基于变量喷雾的果园自动仿形喷雾机的设计与试验

为提高果园喷雾机自动化与精准喷雾作业性能,设计了一种基于变风量与变喷雾量的果园自动仿形喷雾机,喷雾系统以冠层分割模型作为变量处方,采用扫描精度高的激光传感器作为探测源,以电磁阀和无刷直流风机为执行元件,通过探测果树冠层体积调节电机和电磁阀的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号以实时调节风机转速和喷头流量。设计了可独立调节风量和喷雾量的雾化单元,通过各个独立风机产生的高速气流协助雾滴穿透冠层;喷雾机最大作业高度4.2 m。田间试验结果表明,在行株距为5 m×2 m的单株苹果树左右两侧平均沉积量分别为1.92和1.37 u L/cm2,最少雾滴数为46.2个/cm2,大于常用方法对风送喷雾中雾滴喷幅界定的20个/cm2;树冠轮廓与沉积量和风速变化拟合结果显示,设计的喷雾机能够根据树冠信息实现仿形变量施药。该研究为果树病虫害防治提供新方法与新装备,为精准植保机具的结构设计和性能优化提供理论与方法参考。     

多旋翼植保无人飞机水稻飞防中的农药飘移和施药人员暴露

为研究多旋翼植保无人飞机施药时农药雾滴飘移规律以及施药作业人员职业暴露情况，依据喷雾飘移田间测试国际标准ISO22866和人体暴露贴片测试法，对多旋翼植保无人飞机和电动背负式喷雾器在水稻田喷施氯虫苯甲酰胺和苯醚甲环唑时的农药雾滴飘移量及施药作业人员人体农药沉积量进行了对比测试和分析评价。结果表明:在本试验环境条件下，多旋翼植保无人飞机在作业速率4 m/s和作业高度1.8 m参数下施药时，在距施药区下风向边界0~30 m范围内地面均有农药飘移性沉积，30 m处氯虫苯甲酰胺飘移率为0.9%，而背负式喷雾器施药的飘移量则主要集中在距施药区0~3 m区域内，3 m以外区域飘移率均≤0.6%；背负式喷雾器在距施药区5 m以及10 m远处空中不同高度的飘移量均小于0.001 μg/cm2，多旋翼植保无人飞机在距施药区5 m远处空中的飘移量大于10 m处，并且在垂直分布上，距冠层2 m左右 (无人飞机的飞行高度) 处飘移量最多。结合两种施药机具的雾滴粒径(背负式喷雾器DV₅₀ 值为149.4 μm，多旋翼植保无人飞机DV₅₀ 值为115.3 μm) 分析，无人飞机的雾滴具有更高的飘移潜力。由于实现了人机分离，多旋翼植保无人飞机进行作业时人体暴露量很低，而背负式喷雾器施药时对作业人员身体各部位均会造成一定的暴露，其中以手前臂和腿部正面暴露最为严重，在施用苯醚甲环唑时，右前臂背面暴露量最高，达到15.19 μg/cm2。本文中针对多旋翼植保无人飞机喷雾作业时在下风向的飘移沉积研究方法和试验结果，以及对多旋翼植保无人飞机施药过程中职业暴露的研究，可为农药喷雾作业缓冲区距离确定和人员作业安全评估提供参考。     

果园仿形变量喷雾与常规风送喷雾性能对比试验

为深入研究不同果园喷雾机的喷雾性能及影响规律,探究仿形变量喷雾技术在果园植保作业中的适应性,该文采用一种基于(LiDAR)扫描探测技术的果园自动仿形变量喷雾机,与常用的传统风送果园喷雾机、定向风送喷雾机进行对比,分析了3种机具的主要喷雾指标:药液消耗、冠层内部沉积、仿形喷雾效果、地面流失及空中飘移.试验结果表明:与常规喷雾方式相比,仿形变量喷雾有效地提高了农药利用率和作业效率,最多可节省药液45.7％;传统和定向风送喷雾机纵向沉积呈现从上部到下部逐渐增加的趋势,仿形变量喷雾机能够根据树冠特征实时调节喷雾参数,纵向沉积呈仿形分布;与传统风送喷雾机和定向风送喷雾机相比,仿形变量喷雾机的雾滴飘移分别减少23.2％和42.7％,地面流失分别减少67.4％和58.8％.该研究为果树病虫害防治减量施药提供新方法与新装备,为精准植保机具的结构设计和性能优化提供参考.