农业植保中无人机的应用

随着小型无人机的出现和技术的成熟,已经应用于越来越多的领域,也逐渐应用于农业植保作业。对小型无人机在农业植保中的应用进行深入的分析,发现其作业优势及存在的问题,给出了相应的应对措施。     

和田玉超声波深孔珩磨运动特性分析

针对和田玉深孔磨削抛光加工性能要求,对超声波振动深孔珩磨加工运动特性进行了建模与计算分析;着重分析了超声波振动珩磨加工时的变速特性,磨削频转比、振幅参数取值空间的变化对磨削速度的影响规律。分析结果表明,超声波振动磨削时调整合适参数能改变磨削时油石与工件切入时的工作角度,这样能有效控制油石的凹陷,增加油石的耐用度,优化工艺规律,为今后对具体研磨过程提供参考。     

无人机对农业现代化的影响

中国作为农业大国,拥有1.2亿hm~2基本农田,每年需要大量的农业植保作业,随着农村土地流转和集约化管理的加快,农村劳动力日益短缺,统防统治和专业化防治日渐普及,把无人机技术运用到农业生产中,通过为农民提供智能高效的喷洒植保服务,帮助更多农民增产增收,促进无人机植保在中国农业的普及,掀起中国农业向智能化、精准化、数字化迈进的技术革命浪潮。     

基于小型无人机风场的水稻花粉分布规律

无人机水稻授粉作业时,旋翼产生的风场对水稻花粉分布影响显著,直接关系到杂交水稻的制种质量,为了找出小型无人机旋翼风场下的水稻花粉分布规律,该文利用航空用北斗系统UB351定位采样点坐标,精确掌握各个采样点的位置坐标与间距,并利用该系统绘制无人机飞行轨迹,为试验提供准确的数据参考;利用风场无线网络测量系统测量不同试验因素下旋翼产生的三向风场,并获得风场宽度、风速等,最后通过与无人机授粉作业的花粉分布面积比、花粉分布宽度作对比联系,并利用Shapiro-Wilk、KolmogorovSmimov统计量进行一元正态性检验。为了能够根据花粉分布趋势优选出适宜的无人机授粉作业飞行速度,回归模型的方差分析也是必要的。结果表明:通过比较x、y方向风速值,无人机旋翼产生的水平风场以y方向为主,且y方向风场宽度最宽,同时飞行速度为风场宽度的主要影响因素,其中水平风场宽度随无人机飞行速度的增大而减小,同时无人机的飞行速度也对垂直风场影响明显;无人机以4.53m/s飞行时,大于5粒的花粉分布宽度和花粉分布面积比均最大,该飞行速度最利于花粉授粉,也说明花粉分布量不仅受水平风场影响也与垂直风场密切相关。对比1#~10#采样点花粉量与11#~20#采样点花粉量,无人机授粉作业下旋翼产生的风场对花粉分布的影响呈非对称性。利用spss软件的Q-Q图检验得到无人机风场下的花粉分布不服从正态分布。通过建立花粉分布量与各自方向风速之间的多元线性回归模型,花粉分布量只与无人机旋翼产生的x方向风场成正向线性关系。该结果为农用无人机的水稻授粉作业提供了理论指导依据。     

木材密度对声振动特性参数的影响

选择6种我国具有代表性的木材,进行了弯曲振动条件下动弹性模量、比动弹性模量、损耗角正切、E/G等各项声振动特性参数的检测和比较,初步分析了振动特性参数与木材密度之间的关系,探索了木材密度的变化对声振动特性参数的影响,为深入评价乐器用材品质提供理论依据。     

超声波处理对果蔗产量品质及生理特性的影响

采用处理频率和处理时间双因素试验,设置6种超声波处理(A:25 kHz、1 min;B:25 kHz、3 min;C:25 kHz、5 min;D:33 kHz、1 min;E:33 kHz、3 min;F:33 kHz、5 min),以未处理为对照(CK),研究超声波处理对果蔗产量、品质及生理特性的影响。结果表明:与对照相比,超声波处理对果蔗萌芽率、分蘖率、生长速、株高、单茎质量及有效茎数均具有促进作用,果蔗蔗茎产量增产幅度为10.28%～55.60%,甘蔗糖分增减幅度为-0.39%～0.79%(绝对值);可提高果蔗苗期、分蘖期、伸长初期叶片过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性,降低叶片质膜丙二醛含量,增强果蔗抗逆性。筛选出较优超声波处理为33 kHz、5 min(该处理下蔗茎产量增产55.60%,甘蔗糖分提高0.31个百分点)。     

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。     

人工观测与超声波传感器测量雪深的差异及其影响因素

为超声波雪深仪的应用及农业防灾减灾提供科学依据,利用2014年2月至2017年12月河北省廊坊市和张家口市6个气象站人工观测与超声波传感器测量的雪深数据,研究2种观测方式测得数据的变化趋势、差异性及其影响因素。结果表明:人工观测和超声波传感器测量的雪深变化趋势呈较好的一致性,相关系数为0.801,相关性极显著;人工观测雪深的平均值大于超声波传感器测量的平均值,其中差值绝对值平均为1.2cm;差值绝对值与气温和大风的相关性均不显著,与地温呈极显著正相关;地面温度是2种观测方式差值绝对值的间接影响因素,测雪板则是其直接影响因素。     

纤丝角对云杉属木材声振动特性的影响

选择了 7种我国具有代表性的云杉属木材及 1种作对比用的美国产西加云杉木材试件 ,考察了次生壁S2 层纤丝角对木材声振动特性参数的影响 ,云杉属木材次生壁纤丝角在 9°～ 1 3°木材声振动特性可达最佳     

结晶度对云杉属木材声振动特性参数的影响

选择7种我国具有代表性的云杉属木材及1种做对比用的美国产西加云杉试材，分析了纤维素结晶度对木材声振动特性参数的影响。根据纤维素结晶度与木材声振动特性参数之间存在的关系，总结出一些基本规律，云杉属木材纤维素结晶度达到59%后，木材声振动特性可达最佳。     

基于线粒体控制区Dloop序列的长臀鱼危种群遗传结构分析

【目的】了解长臀Cranoglanis 3个种群的野生资源状况,并对3个种群的物种有效性进行分析。【方法】采用线粒体控制区Dloop基因序列测定技术, 分析了珠江水系、海南水系和越南红河水系长臀种群的群体遗传结构及其变异。【结果】在检测的84个个体中共得到43个单倍型,呈现出较高的单倍型多样性与较为贫乏的核苷酸多样性,其中海南长臀C. multiradiatus群体的单倍型多样性（Hd=0.871）和核苷酸多样性（Pi=0.006 4）最低;Tajima’s D中性检验以及核苷酸不配对分析均表明,3个长臀群体趋于稳定,未经历过大规模的种群扩张。Fst分析发现,海南长臀同珠江长臀C. bouderius、红河长臀 C. henrici产生了一定的遗传分化,而珠江和红河群体未发现明显遗传分化,从遗传距离来看,珠江和红河长臀净遗传距离为0.000。【结论】长臀野生资源较为贫乏,且海南群体最为严重;认为应将珠江长臀和红河长臀归为同一亚种长臀C. bouderius,而海南长臀作为长臀的另一个亚种。     

中国植保无人机发展形势及问题分析

植保无人机作为我国农业航空产业的重要组成之一,近年来的迅猛发展和应用引起了人们广泛的关注。为全面、深入地了解中国植保无人机的发展形势及存在的问题,农业农村部农机化司委托华南农业大学国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心统计和撰写了“2016年我国农用植保无人飞机发展形势分析与政策建议”的报告。在此报告的基础上,本文对我国植保无人机的类型、生产企业及保有量分布情况进行了统计和分析,比较全面地展示了中国植保无人机行业的发展状况,总结和提出了目前植保无人机行业发展中在关键施药技术研究、相关标准制订以及监督管理这3个方面存在的主要问题及建议,并对植保无人机的市场前景、关键技术和作业服务模式的发展趋势进行了预测,以期为国内科研机构和企业的科学研究及应用提供参考,加快我国植保无人机产业的发展进程,促进和推动我国植保无人机产业的健康快速发展。     

无人旋翼机航空施药有效喷幅确定方法比较

针对无人旋翼机航空施药存在喷雾不均、施药效果差的问题,利用雾滴密度判定法、最小变异系数判定法和50%有效沉积判定法在静风条件下对单旋翼无人机航空施药时的喷雾幅宽和喷雾均匀性进行研究,结果表明:1)最小变异系数法得到的有效喷幅最小,仅为1.8m,沉积分布均匀性最好,变异系数仅为2.1%;2)雾滴密度判定法得到的有效喷幅最大,为3.9m,沉积分布均匀性也最差,变异系数为19.3%。3)通过最小变异系数判定法分析发现,药液沉积分布变异系数随着有效喷幅宽度的增加呈现先减小再增加的趋势,当有效喷幅超过一定值后,有效喷幅宽度与沉积分布变异系数成线性正相关。     

基于文献计量的全球农用无人机研发应用比较

为全面掌握全球农用无人机的研发态势,对2000—2019年Web of Science数据库中的论文和Derwent数据库中的专利进行分析。结果显示:中国、美国、西班牙、德国、日本和印度是农用无人机研发的主要国家;无人机论文数量前五强机构均来自中国,专利数量前五强机构以美国的公司为主,但农用无人机及植保无人机专利数量前五强机构来自中国的最多;中国在植保无人机研究中占据主导地位,论文和专利数量占全球的比例分别为61%和78%;农用无人机重要论文的产出国为西班牙和美国,而重要专利的产出国为美国和中国;农用无人机研发关注作业系统、测控系统和方法原理等方面,其中植保无人机研发侧重于作业系统和部件;农用无人机在遥感监测、长势监测与估产、植物保护中有广泛应用,在畜禽监管、播种授粉、农业灌溉等方向也逐步得到推广。作业对象信息特征的提取和分析是农用无人机推广应用的关键,未来的研发既要关注终端的作业设备研究,还要深入开展作业对象表型的研究,开发出高敏感度的传感器,适应精准农业的要求。     

无人机遥感在宁夏盐池县城区绿地调查中的应用

无人机遥感具有成像分辨率高、数据获取灵活等优点,是遥感数据获取的重要工具之一.通过对宁夏盐池县城区进行无人机航拍,获得高分辨率影像数据,并对盐池县城区的绿地分布进行遥感目视解译,对数据进行统计分析.调查结果可以为盐池县创建国家园林县城工作提供重要的参考依据.     

基于无人机的田间地膜识别算法研究

为了满足基于机器视觉的田间地膜智能识别要求,对垂直拍摄的6叶期单垄单行烟田图像进行研究,分析图像中地膜、烟苗和土壤的RGB和HSV分量的直方图,发现B分量和V分量采用阈值分割法能分割出地膜。对地膜图像进行手动阈值分割、迭代阈值分割、大律法分割和基于遗传算法的最大熵值法等分割算法比较,发现迭代阈值分割算法目标识别率最高,为71%,且处理过程用时较短。通过对无人机不同飞行高度下地膜识别情况分析,发现50 m飞行高度下的地膜识别率最高,为80.06%,地膜识别面积为246.83 m²,地膜覆盖率为30.12%。该研究为残膜的智能识别提供方法和参考。     

基于图像识别的无人机精准喷雾控制系统的研究

【目的】针对传统的植保无人机喷雾作业时化肥农药浪费大,利用率低,造成环境污染的问题,研制一种基于图像识别的无人机精准喷雾控制系统。【方法】利用中值滤波算法对田间航拍图像进行去噪,采用分层K_means硬聚类算法实现对农田航拍图像的分割,提取非作物区域的颜色、纹理特征空间的22个特征参数,设计支持向量机分类器进行分类识别。根据优选的17个特征参数,利用以径向基函数作为核函数的支持向量机对非作物区域图像进行识别,并根据识别结果控制喷头,实现精准喷雾。【结果】测试样本的识别率可达为76.56%,在无干扰风场情况下,当P_阀为10%时,减施率可达32.7%。【结论】本系统为农业航空精准喷雾控制技术的应用提供了参考方向和决策支持。     

无人机技术在油气管道巡护中的应用

中国长输油气管道具有运行里程长、分布范围广、沿线环境复杂等特点,提高管道安全管理水平,尤其是有效的线路巡护,对于减少管道安全事故、降低管道安全风险、保障管道平稳安全运行具有重要意义。受油气管道沿线地理条件限制和自然环境影响,传统的人工巡护方式表现出一定的局限性,制约了巡护质量和效率。为了解决该问题,研究利用无人机技术对油气管道进行巡护的方法,并结合油气管道企业实际情况开展了可行性验证。结果表明:无人机巡护技术可以有效地弥补人工巡护方式的不足,同时降低巡护成本,提高巡护效率,能够促进油气管道企业现代化管理水平的提升,是未来管道巡护发展的重点方向。     

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。     

植保无人机施药技术研究进展

农用植保无人作业机是农业生产中防治病虫害的新兴植保装备之一。通过分析、总结近几年植保无人机在田间病虫害防治、智能调控、作业航路规划等方面的施药技术研究与应用,分析植保无人机作业模式与作业特点,明确了现阶段利用植保无人机进行病虫害防控的发展趋势,以期为植保无人机的推广应用提供参考。