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研究生:曹智鈞
研究生(外文):Chih-Chun Tsao
論文名稱:GPS應用於桿式噴藥車變率施噴系統之實測
論文名稱(外文):Actual Tests of the Variable-rate Spraying System for a Boom Sprayer Using GPS
指導教授:葉仲基葉仲基引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:生物產業機電工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:桿式噴藥車變率施噴全球定位系統精準農業
外文關鍵詞:GPSboom sprayervariable-rate sprayingprecision agriculture
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本論文針對精準農業體系下之桿式噴藥車之變率施噴系統進行研究,使其能依照事前所偵測的病蟲害程度或是土壤性質進行定點、變量的施噴作業。
本研究以一桿式噴藥車為對象,於噴藥車上安裝全球定位系統來獲得即時的動態位置資訊,並配合一比例式流量控制閥,藉由控制施噴系統之回流量來達到變率施噴的效果。
實驗方法如下:實驗分為室內靜態模擬、流量測試及噴嘴校正。在室內靜態模擬部分主要藉由儀器中模擬之弁遄A模擬進入設定之田區中後系統的動作過程。在流量測試方面則是測定在不同壓力下改變比例閥之開度其流量的變化。於噴嘴校正部分為針對誤差較大的幾個噴嘴做反覆的調整,使其能接近到合乎要求的範圍。
實驗結果顯示:比例閥之開度以全關、18﹪、40﹪、50﹪及全開共5段變化,噴嘴經校正後其流量和時間也成一線性之關係。
To meet the demand of modern systems in precision agriculture, a variable-rate spraying system on the boom sprayer is automatically controlled by GPS (Global Positioning System) studied in this study. This system may control the spraying of pesticide and herbicide with a proportional control valve for flow rate and can reach a best policy for parameters between the plant diseases and the properties of environment by controlling the real-time dynamic position and backflow rate.
In this study, experimental methods are divided into three parts-dynamic simulation function, flow rate test and the nozzle correction. By using the simulation function of the instrument, the field operation of the boom sprayer is simulated and the detailed system results are observed. In the flow rate test, the opening of the proportional valve under different pressures are changed and various feed back conditions of the flow rate are recorded. In order to eliminate the errors of some nozzles, experiments are done several times by correcting the nozzles to obtain the acceptable results.
Experimental results show that with five different valve openings of 0 %,18 %,40 %,50 % and 100 %. The flow rate is also linearly proportional to the increase of time through the correction of nozzles.
誌謝……………………………………………………………………ii
摘要……………………………………………………………………iii
Abstract………………………………………………………………iv
圖目錄 ………………………………………………………………viii
表目錄 ………………………………………………………………x
第一章 前言………………………………………………………1
第二章 文獻探討………………………………………………………2
2.1 精準農業…………………………………………………2
2.2 全球定位系統……………………………………………3
2.2.1 GPS定位原理………………………………………4
2.2.2 GPS訊號……………………………………………7
2.2.3 GPS的精度…………………………………………9
2.2.4 GPS的誤差…………………………………………9
2.2.5 GPS的校正………………………………………11
2.2.6 座標轉換…………………………………………15
2.2.7 虛擬參考站………………………………………22
2.3 可變率農業技術………………………………………24
第三章 材料與方法…………………………………………………27
3.1 實驗設備…………………………………………………27
3.1.1 全球定位系統……………………………………………26
3.1.2 變率控制系統……………………………………………33
3.1.3 施噴系統…………………………………………………34
3.2 實驗方法……………………………………………………38
3.2.1 噴嘴校正………………………………………………38
3.2.2 動態流量測試…………………………………………39
3.2.3 靜態模擬………………………………………………43
第四章 結果與討論…………………………………………………45
4.1 噴嘴校正結果………………………………………………45
4.2 變率施噴系統結果…………………………………………48
4.3 討論…………………………………………………………51
第五章 結論………………………………………………………52
第六章 建議………………………………………………………53
參考文獻………………………………………………………………54
附錄……………………………………………………………………56
附錄一………………………………………………………………57
附錄二………………………………………………………………60


圖目錄
頁次
圖2-1 全球衛星定位系統的作業流程……………………………3
圖2-2 GPS架構……………………………………………………3
圖2-3 GPS控制追蹤站分布圖……………………………………4
圖2-4 GPS定位原理………………………………………………5
圖2-5 DGPS定位原理圖…………………………………………12
圖2-6 橢球座標與卡氏座標示意圖………………………………17
圖2-7 Trimble VRS 示意圖……………………………………23
圖2-8 e-GPS系統架構示意圖……………………………………24
圖2-9 可變率技術架構…………………………………………25
圖3-1 Trimble GPS 接收儀組………………………………28
圖3-2 Trimble GPS Pathfinder Pro XRS天線………29
圖3-3 Trimble GPS Pathfinder Pro XRS 接收機……30
圖3-4 Trimble GPS Pathfinder Pro XRS資料收集控制器……30
圖3-5 Garmin 12XL…………………………………………………31
圖3-6 定點定量控制器………………………………………………32
圖3-7 山野電機比例式控制閥………………………………………33
圖3-8 變率控制器及CF卡…………………………………………34
圖3-9 桃改型桿式噴藥車………………………………………34
圖3-10 壓力幫浦及動力源……………………………………………35
圖3-11 刻度計算器及量筒……………………………………………36
圖3-12 各噴嘴流量測試………………………………………………39
圖3-13 噴嘴校正………………………………………………………39
圖3-14 定點變量動作示意圖……………………………………………40
圖3-15 定點定量動作示意圖…………………………………………41
圖3-16 區域邊界設定點………………………………………………42
圖3-17 變率動作示意圖………………………………………………43
圖3-18 動態流量測試…………………………………………………44
圖4-1 中央噴嘴流量測試……………………………………………45
圖4-2 右側噴嘴流量測試……………………………………………46
圖4-3 左側噴嘴流量測試……………………………………………46
圖4-4 右側噴嘴校正後流量測試……………………………………47
圖4-5 左側噴嘴校正後流量測試……………………………………47
圖4-6 誤差圖(壓力5kg/cm2)………………………………………48
圖4-7 誤差圖(壓力10kg/cm2)………………………………………49
圖4-8 誤差圖(壓力15kg/cm2)………………………………………49
圖4-9誤差圖(壓力20kg/cm2)………………………………………50


表目錄
頁次
表2-1 台灣目前可收到之Beacon站資料………………………13
表3-1 比例閥規格…………………………………………………33
表3-2 三相感應電動機規格………………………………………35
表3-3 壓力幫浦規格………………………………………………36
表3-4 迴轉式流量計………………………………………………37
表3-5 CUB5顯示器………………………………………………37
表4-1 Qa與Qb之比值…………………………………………51
1.行政院農業委員會編印。1999。「一九九九年北美華人學術研討會」。
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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