变量施药技术以提高农药利用率，降低农业成本，适当减少农药用量，降低农药残留，减轻环境污染为目的，是精准农业领域的重要课题和施药技术的发展方向。从变量施药关键技术中的田间信息采集方式、变量施药控制方式和变量施药控制算法三个方面进行综述，首先阐述基于地理信息技术和基于实时传感器技术的田间信息采集技术；其次分析包括变压力调节式、药液浓度调节式和脉宽调制式的变量施药控制方式，并剖析各控制方式的优缺点，脉宽调制式因其具有更好的动态响应特性和流量调节性能，拥有广阔的应用前景；最后对当前最主要的变量施药控制算法（模糊控制算法、PID控制算法以及BP神经网络）进行概述与研究，了解到对不同算法进行组合和改进有利于提高变量施药控制性能。针对国内变量施药技术存在的问题，提出建议，旨在为我国变量施药技术的发展与推广提供一定的参考。

为满足喷杆喷雾机变量喷雾技术需要,设计一种喷杆喷雾机变量喷雾控制与测试试验台,实现对已有的变量喷雾装置的实时控制以及性能测试。变量喷雾控制与测试试验台由控制系统和数据采集系统组成。控制系统以西门子S7-200 系列PLC为基础,由动力系统、驱动系统、流量系统和变量控制系统组成;数据采集系统采用数据采集模块与传感器获取管路流量、压力、转矩和行驶速度等参数,通过LabVIEW软件对采集的参数进行实时显示和存储。转速工况下的流量精度测试试验显示平均流量误差为4.0%,可作为判定变量喷雾装置性能的一个技术参考;试验表明该试验台可有效实时控制喷杆喷雾机变量喷雾控制部件,满足喷杆喷雾机变量喷雾控制部件的性能测试需求,为制定变量喷雾质量评价技术规范提供技术参考。

为精准高效地完成喷杆喷雾机变量喷雾控制系统的控制特性测试,研制一种喷杆喷雾机变量控制特性测试系统,通过网络RTK采集机具行进速度,采用高精度流量与压力传感器获取管路流量和压力,利用CAN总线和无线数传的方式完成数据和指令的传递,通过Android设备进行人机交互完成数据的实时监测,结合数据处理软件完成测试结果的统计分析等功能。数据采集精度试验表明,网络RTK测速平均偏差为-0.02 km/h,流量传感器的平均误差为0.99%,平均重复性为0.31%,瞬时流量示值的平均标准偏差为0.04 L/min;压力传感器平均偏差为0.02 MPa。测试系统验证试验表明,针对某款压力调节式喷杆喷雾机,系统记录加速和减速阶段流量调节的平均滞后时间分别为1.31 s和1.70 s,平均调节偏差时间为0.56 s和1.47 s。研发的系统各项数据能准确反映机具工作状态,满足喷杆喷雾机变量量控制特性测试需求。

随着农业种植结构的调整和农业机械规模化生产的提高以及国家农机购置补贴政策的实施,现代化的植保机械越来越被农户所需要,该行业正在进入一个飞速发展的时期。自走式喷杆喷雾机作为一种高效的施药机械,与传统的施药机具相比,它的出现不仅极大地减轻农户的劳动强度,还大大地提高农户的工作效率。系统阐述国内自走式喷杆喷雾机行业发展现状、存在问题与发展趋势。旨在提高我国自走式喷杆喷雾机水平,为更安全、更高效、更环保、更可靠的施药技术提供保障。