還是在凸凹不平的地面或刮風條件下進行前進行駛和倒退行駛噴施作業,其噴桿位置均可以保持水平方向不變。
到目前為止,絕大部分植保機的藥劑噴桿均普遍采用一種懸浮式擺動型結構,并裝用了具有彈性的操縱構件和動態彈簧件來進行操控。在植保機噴桿上使用一種半活性減振系統,也是一種創新減振技術方式,并可以對系統進行調整。有的植保機械還創造性地裝用了一個 3D 型攝像裝置記錄其噴桿的運動,一旦超過了校準值,裝用的活性減振系統就對其進行干預調整。在植保機進行噴灑作業過程中,這一干預調整方法可以連續進行。
因此,通過對噴桿最佳位置的動態化調整,也極大地提高了噴灑藥劑的側向和縱向分布的均勻性。