“绿色植保与减量增效施药技术”专题

2022, 38(18):1-10. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.001

[摘要](669) [HTML](0) [PDF 6.82 M](793)

摘要:
针对目前一些植保机械在喷洒农药的过程中难以兼顾低飘移和高沉积的问题，该研究将雾化网格应用在果树植保喷雾作业中，使喷头喷出的大粒径雾滴在接近靶标处撞击网格二次雾化为小雾滴。为了研究雾滴撞击网格后的粒径和速度分布以及沉积特性，以网格孔径、喷头与网格的距离为变量，以二次雾化后雾滴的速度和粒径分布、喷雾角、雾滴覆盖率、沉积量和飘移量为指标进行试验研究。试验结果表明：放置孔径为461、350和227 μm网格时测量点的雾滴平均速度比没有网格时的2.35 m/s分别降低23.40%、13.90%、29.00%，最大平均粒径比没有网格情况下的192.5 μm分别降低19.5%、14%、10%；随着网格孔径的减小，二次雾化后雾滴的喷雾角有逐渐降低的趋势；放置350和227 μm 孔径网格时果树冠层各层内沉积均匀性相近，沉积量变异系数最高分别为88.08%和74.22%，远低于461 μm 孔径网格的162.98%；放置350 μm 孔径网格时雾滴穿透性较好，各层之间沉积量变异系数最高为10.08%，低于461和227 μm 孔径网格的44.09%和18.25%。在该研究试验条件下，350μm 孔径网格的沉积效果优于461和227 μm 孔径网格，喷头与网格的距离对雾滴覆盖率和沉积量没有显著影响，使用雾化网格的雾滴飘移较少，非靶标区平均雾滴飘移量为靶标区沉积量的7.58%。研究结果可为果园无人机喷雾作业优化提供参考。

2 果园悬挂式柔性对靶喷雾装置研制与试验

陈泽鸿，陈建泽，宋淑然，孙道宗

2022, 38(18):11-20. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.002

[摘要](432) [HTML](0) [PDF 3.16 M](705)

摘要:
为减少农药飘移损失，保护生态环境，该研究从提高喷雾有效性和降低喷雾装置对果树枝叶的机械性损伤出发，研制了一种悬挂式柔性对靶喷雾装置。该装置以东方红MS-304拖拉机为载体，采用超声波传感器探测树冠位置，利用霍尔传感器构建测速模块。对株距4.0 m、树高1.6 m、树冠直径1.4 m的橘树进行对靶喷雾试验验证悬挂式柔性对靶喷雾装置作业性能。试验结果表明：拖拉机行驶速度为0.5 m/s时，喷雾压力0.4、0.5及0.6 MPa对应的平均药液附着率分别为84.7%、91.7%、88.9%，药液附着率较高且接近，喷雾压力对药液附着率的影响不明显；拖拉机行驶速度为1.0 m/s时，喷雾压力0.4、0.5和0.6 MPa对应的平均药液附着率分别为64.2%、70.3%、75.8%，喷雾压力越大，药液附着率越高；拖拉机行驶速度为 1.5 m/s时，平均药液附着率低于50%，且喷雾飘移较为严重，不适宜进行自动对靶喷雾；拖拉机行驶速度和喷雾压力相同时，药液附着率按树冠上、中、下层顺序呈递减规律，且速度越高，递减规律越明显。研究结果对提高果园对靶喷雾的药液附着率具有较好的实用价值。

3 大田对靶喷施机器人喷头位置解析与校正

李海龙，权龙哲，朱成亮，韩凯，王韦韦，熊永森，梁永刚，秦广泉

2022, 38(18):21-30. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.003

[摘要](386) [HTML](0) [PDF 2.48 M](804)

摘要:
对靶喷施技术是提高药液利用率、减少环境污染的有效手段，针对植保机械在非结构化农田环境中对靶喷施作业准确率低的问题，该研究采用空间误差补偿技术，基于所设计的大田对靶喷施机器人开展喷头位置解析与校正。采用辅助坐标位置关联法，构建基于机器人坐标、航向与结构参数的喷头位置解析模型，采用误差等效变换法，量化耦合误差分解项，最后综合对比各校正方法性能，优选均值校正法对重构的喷头位置解析模型进行校正。平整场地对靶喷施模拟与田间验证试验结果表明：高斯回归建模方法可实现机器人结构参数的准确估计，喷头与定位点的相对高度、相对距离平均偏差分别为4.3和1.3 mm；喷头距靶标中心的响应距离越长，对靶喷施准确率越高，系统稳定性越好；行驶速度为1 m/s时，0、15和30 cm的靶标引导距离下分别有94.4%、96.6%、99.4%样本的对靶喷施精度≤30 mm，对靶喷施准确率的变异系数分别为0.010、0.017、0.010。该研究可为大田机器人的末端执行器精准控制提供思路和方法，为大田植保机械的精准施药技术性能优化提供参考。

4 对靶喷药系统压力波动特性的试验研究

张春凤，翟长远，赵学观，邹伟，张萌，赵春江

2022, 38(18):31-39. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.004

[摘要](287) [HTML](0) [PDF 3.34 M](584)

摘要:
针对精准对靶喷药系统作业中由于不同数量喷头反复启闭造成管路压力波动严重的问题，该研究开展了对靶喷药系统回流比例对管路压力波动影响的研究。设计了对靶喷药压力波动试验平台，基于AMESim建立对靶喷药压力波动系统仿真模型。设置系统初始压力0.2～0.4 MPa，回流比例为0～0.9，分别关闭1/5～4/5数量的喷头进行了仿真试验。结果表明，关闭喷头的占比越大，管路压力波动越大，当系统初始压力0.2 MPa，回流比为0，关闭4/5数量的喷头，管路压力从0.2 MPa上升至5.15 MPa，波动率达2 400%；系统初始工作压力越大，关闭喷头数量对压力波动影响越大。设置回流管路可有效减小管路压力波动，且回流比越大效果越明显，当系统初始压力0.2 MPa、回流比例为0.6时，部分喷头关闭的压力波动率最大为64.53%。兼顾泵的利用率，回流比例建议小于0.6。系统初始压力0.3 MPa时，回流比例建议小于0.7；系统初始压力0.4 MPa时，回流比例建议小于0.8。根据对靶喷药压力波动容忍度要求，系统初始压力0.2 MPa时，喷施靶标在作业行中的占比量最佳回流比例关系为：靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.2～0.3；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.1。系统初始压力0.3 MPa时，喷施靶标在作业行中的占比与最佳回流比例区间关系为：靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.6～0.7；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.2～0.4；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.1。初始压力为0.4 MPa时，靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.7～0.8；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.6～0.7；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.4～0.5；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.3。研究结果可为农业植保作业对靶变量施药技术应用及工况参数的选择提供依据，为精准对靶施药装置的进一步优化提供支撑。

5 无人机旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上的黏附量模型构建

张海艳，兰玉彬，文晟，陈春玲，许童羽，陈盛德

2022, 38(18):40-50. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.18.005

[摘要](428) [HTML](0) [PDF 2.88 M](598)

摘要:
为了探究植保无人机旋翼风场对雾滴在水稻植株上黏附量的影响规律，该研究以大疆T30植保无人机为施药平台，分别以清水、1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液为喷洒溶液，基于航空风洞和粒子图像测速系统（Particle Image Velocimetry，PIV）测量了植保无人机旋翼风场作用下的雾流场、溶液的动态表面张力、黏度和密度以及雾滴在水稻叶片表面的动态接触角，分析了植保无人机旋翼风场对雾滴沉降速度的影响，以及飞防助剂对溶液性质参数、喷嘴雾化性能和雾滴在水稻叶片表面润湿铺展能力的影响规律。在此基础上，结合雾滴拦截模型和雾滴与作物叶片表面碰撞模型，建立了应用于植保无人机施药技术领域的雾滴黏附量预测模型，并对模型计算的准确率进行了田间验证试验。试验结果表明，助剂溶液对溶液性质、喷嘴雾化性能、雾滴在水稻叶片表面的润湿铺展能力以及雾滴在水稻植株上的黏附量方面均有不同程度的影响。与清水溶液相比，添加1%迈飞与0.5%迈图Target助剂溶液后，溶液表面张力分别降低了46.81%、62.21%；喷嘴雾化雾滴的粒径均呈增大趋势，约增大9.3%；雾滴在水稻叶片表面的接触角分别降低了27.74%、46.37%；雾滴在每公顷水稻植株上的黏附量分别增加了800.78%和1 051.49%。无人机旋翼风场对雾滴沉降速度和雾滴在水稻植株上的黏附量均有明显影响，旋翼系统开启后，雾滴沉降速度明显增加，且更快达到稳定运动状态，当无人机旋翼转速由0增加至1 000、1 800 r/min时，雾滴沉降速度分别增加了366.67%、663.67%。与旋翼关闭状态相比，旋翼系统开启后，1%迈飞和0.5%迈图Target助剂溶液在水稻植株上的黏附量分别降低了26.78%和29.75%。本文建立的黏附量模型预测清水、1%迈飞和0.5%迈图Target 3种溶液在水稻植株上黏附量的准确率分别为48.59%、79.07%和79.29%。该研究为植保无人机对水稻进行施药作业时筛选助剂提供理论参考与指导，并提供旋翼风场作用下雾滴在水稻植株上黏附量的预测模型。

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