设施农业可控雾滴智能施药技术研究与应用

为解决我国设施栽培作物病虫害防治过程中施药量大、农药利用率低,高效防治技术与装备匮乏等问题,利用高速摄影、激光粒度分析等方法,开展可控雾滴雾化机理研究,探明不同雾化器结构参数和工作参数(转速、流量)等对雾滴粒谱的影响主效应。基于离心雾化技术,生物最佳粒径理论等,完成可控雾滴雾化器等关键基础部件的创新研发;集成激光识别、自动化控制等技术,研制设施农业可控雾滴智能施药装备,完成自动识别、定位喷洒对象的自走式对靶喷洒作业,从而在保证防效的同时,提高农药有效利用率,减少农药使用量。通过田间试验可知,转速1 500～3 000 r/min条件下,可控雾滴智能施药装备的雾滴粒径在30～200μm无级可控,且水平射程≥8 m,实现人机分离作业,提高作业效率,避免化学农药对施药人员的危害。     

常温烟雾施药技术在设施农业中的应用

常温烟雾施药技术是指在常温条件下,将农药水溶液雾化成雾滴极细的烟雾喷射在棚室空问、防治农作物病虫害的新型施药技术。该项技术由南京农机化研究所于1998年从日本引进,在吸取     

常温烟雾机棚室喷雾雾滴沉积分布试验研究

应用常温烟雾机进行了棚室喷雾试验,研究常温烟雾施药技术在南方中档塑料棚室内的喷雾适应性、雾滴沉降分布规律、雾滴沉积密度及试验参数设置合理性.结果表明：雾滴沉积均匀性较好,变异系数平均为0.28;雾滴沉积密度很高,平均在31.44粒/mm^2;试验参数设置基本合理.采用常温烟雾施药技术将提升设施农业病虫害防治水平.     

密闭空间冷烟雾滴沉积分布特性研究

对常温烟雾机进行了密闭棚室喷雾试验,研究常温烟雾施药技术在南方中档塑料棚室内的喷雾适应性、雾滴沉降分布规律、雾滴沉积密度及试验参数设置合理性。结果表明：雾滴沉积均匀性较好,变异系数平均为0．28;雾滴沉积密度很高,平均在31．44粒／mm^2;试验参数设置基本合理。采用常温烟雾施药技术将提升设施农业病虫害防治水平。     

塑料温室内的雾滴沉积分布研究

为了开发设施农业病虫害防治的常温烟雾施药技术，在密闭温室内进行了常温烟雾喷雾雾滴沉积试验，对4种机型、3种温室的试验结果作了分析比较，从而探讨了雾滴粒径与沉积密度的相关关系，喷射部件上设置的轴流风机对雾滴分布均匀性的提升作用，作物不同部位的雾滴沉积差异，并推导出施药时喷雾量的测算方法。     

离心雾化（可控雾滴）测试技术与装备

该装备可用于离心雾化部件转速、流量、雾滴粒谱、喷雾分布模型及几何尺寸测试,并可对雾化过程进行测控,为离心雾化机理研究和新型离心雾化喷射部件的研发提供高水平的试验研究平台.     

设施农业施药技术装备机械化研究进展

首先,指出了设施农业对施药技术装备要求的特殊性;其次,分析了目前国内设施农业施药技术装备的应用现状;然后,从工作原理、结构特点、创新点等方面详细论述了现有应用于设施农业可控雾滴施药技术装备,指出设施农业可控雾滴施药技术装备已有的研究成果和未来有待进一步研究的模块。最后,针对设施农业可控雾滴施药技术装备引发的思考及未来该领域的研究重点及发展方向,提出了相关的建议与对策。本文旨在为我国设施农业施药技术装备的应用发展提供借鉴。     

航空喷嘴的使用现状及研究方向

现有的航空喷嘴通常有旋转离心雾化喷嘴以及液力雾化喷嘴两个种类。比较这两种喷嘴的雾化性能,可以看出旋转离心雾化喷嘴雾滴谱窄,更容易控制雾滴的沉积、抑制雾滴飘移,适合用于航空施药。在旋转离心喷嘴的喷雾性能研究的基础上,总结旋转离心喷嘴的雾化机理,选择研究雾化性能的新型研究方法和测试手段。为研究和改进航空施药的窄雾滴谱航空喷嘴提供参考。     

旋翼气流式静电雾化装置的试验研究

将静电喷雾技术和气流辅助喷雾技术结合,设计旋翼气流式离心静电雾化装置,应用于设施农业的病虫害防治。研制环状电极使雾化后的雾滴荷电,并在旋翼气流的作用下增加雾滴的穿透性,从而提高雾滴在中下层的沉积量。建立包括荷质比测试、雾滴粒径测试和雾滴沉积效果试验的雾化性能测试系统,并开展试验研究。研究结果表明,雾滴的荷质比会随充电电压的增大而增大,随转盘转速的增大有增大的趋势,荷质比最大值为1.58mC/kg;转盘转速对雾滴粒径有明显影响,随着转盘转速增加,雾滴粒径变小,其变化范围为86.55~118.62μm,能够满足设施农业超低量喷洒作业要求。当离心式喷头转盘转速为6 000r/min、旋翼转速1 200r/min、充电电压8kV时,雾滴在靶标中层、下层的均匀性和沉积效果较好。研究结果对旋翼气流式离心静电雾化装置在设施农业上的应用提供技术参数。     

基于无人机的静电离心喷雾装置的设计

静电喷雾是高效、低污染新型施药技术,已成为植保领域的研究热点之一。文章设计了基于无人机的静电离心雾化装置,在喷头部分采用了将静电雾化和离心雾化结合的方法,进一步细化雾滴,为植保喷雾的低量化提供了一种思路。     

节本增效的农用轻型飞机植保技术

节本增效的农用轻型飞机植保技术张煜明，杨书勇沈阳市农机管理办公室（１１００４１）农作物防治病虫害节药施药技术是农业“书本增效”工程的主要技术内容之一。在粮、棉等作物的病虫害防治中，根据作物生长周期，采用低量、超低容量喷施，能使农药用量降低２０％，用水...     

设施固定管道式二相流常温烟雾系统雾滴沉积试验

针对缺乏设施专用高效施药机具,现有机具雾化性能差,农药有效利用率低,人员受毒害严重等问题,设计了设施固定管道式二相流常温烟雾系统,并结合推车式常温烟雾机,进行了喷雾性能对比试验,同时以结果期苏椒5号为试验对象,研究了作物冠层对二相流烟雾系统雾滴沉积分布的影响。试验设置二相流烟雾系统的工作气压为0.3MPa,液压为0.05MPa,施药流量为2L/min;常温烟雾机放置在温室中间位置距离前方采集区域2m处,风筒与水平地面呈15°倾角,向正前方喷雾,施药流量为1.5L/min,总施药时间为5min。结果表明,二相流烟雾系统每个采集区域的沉积量最大值均出现在喷头喷射方向前方约1m处（采样点4或5,与喷头喷射方向有关）,CV1稳定在25%~35%之间,反映出横向各采样点雾滴沉积量的差异和分布规律的一致性;常温烟雾机雾滴沉积量在前、中、后各区域内的变异系数分别为70%、29%和0,导致前方（7~9m）各采样点雾滴沉积量变异系数高达70%的原因是雾滴集中沉积在烟雾机前方的固定区域（采样点3~6）,而在两侧的沉积量过低,后方（41~43m）沉积量变异系数为0,是因为烟雾机风送距离有限导致后方各采样点无雾滴沉积。从沉积量的区间分布特性看,与常温烟雾机相比,二相流烟雾系统各采集区域雾滴沉积量的变异系数仅为13%。以上结果说明,二相流烟雾系统能够实现整个棚室的无人施药作业,且雾滴沉积分布均匀性较好;棚室内作物的存在有利于雾滴在周围叶片上聚集,雾滴沉积量在竖直高度和不同区域的分布无显著差异,变异系数不大于13%。综上所述,二相流烟雾系统工作性能稳定,雾滴分布均匀,可明显提升对病虫害的防治效果,能够实现人药分离作业。     

水田慈姑植保无人机施药装置设计与试验

针对水田慈姑蚜虫虫害防治的低量定向施药需求,在对水田环境、慈姑植株特性以及慈姑蚜虫防治等调研的基础上,设计了水田慈姑植保无人机施药装置。利用有限元软件进行四旋翼植保无人机旋翼下风场和施药场数值模拟,并对平台进行不同工况的喷雾试验研究。结果表明：悬停高度提高,旋翼下流场强度分布层次丰富,更容易产生雾滴偏移;飞行速度降低,来流造成的雾滴飘移减小;喷头流量为20mL/min、压力增加达到0.07MPa时,喷头雾化达到最佳工况。无人机高度降低,喷洒雾滴附着率增加,无人机速度降低,喷洒雾滴附着率增加。因此,低空低速条件下雾滴叶片附着率更高、施药效果更佳,可实现可靠高效的慈姑病虫害防治。     

施药喷嘴的喷洒性能研究现状及展望

使用植保机械进行化学农药的喷洒是防治作物病虫害最有效的手段之一,施药喷嘴作为植保机械的关键部件,对作业效果起着决定性作用。随着目前植保机械的迅速发展,施药喷嘴的种类和型号不断增加,作业时喷嘴的选型也变得越来越困难,因使用喷嘴不当造成的雾滴飘失距离远、沉积结构差等问题常有发生,使得研究施药喷嘴的喷洒性能变得十分必要,从而为田间作业施药喷嘴的选用提供理论指导和数据支撑。目前施药喷嘴主要分为液力雾化喷嘴和离心雾化喷嘴,简要介绍这两种喷嘴的分类和特点,总结国内外学者对其喷洒性能的研究进展,包括雾化性能和沉积飘移特性,并对比分析飘移潜在指数的常用计算方法。最后,针对我国专业施药喷嘴选型系统尚未建立的情况提出相关建议,分析目前施药喷嘴的喷洒性能研究仍有试验台的搭建不完善、喷洒介质的使用存在局限性等不足,并指出进一步研究施药喷嘴喷洒性能的发展趋势。     

3YC－50型常温烟雾机

由农业部南京农机化研究所设计制造的大棚温室病虫害防治新型农机具——3YC-50型常温烟雾机,主要用于蔬菜、花卉病虫害防治。其核心作业部件是气液二相流喷头。在高速气流的作用下,在喷嘴处形成局部真空,将药液吸入喷头体内,压缩空气与药液在喷嘴外缘处混合雾化,然后喷射在棚室空间和蔬菜、花卉等植物上。由于药液雾滴细,能在空间悬浮2～6h,并很均匀地附着到植物各处,防治病虫害效果好。     

大棚温室病虫害防治新机具

由农业部南京农机化研究所设计制造的大棚温室病虫害防治新型机具--3YC-50型常温烟雾机,主要用于蔬菜、花卉病虫害防治.其核心作业部件是气液二相流喷头.在高速气流的作用下,在喷嘴处形成局部真空,将药液吸入喷头体内,压缩空气与药液在喷嘴外缘处混合雾化,然后喷射在棚室空间.由于药液雾滴细,能在空间悬浮2 h～6 h,并很均匀地附着到植物各处,防治病虫害效果很佳.     

一种水稻中下部病虫害防治新机具——高效宽幅远射程机动喷雾机系列

新型高效宽幅远射程施药技术及机动喷雾机是国家“九五”攻关项目的新成果、农业部“十五”跨越计划重点推广用于水稻病虫害防治的新技术、新机具。高效宽幅远射程机动喷雾机特点:由优质柱(活)塞泵、小型四冲程汽油机、宽幅远射程组合喷枪等先进基础部件组成;采用高压、宽幅、远射程均匀喷雾技术,使压力液流从喷枪喷出的雾滴达到沿射程方向雾量分布均匀的要求,同时,雾流的较大雾滴和较高的压力增加了雾滴的穿透性,有效提高了水稻中下部防治效果。该机具优点突出:一、有效增加雾滴穿透性,提高水稻中下部防治效果;二、解决了水田防治作业中重…     

设施离心雾化喷雾机的雾化性能探究试验

针对无行间硬化路与悬挂导轨的南北垄种植的日光温室，可采用离心雾化与气流辅助技术进行行侧施药作业。针对搭载对行间歇施药控制系统的推车式电动离心雾化喷雾机，以体积中值直径、相对跨度为指标，喷雾距离、雾化器转速、泵流量为试验因素，进行雾滴粒径影响因素试验和雾滴粒径模型标定试验。试验结果表明：流量、雾化器转速与其控制电机占空比均可进行线性拟合；针对体积中值直径，仅在雾化器电机占空比为15%时，喷雾距离呈负相关的显著性影响；任一喷雾距离或流量，雾化器转速对其呈负相关的显著性影响；任一雾化器转速，泵流量呈正相关的显著性影响；雾化器转速、泵流量均对相对跨度呈正相关的显著性影响；采用非线性回归法，建立喷雾距离在0.50~1.00 m下雾化器转速和泵流量相关的初始雾滴粒径模型，在有效占空比范围内，雾滴粒径在469~1003 μm范围可调，满足不同情况下的雾滴粒径需求。     

常温烟雾施药技术的研究与应用

针对目前温室大棚传统的手动喷雾施药方式已不适应现代设施农业发展的需要,为此引进、应用国外先进的温室大棚常温烟雾机施药技术,进行科学、细致的试验研究。结果表明该项技术完全适用于当地设施农业病虫害防治的要求,并具有节药、节水、节时间、防治效果好等优点,代表了当代设施农业农作物病虫害防治技术的发展方向。     

植保无人机施药技术研究现状与展望

病虫害是制约粮食生产的重要因素之一,随着防治手段升级,我国作物病虫害情况更是呈现出多样性、抗药性和爆发性趋势,这对防治技术提出更高的要求。近年来植保无人机在病虫害防控中已表现出明显优势,发展前景备受关注。本文对国内外植保无人机技术及关键设备研究进展进行梳理总结,分析发展中面临的主要问题:旋翼风场下雾滴运动规律研究不足、作业参数优化结果分散、静电施药关键技术有待突破及无人机专用喷头性能亟待提高。同时阐述雾滴分布模型、施药专家系统、多机合作是植保无人机技术未来几大发展趋势,此外介绍无人机遥感技术在病虫害监测方面的应用情况。