无人机喷雾雾滴分布研究

利用植保无人机系统研究雾滴沉积分布情况及田间药效。雾滴分布试验以水敏试纸为靶标,探究不同作业状态及环境下雾滴沉积分布情况。利用植保无人机开展田间飞防试验,对比田间杂草防效,分析植保无人机最佳作业状态。结果表明,飞行高度、飞行速度、喷液流量、空气湿度、温度、风速与农药雾滴沉积分布及农药药效呈正相关,其中,飞行速度、喷雾流量、温度在一定范围内对农药雾滴沉积分布及农药药效影响不显著。植保无人机田间飞防作业时,应避免高温干旱、风速较高天气,建议无人机作业状态为:飞行高度1 m,飞行速度5 m·s-1,喷液流量1 800 m L·min-1。     

无人机飞行参数对水稻分蘖期植保作业中雾滴沉积的影响

植保无人机施药技术是近几年逐渐兴起的一种植保技术,解决了传统植保技术受作物长势和地理因素限制。系统地研究无人机的飞行参数对于施药效果地影响是有必要的。本研究选取无人机的主要飞行参数为飞行高度,飞行速度及亩用量为变量,利用3WDM4-10型植保无人机进行飞行作业,利用水敏纸测定作业过程中地雾滴量,并借助雾滴分析仪和理论模型对数据进行分析,得到了飞行高度,飞行单数及农药亩用量对于飞行作业地影响,得到了一定工况下最合适的作业参数,对以后的生产实际起到指导作用。     

无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响

为探索无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响,以密植库尔勒香梨为试材,选用四旋翼电动植保无人机为喷施器械,采用三因素（飞行高度、亩喷液量、飞行速度）三水平正交试验方法,以授粉液雾滴沉积密度、均匀性及雾滴覆盖率为评价指标,进行了无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响试验。结果表明,雾滴沉积密度和均匀性以处理6的飞行参数较优（飞行高度1.5 m、亩喷液量4.0 L/亩、飞行速度3.0 m/s）,从雾滴沉积密度极差分析结果可以看出,影响雾滴沉积密度的主要因素依次是亩喷液量、飞行高度、飞行速度。     

小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响

【目的】探索小型植保无人机对果树喷施作业的雾滴沉积分布效果及应用前景,研究小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响。【方法】采用三因素(飞行高度、飞行速度、喷施流量)的正交试验,应用小型六旋翼植保无人机进行喷雾试验。【结果】根据雾滴沉积密度和雾滴沉积均匀性结果,较佳的作业参数是喷头流量1.0 L·min~(-1)、作业高度2.5 m、作业速度4 m·s~(-1),影响雾滴沉积密度的主次顺序依次为作业速度、作业高度、喷头流量;根据雾滴沉积穿透性结果,作业高度均为2.0 m的试验号2(作业速度4 m·s~(-1),喷头流量0.6 L·min~(-1))和试验号8(作业速度1 m·s~(-1),喷头流量1.0 L·min~(-1))中雾滴沉积穿透性分别为22.21%和22.41%,其雾滴覆盖密度大且穿透性较好;影响雾滴沉积穿透性的因素主次顺序为作业高度、作业速度、喷头流量。【结论】针对植保无人机旋翼风场的影响和橘树独特的树形结构,对植保无人机的作业参数进行了优选,以保证航空喷施作业雾滴在橘树冠层的有效沉积分布。本试验研究可为小型无人机对果树的合理喷施、提高喷施效率提供参考和指导。     

植保无人机变量喷洒系统研究

近年来,无人机在植保领域的应用越来越广泛,农业植保无人机无论是在便利性还是在喷洒效果方面都具有更显著的优势。目前无人机喷洒系统主要采用分档式调节流量的喷洒技术,这种技术在一段飞行速度区间使用同一档位进行喷洒作业,喷洒均匀性有待提升。通过设计变量喷洒系统的主控电路、隔离电路等完成了变量喷洒平台的硬件搭建工作。针对飞行速度对喷洒均匀性的影响提出了一种提高植保无人机喷洒均匀性的PID流量控制算法,通过调节占空比实现了变量喷洒系统的软件功能。在无人机飞行速度从1 m/s增加到5 m/s的过程中,设计了分档式算法和PID流量控制算法的变量喷洒对照试验,通过水敏纸的雾滴图像信息来分析喷洒作业的效果。结果表明,在飞行速度从1 m/s增加到5 m/s的过程中,经过流量PID调节的植保无人机喷洒覆盖率整体波动范围较小(范围在20.9%～24.4%之间),相比之下分档式植保无人机的覆盖率波动范围略大(范围在20.1%～29.8%);同时验证了变量喷洒系统软硬件的可行性,该变量喷洒系统实现了喷洒流量随飞行速度自动调整的功能,提升了喷洒的整体均匀性,能够满足小面积作业的基本要求。     

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。     

植保无人机航空喷施飞行质量的试验与评价

【目的】植保无人机的飞行质量是航空喷施作业效果的重要影响因素。探讨不同类型和不同控制方式的植保无人机航空喷施作业的飞行质量和作业效果,为航空喷施作业机型的选择和植保无人机技术的改进提供数据支持和指导。【方法】采用微轻型机载北斗导航定位系统,获取半自主飞行控制模式下单旋翼油动植保无人机(SoUAV)、单旋翼电动植保无人机(Se-UAV)和半自动四旋翼电动植保无人机(Saqe-UAV)以及全自主控制模式下四旋翼电动植保无人机(Faqe-UAV)的飞行轨迹和飞行参数,并对飞行质量(包括飞行参数均匀性、航线精度和航线长度均匀性)进行了分析和评价。【结果】四旋翼植保无人机飞行质量优于单旋翼植保无人机,且Faqe-UAV飞行质量优于Saqe-UAV;Faqe-UAV在整个作业区域内的飞行参数变化的均匀性最佳,飞行速度和飞行高度参数变化的均匀性分别为3.66%和4.67%;Faqe-UAV的平均飞行航线偏差最小,为0.172 m。飞行方向对Saqe-UAV飞行参数的影响显著,但对Faqe-UAV飞行参数的影响不显著;航线长度对Faqe-UAV飞行参数的影响显著,但对SaqeUAV飞行速度的影响不显著。【结论】在航空喷施作业过程中,全自主控制方式下四旋翼电动植保无人机飞行质量最佳,对药液喷施质量更有保障。     

植保无人机不同作业参数对西兰花害虫防治效果的影响

为明确植保无人机在西兰花害虫防治中的应用技术,于2018年在宁波余姚市进行了植保无人机防治西兰花害虫的田间防效试验和雾滴沉降效果试验。结果表明:无人机飞行高度为1米对烟粉虱的防效最好,达69.2%,高度为2米对鳞翅目害虫防效最好,达88.9%;飞行速度为4米/秒对烟粉虱的防效最好,为64.3%,速度为3米/秒对鳞翅目害虫防效最好,为90.4%;用水量为900毫升对2种害虫的防效均最好;80%用药量+助剂的处理防效与植保无人飞机推荐参数防效相当,可达到减药20%的效果。雾滴沉降数量随着无人机飞行高度的增加而增加,但飞行高度2米以上时雾滴沉降数下降,叶背面雾滴数随飞行高度的增加而下降;飞行速度越快,雾滴沉降数越多,且叶背部雾滴数占比增加;用水量增加,雾滴沉降数和叶背雾滴数均下降;添加助剂对雾滴总数没有太大影响,但叶背雾滴占比增加;人工背负式喷雾雾滴沉降数和叶背雾滴数均显著高于无人机喷雾。     

多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验

为精确测试多旋翼植保无人机在不同高度、相对作业速度下的喷雾作业均匀性参数,针对河南农业大学研制的3W16-10型8轴16旋翼植保无人机,采用相对运动的方法模拟其田间作业场景,为了探究该多旋翼植保无人机喷雾作业效果,制订相应的试验方案并采用多次试验取平均值的方法安排试验,计算出在不同作业高度、相对飞行速度、喷雾压力条件下植保无人机在喷雾作业过程中线性方向各点的沉积量、均匀性,并绘制拟合曲线,建立了飞行速度、飞行高度、喷雾压力的喷雾均匀性关系模型。通过单因素试验和响应曲面法优化3W16-10型多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验得到的最佳作业参数为:飞行高度1. 39 m,飞行速度2. 38 m/s,喷雾压力0. 5 MPa,此时沉积均匀性变异系数为0. 172,相对误差为8%。     

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%。     

无人机喷施雾滴在水稻群体内的沉积分布及防效研究

为阐明3WWDZ-10B型植保无人机喷雾雾滴在水稻生长后期的沉积效果,研究了飞行作业高度对无人机喷雾雾滴在水稻群体内沉积分布的影响,比较了无人机喷施与人工喷施75%戊唑醇?肟菌酯水分散粒剂(WDG)对水稻稻瘟病(Pyricularia grisea Sacc.)和纹枯病(Rhizoctonia solani Kühn)的防治效果。结果表明,3WWDZ-10B型植保无人机在作业高度2 m时雾滴的沉积覆盖率和分布密度最高,其次为作业高度2.5 m处理。在同一作业高度下,雾滴沉积覆盖率和分布密度由大到小依次为水稻上层、中层和下层,作业高度对雾滴分布均匀性无显著影响。作业高度对雾滴沉积穿透性有较大影响,在作业高度1.2～2.5 m,雾滴沉积穿透性随着作业高度的上升而逐渐增强。在不同作业高度下,雾滴粒径的体积中值直径(DV.5)主要分布在396～968μm,其中在水稻上、中层以作业高度2 m处理的DV.5最大,而在水稻下层以作业高度3.0 m处理的DV.5最大。在不同作业高度下,雾滴粒径相对粒谱宽度变化不大;在同一作业高度下,水稻上、中层的相对粒谱宽度均大于下层。在不同作业高度下,75%戊唑醇?肟菌酯WDG对水稻稻瘟病和纹枯病防效均随着使用剂量的增加而显著上升;中、低使用剂量(160 g/hm2和120 g/hm2)防效随着雾滴密度的增加而上升,而高使用剂量(200 g/hm2)防效与雾滴密度关系不大。雾滴大小对防效无显著影响。在作业高度1.5～2.5 m,75%戊唑醇·肟菌酯WDG无人机喷施对水稻稻瘟病和纹枯病防效与人工喷施处理无显著差异,而其经济效益约为人工喷施的1.5倍。该研究为3WWDZ-10B型植保无人机在水稻病害防治上的应用提供技术依据。     

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。     

植保无人机雾滴沉积效果研究综述

在农业可持续发展进程中,病虫害问题一直是人们关注的焦点。无人机喷雾以其灵活、便捷等特点,在植保领域受到广泛关注,并在病虫害防治上取得新进展。但是,无人机喷雾技术仍存在雾滴飘移、药液流失等问题,且雾滴的沉积效果是无人机喷雾作业中最被关心的问题。本文综述了无人机喷雾雾滴的沉积分布特点,并总结分析了雾滴沉积分布的影响因素,同时列举了目前检测雾滴沉积的方法。研究表明,雾滴沉积效果受飞行参数、自然因素、喷雾雾化设备和喷雾方式等多因素影响,因此在做出采用无人机施药决策时,需要综合考虑多方面的因素,尤其是下旋风场对雾滴沉积的影响。此外,需要进一步研发出新型喷嘴及雾滴沉积检测技术,为提高雾滴沉积效果提供保障。     

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。     

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。     

大田环境中不同助剂和喷头对无人机喷洒雾滴分布和漂移的影响

目的 探索在大田环境中不同助剂和喷头型号对无人机喷洒雾滴分布和漂移的影响。方法 利用色素染色法染色雾滴，使用大疆MG-1S无人机进行喷洒作业，并收集雾滴卡进行扫描分析。喷洒中使用φ为1%的不同助剂溶液或不同种类喷头，以比较助剂和喷头对雾滴分布的影响。结果 室内喷洒φ为1%助剂溶液时，雨燕油性助剂、禾大助剂提高雾滴粒径的效果较优。IDK 120-01喷头增大雾滴粒径效果最明显。在大田测试中，所有的助剂相比清水对照都降低了漂移。大部分雾滴集中于距离喷洒航线2 m距离内。离地80 cm处的雾滴沉积量比离地50 cm的雾滴沉积量少40%~60%。雨燕油性助剂在目标区域沉积较多。目标区域内使用IDK 120-01喷头的雾滴沉积量最大，但单位面积的雾滴数量较少。结论 使用助剂和大粒径喷头均可以明显降低雾滴漂移，提高目标区域雾滴沉积量。不同助剂抗漂移效果有明显差异。     

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。     

航空喷施与人工喷施方式对水稻施药效果比较

【目的】找出小型无人直升机航空喷施雾滴在水稻植株的沉积分布规律,并比较农用无人机航空喷施方式和人工喷施方式的不同。【方法】通过喷施试验研究了市场上主流的2种不同型号无人机(油动单旋翼和电动单旋翼小型无人直升机)、不同作业参数对水稻冠层雾滴沉积分布结果的影响,并比较了不同农用无人机航空喷施方式和人工喷施方式的效果和效率。【结果】航空喷施方式下的作业参数对雾滴沉积量和穿透性均有着相同的影响趋势,均表现出作业速度越慢,雾滴在植株间的沉积量越多,穿透性越好;作业高度越低,沉积量越多,但穿透性较差。但由于不同类型无人机旋翼风场强度的不同,油动单旋翼小型无人直升机喷施作业时作业高度对雾滴的沉积均匀性影响明显,而电动单旋翼小型无人直升机喷施作业时作业速度对雾滴的沉积均匀性影响明显。人工喷施作业的雾滴在水稻植株上、中、下3层的沉积均匀性最差,且雾滴在水稻植株间的穿透性也最差,为110.42%,人工喷施雾滴大部分都沉积在植株上层,只有3.27%的药液量到达植株的底部,而航空喷施作业有10%~30%的药液量能到达植株的底部。【结论】从不同喷施作业方式的效果和效益来看,航空喷施雾滴沉积效果优于人工喷施雾滴沉积效果,作业效率约为人工喷施方式的10倍,且成本低,效益高。     

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。