摘要：为解决人工泼洒渔药工效较低且施药过程中渔药对施药人员身体的危害等问题，设计了能自动混药的无线遥控渔药喷施机。该喷施机由动力装置、混药装置、喷施装置、供电系统和无线遥控系统等组成，样机机身质量约为32 kg，并对样机进行了测试。结果表明，该渔药喷施机平均行驶速度为0.8 m/s，运行平稳可靠，最大喷施效率为28 800 m2/h，
关键词：渔药；喷施机；无线遥控；水产养殖
中图分类号：S969.39 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4792-03
随着我国淡水水产养殖业的迅猛发展，水产动物病害已成为影响我国淡水水产养殖业发展的主要制约因素。渔药的使用是水产养殖中的一个必不可少的环节[1]。根据大多数渔药的特性，在施药过程中需要保证如下几点：不能采用金属容器盛装渔药；要保证全池均匀泼洒渔药[2]，且泼洒浓度在安全浓度范围内；尽量避免和人体直接接触。
传统的人工施用渔药[3，4]要完成混药和人工泼洒，存在工作效率低、劳动强度大和泼洒不均匀等问题，在使用毒性较大的渔药时，还易造成人、畜、鱼中毒，因此研究开发适合我国淡水水产养殖业的渔药喷施机械是生产上迫切需要解决的问题。对此研制了一种无线遥控渔药喷施机，该喷施机主要用于中小型鱼塘
1 喷施机的结构和原理
该喷施机由动力装置、混药装置、喷施装置、转舵装置、供电系统和无线遥控系统等组成，喷施机的总体结构示意图如图1。当需要对鱼塘进行施药时，将渔药原液装入药箱，按比例加入一定量的水，将渔药原液初步稀释。手动启动动力装置，将喷施机放入池塘中，由安装在船体上的动力装置带动水泵运转。池塘水经位于船体底部的滤网过滤后，被吸入水泵进水口，经过水泵加压后，通过水泵的出水口排出，一部分水由位于船尾的驱动喷头喷出，推动船体前进，无线遥控系统控制转舵装置带动船舵在竖直平面内摆动从而改变船体行进方向；另一部分水通过三通分流进入混药装置，稀释过的渔药在混药装置内与池塘水混合后，由喷施装置向池塘喷洒。
1.1 动力装置
动力装置为小型汽油发动机或者直流电机，动力装置和水泵固定连接，通过螺栓连接安装在船体底部。
1.2 混药装置
混药装置[5]由电磁阀、球阀、文丘里管和药液调节开关等组成，其结构示意图如图2。该装置通过管道连接固定在船的尾部，电磁阀的出水口与球阀和文丘里管的进水口相连，药液调节开关与文丘里管的吸药口相连，球阀和文丘里管的出水口与三通相连，三通的出口为整个装置的出药口。
1.3 喷施装置
喷施装置由若干输药管通过三通与喷药喷头连接组成，其结构示意图如图3所示。4个喷药喷头呈扇形排列，喷施装置进药口与混药装置的出药口相连，通过支架固定在船体的尾部。
1.4 转舵装置
转舵装置由转舵电机、大链轮、链条、小链轮和船舵等组成，其结构示意图如图4所示。转舵电机为12 V直流电机，转舵电机的输出轴穿过小链轮，通过链条与大链轮相连，大链轮输出轴与船舵相连，通过链轮链条传动实现减速，转舵装置通过支架固定在船体的尾部，船舵与驱动喷头垂直安装，偏置于驱动喷头一侧，转舵装置外有防水罩，通过支架与船体固定。
2 无线遥控系统的设计
无线遥控系统包括手持遥控器和无线接收装置。无线接收装置以AT89S52微处理器为核心，通过接收遥控器的信号实时控制油门舵机和转向舵机的运行，从而控制渔药喷施机的前进速度和方向。
2.1 手持遥控器
手持遥控器主要由按键组合电路和无线发射模块组成，为了方便功能扩展，选用普通的大功率7键遥控器，需要7个通道才能完成不重复编码，而编码电路中的专用编码芯片PT2262本身只有4个通道（D0-D3），故采用按键组合电路实现数据编码的惟一，具体组合如表1所示。
发射电路采用315 MHz的无线发射模块，在空旷地信号理论有效范围可达800 m。其传输距离较远，发射功率较大，适合大面积的鱼塘施药作业。无按键操作时，电路还是持续发送低电平信号，会造成电源的浪费，故采用高速开关二极管1N4148使得按键开关还可作为发射模块的电源开关，以降低遥控器的能量消耗[6]。
2.2 无线接收装置
。
最小单片机系统采用AT89S52对遥控信号进行处理以及舵机驱动模块的电路控制。AT89S52的P1.0-P1.3口作为数据输入端，对应连接PT2272的D0-D3引脚。通过软件查询I/O口状态，与数据码组合表比对，单片机输出相应的控制信号到P0.0-P0.7和P2.2-P2.6口，进而驱动舵机电路。
舵机驱动模块封装在舵机内部，只需根据设计要求提供PWM控制信号即可，PWM信号的计数和输出电路如图5所示。
3 试验测定
样机试验地点为武汉市农业科学技术研究院武湖基地的鱼塘，鱼塘为标准的长方形，长120 m，宽60 m，平均储水深度为2.4 m。经对样机的实际测试，其技术参数如表2所示。
为了体现测试结果的客观性，样机的遥控性能采用多点测试，通过多次对喷施机进行遥控控制看其是否响应来评价。理论遥控距离为800 m，通过测试保证有效遥控距离达到400 m。
将样机装满渔药，打开喷药阀门，油门开至正常工作状态（最大油门的2/3处），通过测量样机行驶30 m所需的时间计算行驶速度，测量3次，计算平均行驶速度为0.8 m/s。由于渔药在喷施过程中不断扩散，考虑到喷药幅宽为4 m，采取间隔10 m进行渔药喷施作业，喷施工作效率通过对喷施机单位时间内实际覆盖面积的计算得出，为28 800 m2/h。根据实际经验，人工泼洒渔药的效率约为4 000 m2/h，可以得出渔药喷施机的效率约是人工的7.2倍。
混药比测试则通过多次对喷施机配制的渔药喷施液同实际需要的配制液对比得出（其中每配制一次的总体积为1 000 mL）。通过测量吸药最小速度和各喷头总喷量计算混药比。将吸药开关调至最小允许吸药位置，多次测量最小吸药速度，取平均值为0.875 mL/s。测得各喷头单位时间的平均喷量分别为37.53、34.75、34.32、38.23 mL/s，则各喷头总喷量为144.83 mL/s，计算可得混药比为1∶165.5。
4 小结
研制的无线遥控渔药喷施机根据渔药的喷施特性、鱼塘对渔药的要求和喷施特点，利用无线电遥控技术控制渔药喷施机的运行，通过自动药水混合精确配比进行喷施作业。
1）样机的质量为32 kg，其平均行驶速度为0.8 m/s。该设备每小时最大喷施覆盖面积为28 800 m2。喷施效率约是人工的7.2倍。
2）该喷施机采用无线遥控技术，有效遥控距离可达400 m，发射功率较大，抗干扰和灵敏度强。
3）该喷施机操作简单，可以远距离实现喷施机的自动控制，根据鱼塘的面积进行渔药配制，科学施药，不会造成浪费和对环境的污染。
该样机与传统施药方式相比较渔药喷洒效率大大提高，喷洒效率达到28 800 m2/h，节省劳动力，有效解决了人工泼洒渔药工效较低且施药过程中渔药对施药人员身体的危害等问题，具有安全、高效、施药均匀、自动化程度高等优点。
参考文献：
[1] 胡 鲲，龚路旸，朱泽闻，等.我国渔药剂型使用现状及其在渔药安全使用技术中的价值[J].中国兽药杂志，2011，45（5）：43-46.
[2] 胡 琪，叶 飞.渔药全池泼洒技术[J].农村养殖技术，2006（20）：35.
[3] 李新宇.洒药船[P].中国专利：CN2815870，2006-09-13.
[4] 张林华，吴秋平，高小忠，等.船用型鱼塘药液均匀喷洒装置[P].中国专利：CN201404876，2010-02-17.
[5] 邱白晶，徐溪超.一种自动混药装置[P].中国专利：CN201888177U， 2011-07-06.
[6] 何金伊，杨福增，徐秀栋.山地履带式遥控微耕机控制系统设计[J].拖拉机与农用运输车，2011，38（2）：19-22.