单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机作业性能对比试验研究

为验证单旋翼油动无人机在丘陵山地果园的喷雾效果,将单旋翼油动无人机与圆形果园风送喷雾机在矮砧密植苹果园进行喷雾性能对比试验,结果表明:单旋翼油动无人机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为0.66%~21.98%、1.20%~16.17%、0.38%~3.96%,雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为上层>中层>下层;圆形果园风送喷雾机喷雾作业的果树上中下层雾滴沉积覆盖率分别为5.68%~24.94%、2.64%~34.61%、3.15%~21.78%,雾滴平均体积中值直径大小顺序依次为下层>中层>上层;单旋翼油动无人机喷洒的雾滴在果树中上层的沉积效果显著,圆形果园风送喷雾机则为中下层效果显著。排除机具故障等不确定因素影响,无人机作业的工作效能与节水省药性能优于喷雾机;在果园生产抢农时和病虫害应急处理中,无人机表现出较好的实用性能。     

四旋翼植保无人机作业参数对月季花冠层雾滴沉积分布的影响

2020年5月25—27日,以河南省荥阳市的月季法桐种质资源及园林科研基地为试验区、以月季花(Rosa chinensis Jacq.)为试验对象,应用四旋翼植保无人机对月季花进行航空喷药试验。在试验区内选择70 m×20 m的矩形试验样地,间隔5 m设置3条采集带,每条采集带按照距离地面高度100 cm(上层)、60(中层)、20 cm(下层)将月季花冠层垂直分为3层,试验区月季花平均株高100 cm、行距70 cm、株距40 cm;依据设计的试验参数施药量(7.5、15.0、22.5L·hm^-2)、作业高度(2.2、3.0、3.8 m)、作业速度(2.0、3.5、5.0 m·s^-1),设计正交试验方案(L₉(3³)),试验使用清水代替农药对月季花进行喷施,植保无人机喷雾作业航线方向垂直于采集带;使用雾滴测试卡(尺寸为8 cm×3 cm)采集雾滴,使用扫描仪(灰度扫描、600×600分辨率)测定雾滴粒径、雾滴沉积密度;以雾滴密度及均匀性(变异系数)、雾滴沉积量及穿透率(变异系数)为评价指标,分析植...     

多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布探讨

多旋翼植保无人机是新兴植保机械,能够实现微量喷洒,具有雾滴传统力强、作业效率高、运行成本低、控制灵活等优势,不需要跑道,能够在全地形条件下作业,不仅能够提高农药的利用率,而且有利于避免农药中毒等恶性事件发生。通过探讨多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布特点,为合理使用多旋翼植保无人机,提高雾滴覆盖率提供参考。     

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。     

植保无人机旋翼对雾滴分布的影响试验研究

[目的]探究植保无人机旋翼对雾滴分布的影响。[方法]将植保无人机机体分别固定在4种不同高度下,比较旋翼工作与旋翼不工作2种状态下的雾滴分布情况。[结果]旋翼降低了雾滴沉积量,但雾滴分布更加宽泛,小型旋翼无人机作业高度在2.0 m处,雾滴沉积效果最佳。[结论]该研究可为制定植保无人机操作规范提供参考。     

3WPZ-300喷杆喷雾机甘蓝地施药作业性能试验研究

为探究喷杆喷雾机在甘蓝菜园的喷雾效果、作业防效、漂移性能、雾滴大小及均匀度,以‘中甘二十一’甘蓝为试验对象,采用水敏纸检测喷雾雾滴,试验分析3WPZ-300喷杆喷雾机在地膜覆盖甘蓝菜园药液喷洒作业的各项性能指标。结果表明：喷雾机的纯工作小时生产率约是3.32 hm²/h,用水量约是389.81L/hm²,比电动喷雾器节水13.4%,可满足大面积甘蓝种植园的植保作业需求;雾滴在甘蓝叶面覆盖率均值为39.82%,叶背为19.21%,可实现药液的均匀覆盖;经喷杆喷雾机施药作业,对甘蓝的有效防护天数平均为7.8 d,满足防效要求。     

植保无人机棉田喷洒农药沉积分布研究

采用3WQF120-12型油动单旋翼植保无人机进行喷雾试验,探索植保无人机在棉花上喷洒的雾滴沉积分布规律。以吡虫啉(imidacloprid)和丁硫克百威(carbosulfan)为试验药剂,在2种施药量(常规剂量和减量20%)、2种喷雾量(12、15L/hm~2)条件下喷雾,以诱惑红水溶液为药剂沉积指示剂,采用雾滴测试卡检测雾滴沉积分布情况,并利用图像分析软件DepositScan分析雾滴沉积分布状况。试验结果显示:喷液量对吡虫啉在棉花冠层的雾滴沉积分布影响较大,90g/hm~2吡虫啉施药时,采用12、15L/hm~2的喷液量进行无人机喷雾,在棉花冠层的沉积量分别为99.64、128.04μg/cm~2;按照72g/hm~2剂量喷雾时,2种喷液量处理在棉花上的沉积量分别为75.09、101.32μg/cm~2。施药量影响丁硫克百威在棉花上的沉积,喷液量为12L/hm~2时,施药量为480、600g/hm~2的喷雾处理在棉花上的沉积量分别为613.92、801.59μg/cm~2;喷液量为15L/hm~2时,2种施药量处理在棉花上的沉积量分别为620.17、870.64μg/cm~2。雾滴沉积分布结果显示,15L/hm~2的喷雾处理在棉花叶片背面的雾滴沉积密度较大,为0.8~238.9个/cm~2;12L/hm~2的处理在叶片正面和背面的雾滴密度较小,分别为1.4~65.9、1.1~110.7个/cm~2;上述2种喷雾处理在棉花叶片正面的雾滴粒径较大,分别为83~441、113~418μm,而在棉花叶片背面的雾滴粒径较小,仅为72~242、102~252μm。     

河北平原区农田硝态氮分布规律研究

通过在冉庄实验站进行耕作与非耕作对比田间试验,获得河北平原区土壤中硝态氮的空间分布规律。结果表明:土壤中硝态氮主要来自施肥,硝态氮的分布受降水、灌溉影响很大,氮肥深层淋溶现象明显。玉米生育期土壤中硝态氮含量随深度变化较大,呈现双峰现象。根层土壤(0～100cm)硝态氮含量随深度增加,在80～100cm呈现第1个峰值,在200cm左右出现第2个峰值,且较前1个峰值更大。第1个峰值主要是玉米苗期施肥所致,第2峰值是小麦生育期施肥随雨季降水下移所至。350cm土层以下土壤含氮量随深度减少并稳定在20mg/kg左右。不同耕作条件下土壤硝态氮的分布情况差别明显,耕作区的土壤中硝态氮的含量远高于非耕作区,并且在深层土壤中仍有分布。为此,提高氮肥利用效率并减少氮素对水体的污染需从施肥灌溉管理方面采取措施。     

基于无人机低空遥感的水稻田间杂草分布图研究

目的 获取水稻田的低空遥感图像并分析得到杂草分布图,为田间杂草精准施药提供参考。方法 使用支持向量机(SVM)、K最近邻算法(KNN)和AdaBoost 3种机器学习算法,对经过颜色特征提取和主成分分析(PCA)降维后的无人机拍摄的水稻田杂草可见光图像进行分类比较;引入一种无需提取特征和降维、可自动获取图像特征的卷积神经网络(CNN),对水稻田杂草图像进行分类以提升分类精度。结果 SVM、KNN和AdaBoost对测试集的测试运行时间分别为0.500 4、2.209 2和0.411 1 s,分类精度分别达到89.75%、85.58%和90.25%,CNN对图像的分类精度达到92.41%,高于上述3种机器学习算法的分类精度。机器学习算法及CNN均能有效识别水稻和杂草,获取杂草的分布信息,生成水稻田间的杂草分布图。结论 CNN对水稻田杂草的分类精度最高,生成的水稻田杂草分布图效果最好。     

基于CFD的蛋鸭舍内环境模拟分析与验证

为优化4层层叠式笼养鸭舍舍内环境,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)对鸭舍内气流场、温度场及CO_2浓度场进行模拟。将笼架简化,考虑其对气流的阻挡作用,将鸭笼及鸭只视为多孔介质。模拟结果显示,进风口为湿帘时,侧墙湿帘与端墙之间存在通风死区,风速低于0.5 m·s~(-1)。进风口为通风小窗时,鸭舍未安装通风小窗区域风速小,CO_2浓度大。改变纵墙湿帘位置对鸭舍结构进行改进,改进后气流不均匀系数降低了17%。改进通风小窗布置发现,提升通风小窗分布均匀性显著降低舍内温差;提升通风小窗安装高度将显著降低舍内CO_2浓度。该研究可为蛋鸭舍结构设计提供参考。     

油菜清选装置筛面气流场的分布规律研究

为探明油菜清选装置振动筛筛面上的气流场分布规律,对穿过上筛面的风速进行了测定.结果表明:沿筛面横向方向气流基本保持稳定,沿纵向方向各行风速从大到小排列为第5行、第3行、第2行和第4行.利用lstOpt软件对测得的风速值进行拟合,得到了不同风机转速条件下上筛面的风速分布方程,通过Matlab软件对方程绘图发现,气流分布大...     

管道送风系统对塑料大棚气流场和温度场影响的CFD模拟

针对塑料大棚自然通风能力有限,作物冠层气流速度过小,温度分布不均匀等问题,设计一种适用于塑料大棚的作物行间管道送风系统;构建CFD模型对该系统的应用效果进行模拟分析,通过实测数据对理论模型进行验证。温度和风速的模拟值与实测值的最大相对误差分别为 4.7%和 8.1%,平均相对误差分别为 1.6%和 3.0%,模拟值与实测值吻合良好,模型具有较好的可靠性。结果表明:管道送风系统开启后,室内平均风速为0.2 m/s,不同高度平面内适宜区(风速范围0.1~0.5 m/s)面积占总面积的比例在69%以上;管道送风系统促使冷空气向上流动,塑料大棚顶部温度下降了1.0 ℃,0.5与2.0 m高度平面的平均温差减小了0.4 ℃。在作物行间开展主动送风,可有效改善塑料大棚内的气流环境和温度分布。     

基于图像处理的雾滴沉积分布试验研究

针对我国喷药作业以经验为主,过量使用农药的问题,采用超红算子2R-G-B与OTSU算法结合的图像处理方法,研究叶片表面形态特征、雾滴粒径和叶片倾角3因素对雾滴沉积分布的影响。结果表明:1)该图像处理方法能有效分割雾滴与叶片背景,基于该方法的雾滴覆盖率测定结果与人工分割方法比较,相对误差5%。2)叶片表面形态特征、雾滴粒径和叶片倾角3因素对雾滴覆盖率的影响均显著。3)在相同喷量条件下,雾滴覆盖率随叶片倾角增大而减小,但当倾角增大到30°时,粒径为138.2和157.6μm的雾滴在粗糙和光滑叶片表面上的覆盖率发生突增。4)雾滴覆盖率随粒径增大而减小,但当叶片倾角大于60°时,粒径为157.6和197.1μm的雾滴在相同叶片表面上的覆盖率差异不大。5)在相同叶片倾角条件下,粒径较小的2种雾滴的覆盖率在粗糙叶片表面上最大,在光滑叶片表面上最小。所提出的基于图像处理的雾滴覆盖率测定方法,可为雾滴在叶片表面上的分布研究提供评估手段。     

温室地下蓄热系统换热管道流速分布与蓄热性能研究

基于作物幼苗期对气温与土壤温度的要求,设计了一种新型地下蓄热系统,对影响换热管道内热量交换的主要因素--空气流速进行测试.结果表明,空气流量在各换热管道内分布均匀,且管内空气流动呈紊流状态,有利于增强空气与管壁间的对流传热;理论分析可知,该蓄热系统能够贮存大量热能,且蓄热量大于其消耗的电能,节能效果明显.     

苹果园中土壤水分空间分布特性初探

无线传感器(WSN)能通过互联网感知客体环境信息,已经广泛应用于农业生产环境监测.将WSN应用在苹果园中,监测果园环境信息,为苹果生产提供决策支持.土壤水分是影响苹果品质和产量的重要因素之一.研究果园中土壤体积含水量的分布规律能为WSN在果园应用中土壤水分传感器部署策略提供支持.在北京一个普通的苹果园进行实地试验,采用土壤水分测量仪测量3个典型子区域不同土壤深度及不同水平位置多个点的土壤体积含水量,结果表明:总体上在果树周围土壤体积含水量随着树根距离的增加而增加;计算了3个典型子区域及整个果园3个土壤深度的均方差,91.7％的均方差均为2％～3％,在各个子区域及整个果园,土壤水分具有相似的分散程度;计算了每个子区域每个测量点的土壤水分均方差.1％～2％之间的均方根误差所占比例最大,为48.2％.当土壤深度小于300 mm时,水平层面的均方差大于垂直方向.根据试验结果,提出了一种“以单棵树为目标,着眼于整个果园”的土壤水分传感器部署方法.     

内镶式滴灌带水力性能试验研究

内镶式滴灌带是滴灌系统应用最多的灌水器类型,本研究对不同厂家、不同标称流量、不同压力补偿性能的5种内镶式滴灌带进行压力流量关系测试,探讨在实际工作压力高于、尤其是低于设计工作压力时,灌水器流量和灌水均匀性所受的影响.结果表明:非压力补偿性能滴灌带的流量随工作压力的降低而减小,在滴灌带较短条件下,较低工作压力对滴灌带的流...