基于仿真果园试验台的植保无人机施药雾滴飘移测试方法与试验

• 作者: Andreas Herbst Jane Bonds Supakorn Wongsuk Verena Overbeck 乔白羽 何雄奎 周国强 曾爱军 杨苡 王昌陵 王轩 袁善奎 赵铖 钟玲 高万林
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 无人机 试验 喷雾 下风向 空中飘移 地面飘移 测试方法
• 年，卷（期）: 2020,（13）
• 所属期刊栏目: 农业航空工程
• 页码范围: 56-66
• 页数: 11页
• 分类号: S252+.3
• 字数: 11648字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.13.007

摘要

植保无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)果树飞防植保作业中飞行高度较高并且采用低容量细小雾滴喷雾,飘移风险极高.但是,无人机果园施药雾滴飘移特性研究尚处于初步开展阶段,缺乏全方位综合测试方法以及对不同无人机机型和喷头类型的评价.该研究在前期研究基础上,提出一种基于仿真果园试验台的植保无人机果园施药雾滴飘移测试方法,设计并制作仿真葡萄园试验台和空中飘移收集装置,结合地面飘移收集装置和冠层沉积收集带,首次通过雾滴空间飘移指数ADX定量分析评价不同机型的喷雾过程中农药雾滴空间飘移特性,并采用田间近地飘移测试平台进行无人机喷雾飘移试验,使用荧光示踪法探究4种典型植保无人机(油动单旋翼、电动6旋翼及2种电动8旋翼无人机)分别搭载IDK 120-015空气射流喷头和TR 80-0067空心圆锥喷头喷雾作业的雾滴冠层沉积分布、地面飘移、近地飘移及空中飘移特性,进而对不同喷雾飘移测试收集装置进行评估.结果表明:在侧风速2.2～3.6 m/s,温度29.8～34.3℃,相对湿度10.7％～30.6％的环境条件下,IDK空气射流喷头在作业高度1.5 m、速度2.0 m/s参数下可显著降低无人机喷雾下风向飘移水平,优化沉积分布均匀性,提高农药雾滴利用率;4种机型飘移特性无显著差异,旋翼下洗气流产生的卷扬涡流是影响无人机喷雾飘移的重要因素;葡萄园喷雾作业缓冲区至少应设置为15 m;冠层沉积率越小(P<0.05,r<0)、沉积分布变异系数越高(P<0.01,r>0)、田间飘移平台平均均值飘移率和90％累积飘移距离越大(P<0.01,r>0)以及ADX值越大(P<0.01,r>0)均表明雾滴飘移风险越高,3种收集装置及其评价指标均可有效评估下风向飘移特性;植保无人机喷雾飘移率与下风向距离满足指数函数关系.研究结果以期为新型果树专用植保无人机研发、植保无人机果园作业喷雾飘移测试方法的标准制定和田间作业参数选择提供参考和数据支持.