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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。 相似文献
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小型多旋翼植保无人机存在农药飘移、雾滴沉积不均等问题,为此本文结合RANS方程、SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法,对耦合六旋翼植保无人机下洗气流场和喷雾雾滴的两相流场进行数值模拟计算,探析环境风速对无人机下洗气流和农药雾滴沉积的影响。机身下方空间点风速试验和模拟值相对误差在15%以内,验证了数值模型的准确性。数值模拟结果表明：植保无人机飞行作业时,来流造成无人机下洗风场出现漩涡,来流速度对机身正下方流场的影响大于其对旋翼正下方流场的影响;侧风造成无人机下洗风场出现较大漩涡,下洗风场稳定性降低;两侧旋翼正下方对称布置喷嘴提高了雾滴沉积均匀性,来流造成雾滴卷积,雾滴飘移量随着来流速度提高而增大。综合各因素,无人机喷嘴应在旋翼下方对称布置,在小型六旋翼植保无人机实际作业时,无人机作业方向需要与外界环境风向保持平行,同时在晴朗环境下施药作业,从而降低雾滴飘移,提高农药利用率。 相似文献
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植保无人机旋翼下洗气流对喷幅的影响研究 总被引：3，自引：0，他引：3
基于XV-2植保无人机,利用流体仿真,探究了该无人机旋翼下洗气流的速度分布特性。在此基础上,分析了在下洗气流影响下的雾滴运动方式,并进行实地测试。仿真分析说明:旋翼下洗气流从中心向外的流速差使流场从上向下有向外的铺展效应,使得喷幅增大,且喷幅与飞行高度成正比;旋翼外沿的卷扬气流使得喷幅范围内的雾滴沉积数出现2个峰值。试验结果表明:当飞行高度为6 m时,有效喷幅为10 m;飞行高度8 m时,有效喷幅为12 m。2种飞行高度下的雾滴分布均匀性基本一致。试验结果与仿真结果基本一致。研究结果可为无人机喷雾系统设计和航空植保作业参数的选择提供参考依据。 相似文献
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果园施药机械资源消耗水平评价模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在施药机械满足喷雾质量前提下,为降低果园施药综合成本,需要对果园施药机械资源消耗水平进行评估。本文选择典型地面风送喷雾机、单旋翼和六旋翼植保无人机进行果树施药试验,对比分析冠层雾滴沉积分布、雾滴穿透性、地面雾滴流失等主要喷雾效果指标,结果表明：3种施药机械在树冠纵向各层、横向各层雾滴沉积密度均大于25滴/cm2,能够满足果园植保要求;比较冠层雾滴分布/沉积均匀性,树冠纵向沿送风方向整体呈下降趋势,树冠横向由外到内整体呈下降趋势,变异系数最高分别达63.54%和79.19%;对比雾滴穿透性,风送喷雾机较优,纵向与横向变异系数最大为5.35%,单旋翼植保无人机横向最差,变异系数为35.20%,而六旋翼植保无人机纵向最差,变异系数达40.77%。但单旋翼和六旋翼植保无人机地面雾滴流失量分别是风送喷雾机的2.78%和12.50%,减少了农药浪费。进一步综合施水量、施药量、用工量、作业时长和作业能耗等指标,采用基于变异系数客观赋权法与主观赋权法两种线性加权方法,构建了施药装备资源消耗水平评价模型,验证结果均表明,综合资源消耗由小到大依次为单旋翼植保无人机、六旋翼植保无人机、风送喷雾机;两种评价方法的资源消耗综合评价指标值变异系数分别为110.2%和74.2%,说明基于变异系数客观赋权法的评价模型,综合指标值之间差异更明显、评价效果更符合实际。 相似文献
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六旋翼植保无人机风场竖直分布特性数值模拟与验证 总被引：1，自引：0，他引：1
植保无人机作业过程中,旋翼风场竖直方向分布特性对雾滴的输运效应及作物冠层的扰动作用直接影响施药沉积效果。本文以六旋翼植保无人机风场竖直分布为研究对象,采用基于格子玻尔兹曼方法的数值模拟技术建立了无人机前飞作业时旋翼风场仿真模型,并根据正交试验方法研究了多特征参数融合对风场竖直分布特性的影响。仿真结果表明,竖直分布风场垂直于飞行方向对称分布,当飞行高度和飞行速度增加或作业载荷减小时,风场强度逐渐减弱;竖直分布风场沿侧风方向倾斜,侧风风速大于3m/s时,风场横向倾斜超45°。基于此,采用恒温差热敏芯片研制了微型无线风速采集系统,并开展了植保无人机风场竖直分布特性的多因素田间验证试验,试验结果表明：仿真模拟与田间试验旋翼风场竖直分布规律基本一致,相对误差较小,风场竖直分布特性具有较好的一致性;数值模拟方法可有效模拟植保无人机飞行过程的非定常流动,仿真与田间试验结果为植保无人机雾滴沉积的研究提供了理论基础。 相似文献
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为了研究小型无人机下洗气流场对雾滴运动特性的影响规律，以小型无人机为基础，采用Navier-Stokes(N-S)方程、realizable k-ε模型和Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations算法，对施药过程中的下洗气流场和雾滴离散运动进行了详细的数值模拟分析。研究分析无人机下洗气流的速度特性、雾滴沉积特性以及作业高度对农药沉积效果的影响。通过试验结果可知，模拟值与试验值的相对误差在20%以内，验证了下洗气流场数值模型的可行性。进一步模拟分析结果表明，在无人机喷药平台的影响下，下洗气流场在距离旋翼1 m处达到速度峰值。随着作业高度的增加，雾滴逐渐分散并扩散。雾滴主要分布在两个“气流引入区”和两个“气流导出区”,该分布特征有助于优化施药效果和提高农药的使用效率。根据分析结果，当无人机飞行作业姿态与地表保持平行，且将作业高度调整至0.8～1.0 m之间时，可显著提高农药沉积量，从而提高植保无人机的施药效果。本研究验证了下洗气流场数值模型的可行性，为小型植保无人机的对靶雾滴漂移及沉积研究提供了参考依据。 相似文献
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粳稻多旋翼植保无人机雾滴沉积垂直分布研究 总被引：8，自引：0，他引：8
为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻垂直方向雾滴沉积的分布规律,在水稻冠层叶片、中部叶片、底部叶片分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻垂直方向的分布结果。试验结果表明:植保无人机低空喷雾在水稻垂直方向的雾滴覆盖率存在显著差异,有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。从水稻垂直方向的不同位置分析,雾滴总体覆盖率为冠层54.86%,中部32.69%,底部24.7%;水稻垂直各位置的粒径分布中,平均粒径范围处于110~140μm之间,粒径大小适合植物病虫的防治。冠层的点密度最大,而水稻中间部位和水稻底部的点密度分布较为相似;水稻中部雾滴扩散比(0.465)优于冠层(0.38)和底部(0.31),整体喷雾的雾滴扩散比与相对粒谱宽度的数值均低于正常值(0.67)。 相似文献
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合理的果树冠层结构有利于光照的有效分布,对提升果实产量与品质有重要意义。为揭示果树冠层内部的光照分布情况,针对目前果树冠层内部光照强度获取难度大、预测精度低的问题,研究了冠层颜色特征与光照强度的对应关系,提出一种基于冠层剖面阴影特征和冠层点云颜色特征的随机森林预测模型。以纺锤形"陕富6号"苹果树为研究对象,首先使用Kinect 2. 0采集果树的双面点云数据,预处理后得到完整的点云数据;其次,基于改进的空间殖民算法和叶序添加规则重构果树的三维模型;最后,使用"切片法",在垂直方向上将冠层模型每0. 1 m分层划分,使用POV-Ray渲染器逐层渲染阴影,同时使用光照度计,自顶向下每0. 1 m实测光照强度数据,构建以每层阴影图灰度特征和每层点云HSI颜色特征为输入,以相对光照强度为输出的随机森林网络。试验结果表明,该方法能够较为准确地预测冠层内的光照分布情况,预测值与实际值的决定系数R~2为0. 864,平均绝对百分比误差MAPE为0. 236,RF回归模型可作为苹果树冠层内光照分布预测的有效方法,为果树的剪枝、整形等研究提供参考。 相似文献
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为解决芒果园传统植保作业中农药用量大、施药不均匀、作业效率低等问题,并构建智慧芒果园,本研究对比了地面弥雾机和六旋翼植保无人机两种果园施药机具在芒果冠层中的药液雾滴沉积性能。将芒果冠层分为上中下层,以柠檬黄为示踪剂,使用高清相纸与滤纸采集药液雾滴,通过图像处理等手段分析雾滴沉积分布均匀性。试验结果表明,植保无人机在芒果树上部冠层叶片表面的雾滴覆盖率显著高于地面弥雾机,在其余冠层部位,两种施药机具在叶片表面药液无显著差异覆盖;植保无人机处理组叶片正反面平均覆盖率均为地面弥雾机的1.5~2倍,对叶片背面的防治优于地面弥雾机。地面弥雾机处理组叶片正面雾滴密度显著高于植保无人机,叶片背面无显著差异,植保无人机处理组正反面均未满足低量喷雾20个/cm2的病虫害防治要求。地面弥雾机药液沉积集中在中下冠层（61.1%）,植保无人机集中在上部冠层（43.0%）,冠层内部沉积比例地面弥雾机（48.6%）＞植保无人机（25.5%）,但地面弥雾机在冠层上部沉积能力不足,沉积占比仅为17%。研究表明,相较于植保无人机,地面弥雾机适用于芒果冠层中下部及内部病虫害防治,同时该机具较高的雾滴覆盖密度在喷洒杀菌剂时也有明显优势,植保无人机适用于针对芒果上部冠层如蓟马、炭疽等易发于外部花絮的病虫害防治。 相似文献
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撒肥施肥技术具有效率高,施肥机械结构简单等特点,是目前常用的施肥方法。离心式撒肥机在撒肥机械中应用范围较广,但其设计未达到完全优化的程度,因此需要对离心式撒肥机的撒肥盘、排肥机构等核心部件进行优化,以提高撒肥均匀性、撒肥量可控性和排肥流畅性。本文依据离心式撒肥机工作原理和结构特点设计离心式撒肥机性能试验台,可更换不同的离心式撒肥盘和排肥机构做不同的试验。基于西门子MM440变频器设计控制系统和LabVIEW软件开发环境设计的数据检测系统,可对试验台工作参数进行实时调整,并实时检测离心式撒肥盘与排肥机构工作性能和机器振动参数。该试验台具有较高的通用性和自动化程度,为离心式撒肥机研究提供基础试验平台。 相似文献
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为了解决北京地区大中型沼气工程增温问题,文章结合北京地区气候特点,构建了一套太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统,阐述了系统设计的原理,计算和分析了发酵罐的热负荷、太阳能集热器集热量、空气源热泵供热量、沼气发电余热量和系统的经济性。结果表明:3种联合增温系统的作用下料液的温度能够一直维持在(37℃±1℃)范围内,在中温厌氧发酵范围内产气也达到最佳,取得了良好的试验效果。沼气工程全年月平均热量损失为7325.0 MJ,太阳能、空气源热泵、发电余热联合沼气增温系统月平均产热量为7464.1 MJ,可以完全满足工程的热量需要,保证整个系统稳定运行。同时也具有良好的经济效益性,对今后在北京的大中型沼气工程中具有一定的的参考意义。 相似文献
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为了更高效、环境友好化地利用甘肃省玉米秸秆和甘蓝尾菜等生物质资源,文章研究接种量对混合原料干发酵过程产气性能与启动速度的影响。试验在中温(37℃±1℃)TS为20%条件下,不同数量接种污泥与牛粪玉米秸秆或牛粪甘蓝菜叶混合后的干发酵过程,监测了接种量分别为20%,30%,40%时pH值、氨氮含量、日产气量、甲烷含量、累计产气量和累计产甲烷量等参数变化。结果表明:当接种污泥与牛粪玉米秸秆混合时,接种量40%的混合原料干发酵累计产气量最高,为207.46 L,平均甲烷含量52.2%,日最高产气量为11.76 L,日平均容积产气率为1.09 L·L-1;当接种污泥与牛粪甘蓝叶混合时,接种量为30%的混合原料干发酵累计产气量最高,为159.96 L,平均甲烷含量47.8%,日最高产气量为8.90 L,日平均容积产气率为0.84 L·L-1;除20%接种量与牛粪玉米秸秆混合试验组第3天才开始产气外,其余干发酵均在第1天就开始产气;由于接种污泥的缓冲作用,所有厌氧干发酵过程中氨氮含量一直低于1500 mg·L-1,没有发生厌氧反应被抑制的现象。混合原料恒温干发酵可以实现生物质资源更合理的应用。 相似文献
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输水调度是引水灌溉工程最为核心和关键业务,为确保工程安全平稳运行,对调度风险进行深入研究和系统分析是十分必要的。总结分析影响引水工程调度安全众多因素,将调度风险归纳为调度制度风险、调度人员风险、调度技术风险、调度协调风险4方面,细化各类风险因子,建立了调度风险评价指标体系。在此基础上,提出了基于云模型可能性测度风险评估方法,利用正态分布云模型量化风险因子的重要程度和效用值,通过模糊积分计算综合风险程度。实例表明,建立的引水灌溉工程调度风险评价指标体系和评估方法,能够较全面、合理反映调度运行安全影响因素,综合考虑了风险评估中的模糊性和随机性,操作性强,为风险评估研究提供了一种新思路。 相似文献
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农业灌溉,需通过沿渠节制闸进行流量调节,掌握渠道中非恒定流的动态变化过程,具有十分重要的社会价值和应用意义。基于特征线法离散圣维南方程,模拟引汤灌区部分渠系在闸门调控下的非恒定流过渡过程,并与Mike11软件模拟结果进行对比,表明所建模型具有一定的可靠性。此外,在模拟结果基础上,进行了简单的闸门运行设计,根据闸下出流理论建立闸门开度调控模型,模拟结果表明在流量线性变化的条件下闸门开度也为线性变化,针对多级闸门同步与逐级调节情况下渠道中的非恒定流过程进行模拟,总结了两种方式的优缺点。 相似文献
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以茄子为试验对象,以直径20cm标准蒸发皿蒸发量为灌溉依据,通过设置I1(Kcp:0.6)、I2(Kcp2:0.8)和I3(Kcp3:1.0)3种灌水水平,借助称重式蒸渗仪试验平台研究了不同灌水量下温室秋茬茄子的蒸腾规律、产量及其水分利用效率。结果表明:不同灌水处理在各生育期的典型日蒸腾强度均呈单峰曲线变化,峰值在12∶00-13∶00出现。增加灌水量提高了日蒸腾强度的峰值,与处理I1相比,处理I2和I3在开花结果期的日蒸腾耗水强度的峰值分别增加了40.0%和55.0%。温室秋茬茄子在开花结果期的蒸腾量最高,为35.3~49.9mm,可占总蒸腾量的38.7%~42.0%,其次为结果盛期,而结果末期的累积蒸腾量最低。环境因子显著影响到温室茄子日蒸腾量(P<0.01),其中日蒸腾量与光合有效辐射的相关性最高,而与日均温度的相关性较低。温室茄子的全生育期蒸腾量随灌水量的增加而升高,相比处理I1,处理I2和I3的总蒸腾量分别增加了24.9%和53.2%。增加灌水量能够提高温室茄子产量,但处理I2的产量相比处理I3并无显著差异,且比处理I1显著增加了44.7%。处理I2的水分利用效率最高,为25.5kg/m^3,相比处理I1与I3分别增加了16.0%与13.3%。综合考虑温室茄子蒸腾耗水强度、产量及水分利用效率,处理I2(Kcp2:0.8)在比处理I3减少20%灌水量的条件下,仍具有较高的产量与水分利用效率,为供试条件下较优灌水处理。 相似文献
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荒漠草原灰钙土土壤入渗特征及测定方法比较 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究荒漠草原土壤水分入渗特征,并对比不同方法间的差异,以宁夏天然草地地带性灰钙土为研究对象,采用双环法和环刀法测定其入渗过程,分析并比较2种方法的试验结果及影响因素,利用模型拟合土壤的水分入渗过程。结果表明:环刀法测得的初渗率、稳渗率、平均入渗率和达到稳渗时间均小于双环法,分别小了77.69%~94.67%,27.69%~52.88%,56.74%~64.79%,12.50%~42.5%。双环法更适宜采用Horton模型描述入渗速率随时间变化的过程;环刀法更适宜采用Kostiakov模型。土壤累计入渗量采用一元二次方程拟合效果最好,其决定系数R^2均在0.991以上。土壤物理性质对入渗特征的影响因土壤内部条件在2种试验方法中的差异而略有不同。 相似文献
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以西藏高寒地区光伏提水草场喷灌为研究对象,利用噶尔站太阳辐射数据,构建日照分布函数模型及光伏阵列最大输出功率模型,计算出设计灌溉面积2.07hm^2草场所需光伏阵列系统的峰值功率,为草场优化配置32块光伏板,即峰值功率为6.88kW时,可以满足项目区生育期的灌水需求。工程应用表明:光伏匹配模型和优化计算所确定的光伏板数量和功率是可行的,能够驱动水泵正常运行,满足燕麦灌水需求。 相似文献
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莱州湾南岸浅层地下水咸化特征及其指示意义 总被引：1，自引：0，他引：1
莱州湾南岸属黄河三角洲高效生态经济区与山东半岛蓝色经济区重叠区域,区位优势显著。地下水咸化的发生和发展对该区工农业生产和居民饮水安全构成了威胁。因此,全面了解该区地下水咸化现状,掌握其主要影响因素显得尤为重要。通过野外调查和水样采集测试,应用层次分析法(AHP)选取总溶解固体(TDS)、Cl^-、钠吸附比(SAR)、潜在盐度、NO3^-和SO4^2-等6项指标进行综合评价,并对比分析识别了咸化的主要原因。结果表明:地下水咸化程度呈现北强南弱的特征,咸化面积呈现中部-东部大、西部小的趋势;目前地下水咸化程度较重,咸化面积达3132.13km^2,占研究区面积的70.17%;该区地下水咸化的主要致因是海(咸)水入侵,地下水咸化分区与地层沉积相特征具有很好的响应关系。 相似文献
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生物质是可再生能源,合理利用生物质资源,不仅可以实现二氧化碳减排,还可以产生能源。文章以高固厌氧消化(HS-AD)后的秸秆沼渣和褐煤为研究对象,采用中心复合实验设计对影响沼渣型煤的工艺条件进行分析,最后对成型后的生物质型煤进行热重分析,以考察其作为燃料的燃烧特性。结果发现,如果对沼渣型煤的抗压强度要求为700N,最优工艺条件为成型温度为145℃,沼渣含量为23%,保压时间为120s。热重研究发现,生物质型煤热解过程表现为4个阶段,在第3个阶段,生物质型煤发生大规模热解,其中沼渣型煤的质量减少量在20%~30%,玉米秸秆型煤的质量减少量在30%~40%。升温结束后,沼渣型煤和玉米秸秆型煤的质量减少量分别为35%~45%和45%~55%。生物质型煤热解过程为褐煤与生物质的分阶段热解过程,与生物质和褐煤单独热解相比,其特征温度有偏差,在热压处理后褐煤与生物质热解过程可能存在协同作用,有助于褐煤转化。 相似文献