果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人

为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾,研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人。首先采用单个3D LiDAR（Light Detection and Ranging）采集果树信息确定兴趣区（Region of Interest,ROI）,对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标,通过随机一致性（Random Sample Consensus,RANSAC）算法得到果树行线,并确定果树行中间线（导航线）,进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）确定机体速度及位置,IMU矫正采集到的果树分区冠层信息,最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明,机器人自主导航时最大横向定位偏差为21.8 cm,最大航向偏角为4.02°,相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下,实现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾,降低了农药使用量及飘失量。     

不同飞行参数下八旋翼植保无人机下洗气流场对雾滴沉积分布特性的影响

近年来,应用植保无人机防治农业有害生物已成为中国植保机械发展的一大新亮点。无人机旋翼提供飞行升力的同时具有下洗气流场,低空低量施药作业雾滴沉积分布质量优劣与旋翼下洗气流场的作用密不可分。为探究植保无人机旋翼下洗气流场对喷雾效果的影响,本研究以当前植保无人机主流机型——“X型”布局八旋翼无人机为研究对象,采用实际作业测试方式,利用微气象测量系统测定无人机飞行状态下旋翼下方不同水平位置下洗气流场风速,同时采用诱惑红示踪剂水溶液代替农药喷雾获取喷雾沉积分布情况,重点对下洗气流场分布实测结果进行可视化分析,包括不同飞行高度、不同速度下旋翼下洗气流场分布特性与雾滴沉积分布特性以及二者的相互关系。测试结果显示：八旋翼植保无人机飞行过程中随着飞行速度加快（1.0~6.0 m/s）和飞行高度升高（1~2 m）,冠层位置X、Y、Z三向下洗气流场总体表现为气流强度由强到弱、分布状态由集中到分散的变化趋势;X方向气流来源于下洗气流与外界空气相互作用产生的卷扬气流,对喷施雾滴的作用为逆飞行方向;Y方向为下洗卷扬气流以及地面效应共同作用的结果,对雾滴的作用为垂直于航线朝向两侧;Z方向为下洗气流竖直向下方向分量,对雾滴下降沉积具有直接促进作用;飞行速度与下洗气流场范围内风速峰值（P＜0.05,r=-0.836）和有效喷幅内平均沉积量（P＜0.05,r=-0.833）均表现出显著负相关;在飞行速度为1.0 m/s和3.0 m/s时,雾滴沉积量与下洗气流场风速均呈现极显著正相关关系（P＜0.01,r＞0）,即垂直地面方向的下洗气流场越强,有效喷幅内沉积的雾滴越多;速度加快至6.0 m/s,风速显著降低,气流场对雾滴沉积的促进作用逐步消失（P＞0.05）。因此,植保无人机作业时飞行速度不应设置超过6.0 m/s,避免因下洗气流场作用减弱而导致雾滴损失。本研究结果可为改善低空低量施药作业质量和无人机田间作业规范的制定提供技术参考和支撑。     

喷头类型对药液沉积和麦蚜防效的影响

为研究雾滴尺寸对药液沉积和麦蚜防效的影响,该试验通过选择不同喷头喷施吡虫啉来防治麦蚜。所选德国Lechler生产的3种喷头(LU120-02、AD120-02和IDK120-02)的VMD(volume median diameter,VMD)相差约100μm。试验结果表明:IDK喷头在小麦冠层的平均沉积量显著小于LU和AD,而LU和AD这2个喷头之间没有显著差异性,3种喷头在冠层下部的药液沉积量>中部>上部;LU喷头喷施的药液平均覆盖率显著好于AD和IDK,覆盖率随着雾滴粒径的增加而递减;LU喷头喷施的药液的地面损失最大,且显著高于其他两种喷头;3种喷头都体现了对麦蚜的良好防效;从沉积量、沉积均匀性及地面损失量来衡量,AD喷头优于其他2种喷头。     

纵列式电动无人直升机在农药喷洒中的应用前景

目前农业植保无人机整体来讲载荷量较小、续航时间较短,作业过程中需频繁更换电池及添加药液等是影响其作业效率的主要因素之一,在相同动力能耗下如何提高载荷量和续航时间,使得植保无人机的时间利用率进一步提高是植保无人机未来发展一个趋势。本文分析比较了电动植保无人机和油动植保无人机,以及多旋翼植保无人机和单旋翼植保无人机的优缺点。针对纵列式电动无人直升机的众多优点,分析了这一机型在农药喷洒中提高载荷量和续航时间上的优势,分析了这一机型在农药喷洒中应用前景。     

木酢液对花生网斑病菌和黑斑病菌的毒力测定

采用室内离体平皿法进行了木酢液水剂对花生网斑病菌和黑斑病菌的毒力测定.结果表明,木酢液对花生网斑病和黑斑病菌具有良好的抑菌效果,在15.0～240.0μg/mL范围内随着浓度的提高对两种病菌的抑制作用增强,对网斑病菌和黑斑病菌的EC50分别为64.09μg/mL和119.63 μg/mL.木酢液对花生黑斑病菌的抑制效果高于多菌灵的效果.     

扇形雾喷头雾滴飘失机理

为了分析雾滴飘失机理和提出针对性的防飘措施,使用相位多普勒粒子分析仪( PDPA)对常规扇形雾喷头雾化产生的喷雾扇面中的雾滴粒径与运动速度分布进行了分析.结果表明:喷雾截面上雾滴体积中值直径(VMD)分布为中间低、边缘高的凹面形态,在喷雾扇面横向和纵向对称面上,VMD形态呈二次多项式分布;易飘失雾滴主要集中在距离喷头300～500 mm喷雾扇面的中心位置;喷雾扇面截面上的夹带气流速度符合高斯分布,气流分布与空气淹没射流类似;喷雾扇面中易飘失区域是喷雾扇面末端、喷雾扇面两翼、喷雾扇面迎流面外层.     

挡板导流式罩盖喷雾机结构优化与性能试验

通过风洞试验与除草剂田间药效试验对挡板导流式罩盖进行了性能测定.结果表明:罩盖防飘喷雾系统的最优结构参数为挡板宽度40 cm、挡板倾角50°、喷头倾角50°.喷施除草剂30 d后,使用此罩盖喷雾技术的株数防效为81.4％、鲜重防效为76.4％,均优于常规喷雾.当药剂用量减少20％时仍然可达到与常规喷雾相同的防效,实现减量喷雾,节约了农药,降低了成本.     

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.     

基于空间质量平衡法的植保无人机施药雾滴沉积分布特性测试

为了探究飞行方式、飞行参数及侧风等因素对无人机喷雾雾滴空间质量平衡分布和旋翼下旋气流场分布的影响,该文基于无人机施药雾滴空间质量平衡测试方法,测定了3WQF80-10型单旋翼油动植保无人机在不同飞行方式(前进、倒退)、飞行高度和侧风速条件下的喷雾雾滴空间不同部位的沉积率和下旋气流风速。结果表明:对于该型无人机,在飞行高度(3.0±0.1)m、速度(5.0±0.2)m/s、1.2 m/s侧风速条件下,机头朝前与机尾朝前2种飞行方式对雾滴分布有显著影响,机尾朝前的飞行方式底部沉积比例可达60%,作业效果更佳;在2.0~3.5 m高度、(5.0±0.3)m/s速度和0.8 m/s侧风速条件下,空间质量平衡收集装置底部雾滴沉积率变异系数与高度呈现线性负相关,线性回归方程决定系数为0.9178,即高度越高雾滴分布均匀性越好;在(3.0±0.1)m高度和(5.0±0.3)m/s速度条件下,空间质量平衡收集装置底部雾滴加权平均沉积率与侧风风速呈线性正相关,线性回归方程决定系数为0.9684,即侧风速越大雾滴越集中分布在下风向处;飞行方式、高度和侧风3种因素对单旋翼无人机喷雾雾滴产生的影响都是通过改变其旋翼下旋气流场在垂直于地面向下方向的强度,减弱气流对雾滴的下压作用来实现的。研究结果可以为植保无人机设计定型、田间喷雾作业参数确定和作业条件的选择提供理论参考。     

试论我国植保机械与施药技术

我国农业生产标准化是必然之路,但我国落后的植保机械和农药使用技术与之不相适应,带来了诸如农药有效利用率低、农产品中农药残留超标、环境污染等问题.植保机械不同于其他的农业机械,发达的欧美国家在上个世纪70年代就将植保机械列入特种农业机械行列,有专门管理部门和机构.文章根据我国植保机械和施药技术的现状,提出了减少农药用量、提高农产品安全的关键在于改变我国植保机械和施药技术严重落后的现实,并提出解决相关问题的对策.