添加飞防助剂对植保无人飞机喷雾在茶园中雾滴沉积分布的影响

为验证飞防助剂对植保无人机喷雾沉雾滴沉积的影响,为今后茶园飞防农药减施增效以及植保无人机的改进提升提供科学依据,在四川主要茶叶产区进行飞防助剂与植保无人机的施药效果试验。结果表明,添加飞防助剂可以提高喷施药剂与植保无人机的兼容性,改善雾化效果,同时也能避免用无人机施药所导致的药液漂移大、沉积量少、挥发快等诸多问题,能够显著提高喷雾雾滴在茶园冠层中的雾滴沉积效果,对于提高防治效果有积极作用。     

植保无人机水稻田间农药喷施的作业效果

【目的】测试和对比电动单旋翼与电动多旋翼植保无人机在水稻田间的作业效果。【方法】测试的植保无人机为HY-B-15L型单旋翼植保无人机(单旋翼机)和MG-1S型多旋翼植保无人机(多旋翼机)。以一定比例的罗丹明B与善思纳米农药的混合溶液作为喷施溶液,通过改变无人机作业高度和农药喷洒量进行田间喷施试验,采用荧光示踪剂法和水敏纸图像分析法获得2种无人机在不同喷施条件下喷施的雾滴在靶标上的沉积效果。按田间药效调查准则,调查不同处理下的纳米农药对水稻病虫害的防治效果。【结果】2种无人机喷施的雾滴在各采样点上的沉积量随农药喷洒量的增加而增加,当农药喷洒量为66.67和100.00 mL·hm~(–2)时,单旋翼机在各采样点上的沉积量比喷洒量为46.67 mL·hm~(–2)时的分别增加了48.50%和137.73%,多旋翼机分别增加了66.60%和111.88%。作业高度影响了无人机喷施雾滴在采样点上的沉积量和沉积均匀性,当作业高度由1.5 m增加至2.5 m时,单旋翼机喷施的雾滴在采样点上的沉积量和沉积均匀性分别降低了19.3%和53.6%、多旋翼机分别降低了48.7%和22.9%。在4种喷施条件下,单旋翼机在采样点上的沉积量比多旋翼机同条件下分别高出85.8%、26.5%、59.4%和123.4%。单旋翼机在1.5 m和46.67 mL·hm~(–2)作业条件下,农药对稻飞虱Nilaparvata lugens、稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis、稻秆潜蝇Chlorops oryzae、细菌性条纹病及稻瘟病5种水稻病虫害的防治效果最好,防效分别为87.63%、76.67%、84.08%、59.26%和82.33%;多旋翼机在1.5 m和66.67 mL·hm~(–2)作业条件下,农药对上述水稻病虫害的防治效果最好,防效分别为86.54%、78.62%、89.47%、66.67%和83.33%。【结论】2种植保无人机由于旋翼风场不同,导致雾滴沉积效果不同,单旋翼植保无人机喷施效果更好;2种无人机喷施的农药最终对水稻病虫害的防治效果无明显差异,且防治效果均达到国家防效标准。     

四旋翼植保无人机喷雾参数对东北粳稻雾滴沉积的影响

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻冠层雾滴沉积的分布规律,本研究在水稻冠层叶片正反面分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。本研究使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻冠层的分布结果。试验结果表明:(1)植保无人机有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。雾滴冠层覆盖率为54.86%。(2)水稻冠层雾滴扩散比为0.38,平均粒径范围处于110~140um之间,粒径大小适合用于植物病虫的防治。本研究在一定程度上说明了植保无人机雾滴在水稻冠层方向的沉积分布情况,对于利用无人机进行植保作业、提高药剂利用率、降低农药化肥污染具有指导意义。     

Y型棚架式果园的3WZ-300风送喷雾机设计与试验

目的 针对Y型棚架式果树的需风特性设计一款风送喷雾机,探究机具对此树形的施药规律,为新式果园栽植工艺的植保机具设计提供参考。方法 结合棚架梨树Y型树冠需风特性,设计一款异形导风管,确定发散型射流口,喷雾范围可全面覆盖冠层,并进行整机配置,风机使用无级调速带轮进行调速。以作业速度、出口风速、出风口与冠层中部高度差作为试验参数,以靶标雾滴覆盖率、靶标雾滴沉积量以及地面雾滴沉积量作为评价指标,设计田间试验。利用Design-Expert软件建立响应曲面分析参数对指标的影响,并对机具作业参数进行优化。结果 优化结果表明：3WZ-300风送喷雾机在作业速度0.8 m/s、出口风速22 m/s、出风口中部与梨树冠层中部高度差为5.1 cm时,靶标雾滴覆盖率为39.79%,靶标雾滴沉积量为9.89 μL/cm²,地面雾滴沉积量为5.41 μL/cm²,有效附着药液占比60.1%。结论 该喷雾机满足果园作业要求,施药效果较好,为棚架式果园喷雾机的设计及机具参数优化提供了参考。     

阿维菌素无人机喷施的沉积特征及防效研究

分析不同剂型农药使用植保无人机和电动喷雾器喷雾后,农药雾滴在水稻冠层的沉积分布特征,阐明不同剂型的沉积结构及空间分布对药剂防治效果的影响。以农药雾滴采集器械和水敏纸采集农药雾滴,通过DepositScan软件分析雾滴覆盖率和雾滴密度,并利用高效液相色谱测定农药沉积量。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机喷雾的雾滴体积中径和雾滴密度低于电动喷雾器。无人机喷雾在水稻冠层的沉积分布为由上到下递减,电动喷雾器在水稻冠层的沉积由上到下分布均匀。5种剂型应用于植保无人机喷雾的雾滴粒径由小到大依次为干悬浮剂、悬浮剂、水乳剂、乳油和水分散粒剂,沉积密度从大到小依次为干悬浮剂、水分散粒剂、水乳剂、乳油和悬浮剂,沉积量由高到低依次为干悬浮剂、乳油、水乳剂、水分散粒剂和悬浮剂。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机干悬浮剂防效最高,电动喷雾器各剂型防效无显著性差异。植保无人机和电动喷雾器稻田喷雾,5种剂型中干悬浮剂在无人机喷雾中效果最好,同一施药量下干悬浮剂防效最高,与其他剂型差异显著。与植保无人机相比,5种剂型在电动喷雾器上的喷雾效果和防效无显著性差异。     

小型多旋翼无人机在玉米植株上雾滴沉积分布及对玉米锈病防治效果的影响初探

采用小型多旋翼无人机,研究了药剂用量和喷头型号对玉米冠层的雾滴沉积分布的影响,并试验其在玉米锈病防治效果上的差异。研究结果表明,采用小型多旋翼植保无人机低空喷洒,在玉米植株的雾滴密度和沉积量为顶部(第一片叶)中部(第三片叶)下部(第五片叶)。植保无人机选择不同用量药剂和助剂兑水对玉米锈病进行喷雾试验时,助剂和飞行速度的变化影响雾滴密度和沉积量,添加助剂后可在减量30%时达到正常用药量防治指标,飞行速度的增大则导致防效下降。喷头型号的改变导致雾滴密度和沉积量差异较大,选择喷头LU 120 015时玉米锈病防治效果可达80%。     

多旋翼植保无人机棉花飞防作业效果

目的 研究植保无人机喷施作业雾滴的沉积分布规律和病虫害防治效果,为植保无人机田间作业提供理论依据和技术支持。方法 使用无人机和喷杆喷雾机进行喷施试验,以卡罗米特纸卡和滤纸作为取样器采集雾滴,研究雾滴在棉花冠层的沉积规律,比较两种植保机械的病虫害防治效果。结果 在有效喷幅范围内,无人机喷施作业雾滴主要集中在棉花冠层上部,棉花冠层中部和下部雾滴沉积量和覆盖率均较低;无人机施药雾滴在上风向和下风向的飘移量有显著差异,上风向雾滴平均飘移百分比为4.93%,下风向平均飘移百分比为14.96%,且波动较大;JT-30植保无人机和3W-1000Y悬挂式喷杆喷雾机在施药7 d后对棉蚜防治效果较好,在施药后15 d对棉叶螨防治效果较好。结论 雾滴在棉花冠层的穿透性较差,下风向雾滴飘移现象较突出,对蚜虫的防治效果较好。     

植保无人飞机对4种棉花喷施脱叶催熟剂的效果研究

目的 研究棉花收获前植保无人飞机喷施脱叶催熟剂的效果。方法 使用植保无人飞机以22.5 L·hm^-2的施药液量喷施采收前30 d的棉花‘金棉18#’、‘北泉9#’、‘植金13#’和‘合信47#’,以人工机械喷雾(施药液量450 L·hm^-2)为对照,测试4种棉花冠层中的雾滴覆盖率;于药后4、7、14和21 d分别进行脱叶和吐絮效果调查,计算不同棉花品种的脱叶率和吐絮率;检测4种棉花的纤维品质和产量构成因子(铃质量、衣分)。结果 雾滴覆盖率在4种棉花品种中均呈现出上部冠层显著高于中下部冠层的规律,且植株越高,中下部冠层的雾滴覆盖率越低;除‘合信47#’人工喷雾处理的吐絮率没有达到机采棉采收标准外,其余处理的脱叶率和吐絮率均达到了机采棉的采收标准;4种棉花品种的纤维品质和产量构成因子(铃质量、衣分)均不受施药器械的影响。结论 植保无人飞机可作为棉花采收前喷施脱叶催熟剂的施药器械。     

不同飞行高度对植保无人机雾滴沉积分布和水稻病虫防效的影响

通过大田试验,评价不同飞行高度对大疆MG-1S植保无人机雾滴沉积分布及水稻病虫害防治效果的影响.结果表明,在3个飞行高度下,植保无人机施药处理的雾滴覆盖密度为(18.20±0.67)～(28.60±2.37)个/cm2,沉积量为(7.53±0.23)～(11.20±1.86)L/hm2.不同处理下水稻二化螟和水稻纹枯病的防治效果为85.8％～93.1％、89.7％～94.7％.不同飞行高度对植保无人机施药的雾滴覆盖密度和沉积量的影响存在差异,但对沉积量影响不显著.结合飞行作业质量技术指标和防治效果,植保无人机施药防治水稻病虫的优选作业高度为2.0～2.5 m.     

植保无人机对水稻病虫害防治条件与防效的研究

为了探索植保无人机对水稻病虫害防治条件和防治效果,研究了植保无人机飞行高度、飞行速度、飞防助剂等条件对农药雾滴特性的影响,同时研究了两种不同施药方式对水稻纹枯病、稻曲病、螟虫防效的影响。结果表明,在植保无人机飞行高度距离水稻冠层2 m、飞行速度3 m·s^-1时,雾滴沉降密度（22.3个·cm^-2）最大,雾滴在水稻冠层不同部位的沉降密度存在差异：上部＞中部＞下部;添加飞防助剂药液湿润面积增加764%,雾滴中直径、覆盖率由未添加助剂前 256.3 μm、5.56%增加至327.5 μm、9.82%,雾滴密度由未添加助剂前20.3个·cm^-2降低至16.4个·cm^-2。在水稻孕穗期,相同药剂配方条件下,植保无人机喷施化学药剂和生物药剂对水稻纹枯病的防治效果分别为86.20%、83.20%,显著优于传统人工电动喷雾器喷洒防治效果;而对稻曲病的防治效果分别为86.51%、84.01%,对螟虫的防治效果分别为89.32%、81.47%,两种喷药方式的防治效果无显著差异。研究结果表明,植保无人机在最适飞行高度、飞行速度和添加飞防助剂等条件下,对水稻病虫害防治效果显著,具有大面积推广应用价值。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响，应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业，采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明，植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下，雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度，覆盖率最大。极差分析结果显示，作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素；而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素，当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况，对植保无人机的作业参数进行了优选，为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布，实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

防飘喷头在植保无人飞机水稻病害防治应用研究

为了解植保无人飞机应用文丘里防飘喷头对水稻病害的防效影响。利用植保无人飞机搭载文丘里防飘喷头的方法,分析雾滴沉积特性及水稻纹枯病、稻曲病的防治效率。结果表明:应用文丘里防飘喷头雾滴在冠层上部与下部以及总体沉积量均超过应用常规扇形喷头的雾滴沉积量,相对于小雾滴,植保无人飞机采用大雾滴可以改善雾滴在冠层中的穿透性及喷幅范围内的雾滴分布均匀性;不论是粗雾滴还是细雾滴,植保无人飞机均可以有效防治稻曲病,而且防效优于传统的背负式喷雾器;纹枯病植保无人飞机应用文丘里防飘喷头施药后,其防效达到80%,与背负式喷雾器防效相当,较常规扇形喷头防效提高30%。因此,水稻叶部病害应用文丘里防飘喷头能够达到病害防治要求。     

The computational fluid dynamic modeling of downwash flow field for a six-rotor UAV

The downwash flow field of the multi-rotor unmanned aerial vehicle (UAV), formed by propellers during operation, has a significant influence on the deposition, drift and distribution of droplets as well as the spray width of the UAV for plant protection. To study the general characteristics of the distribution of the downwash airflow and simulate the static wind field of multi-rotor UAVs in hovering state, a 3D full-size physical model of JF01-10 six-rotor plant protection UAV was constructed using SolidWorks. The entire flow field surrounding the UAV and the rotation flow fields around the six rotors were established in UG software. The physical model and flow fields were meshed using unstructured tetrahedral elements in ANSYS software. Finally, the downwash flow field of UAV was simulated. With an increased hovering height, the ground effect was reduced and the minimum current velocity increased initially and then decreased. In addition, the spatial proportion of the turbulence occupied decreased. Furthermore, the appropriate operational hovering height for the JF01-10 is considered to be 3 m. These results can be applied to six-rotor plant protection UAVs employed in pesticide spraying and spray width detection.     

柑橘园植保无人飞机低容量喷雾技术探索——以柑橘木虱和潜叶蛾防控为例

【目的】探索植保无人飞机（unmanned aerial vehicle,UAV）喷雾在柑橘冠层的雾滴沉积分布规律和无人机植保作业参数,并开展柑橘木虱（Diaphorina citri）和潜叶蛾（Phyllocnistis citrella）无人飞机防控实效研究,评估防治效果、作业效率和综合效益,为UAV低空低容量喷雾技术的建立和在柑橘产区的应用提供依据。【方法】在丰产期的鸡尾葡萄柚园,将4行约100株自然圆头形树冠修剪成开心形,另选4行自然圆头形树冠作为对照。在采样植株冠层内部搭设立体网格架,网格架垂直方向分上、中、下3层,每层设置3×5共计15个采样点,每株树共计45个观察点,每个点放置两张4 cm×6 cm铜版纸卡作为雾滴承接载体。以0.5%诱惑红水溶液作为示踪剂,六旋翼UAV分别在不同飞行作业速度（v₁=0.7 m·s^-1、v₂=1.2 m·s^-1、v₃=1.7 m·s^-1）和不同作业高度（h₁=1.0 m、h₂=1.5 m、h₃=2.0 m）处理下喷雾。每次处理后采集纸卡,通过300 dpi分辨率扫描仪扫描,计算纸卡上诱惑红水溶液的铺展面积百分数,计为雾滴在柑橘叶片上的雾滴覆盖率,分析所喷洒雾滴在植株冠层的沉积分布规律,优选作业参数。以管道系统人工手持喷枪喷雾为对照,通过筛选出的优选作业参数开展柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验验证。施药日期依据果园气候和害虫发生情况确定,试验周期从2017年4月始到10月止,即此园春梢萌发到秋梢老熟的全部时期,其中包括了全年柑橘木虱和潜叶蛾危害高峰期。每次作业时,记录UAV和人工喷雾的作业量、耗费时间、用药量、用工人次、用水量、农药价格及其他支出等信息,喷药后每隔15 d左右调查一次虫口情况。【结果】柑橘园UAV喷雾施药,在兼顾作业效率和有效雾滴沉积的情况下,以开心形树冠、飞行高度1.0 m和飞行速度1.7 m·s^-1为作业参数,其作业雾滴穿透和分布效应较佳,平均雾滴覆盖率达19.1%;采用此作业参数,在柑橘园实施柑橘木虱与潜叶蛾的UAV防控试验,与人工喷雾作业相比,防治效果不存在显著性差异,但UAV喷雾作业的效率、总成本、施药量分别是人工喷雾的45倍、63.3%和10%。【结论】基于适宜的喷雾作业参数和树形结构的柑橘木虱和潜叶蛾多旋翼UAV飞防作业,可获得较好的防治效果,并且可显著提高作业效率、显著减少农药施用量,降低植保作业的综合成本。     

基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验

【目的】针对传统植保无人机在定量喷施作业时由于飞行速度的变化造成施药不均匀以及传统控制算法无法满足无人机变量喷雾系统所需的实时性和稳定性等问题,设计一种基于神经网络PID的自适应无人机变量喷雾系统。【方法】采用风压变送器测出无人机的飞行速度,根据速度采用脉宽调制(PWM)方法进行自适应变量喷雾,同步用流量传感器测出实际喷雾流量,融合BP神经网络PID控制算法调节喷雾流量。由MATLAB构建BP神经网络PID控制算法,并与PID、模糊PID和神经元PID对比及分析;田间试验过程中,对比分析无人机定量喷雾与随飞行速度改变的变量喷雾效果,采用水敏纸获取雾滴沉积量分布,分别从整体区域、飞行方向和喷杆方向评价沉积量分布的均匀性。【结果】算法仿真对比试验结果表明,与PID、模糊PID和神经元PID相比,BP神经网络PID阶跃响应上升时间分别少28.57%、84.73%和31.03%,正弦跟踪平均误差分别小63.01%、87.03%和0.58%,方波跟踪平均误差分别小74.00%、79.53%和6.80%,鲁棒性强,无静差,超调量为1.20%;喷雾对比试验结果表明,本系统能够根据飞行速度自适应调节喷雾流量,实际流量与目标流量的平均偏差为8.43%,水敏纸扫描结果表明总体区域雾滴沉积量的变异系数对比定量喷雾平均降低26.25%,喷杆方向平均降低18.79%。【结论】该研究结果可为农业航空变量喷雾技术的应用提供理论基础。     

温室番茄不同生长期常温烟雾机的作业方式及参数研究

为优化温室用常温烟雾机的作业方式和参数，以行间作业和过道作业两种方式对温室内不同生长期的番茄冠层进行喷雾，并测定了番茄冠层内雾滴沉积分布、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标。结果表明：在雾滴覆盖率、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标上，番茄不同生长期行间作业均好于过道作业，叶片正面均好于叶片背面。当温室内病虫害防治需要较大喷量、较高雾滴覆盖率时，应进行行间作业；当温室内作物预防性作业或喷洒农药内吸性较好，不需要较高雾滴覆盖率时，可进行过道作业，喷管角度在±15°范围内调整，保证冠层前、中、后部雾滴沉积分布均匀。该研究可为设施棚架式蔬菜植保作业提供参考。