障碍药带精准喷施技术与喷头雾化模型研究
发布时间：2020-12-11 06:56
我国林木资源丰富,但当前林区病虫害发生面积大,防治率低,目前存在的所有防治方法中以化学防治最为有效。其中针对具有地面与树冠双向迁移习性的食叶害虫,在树干一定位置处进行连续性带状施药为现有化学防治中最为常见的方法,但该方法存在药液浪费及环境污染等问题。针对这一不足,本研究开发了基于激光探测技术的履带式障碍药带精准喷施车,在树干距地面一定距离处精准施加障碍药带,使施药量节约90%以上,同时开发了基于MFC的多线程软件识别控制系统。以上研究解决了靶标看得准与药液喷得准的问题,达到了精准施药的目的。针对药液施加于树干后的施药效果,即药液雾滴在树干表面有多大沉积率的问题,本研究从根本上建立了面向障碍药带精准喷施的平扇形喷头雾化模型,分别从喷雾粒径与喷雾任意截面轴线速度两方面展开研究,并运用实际及仿真试验方法进行了验证,相关研究成果如下:1.依据二维激光扫描仪回传点云数据的处理流程分别研究了滤波、聚类、拟合算法,其中滤波采用的算法为窗口滤波算法,主要功能为滤除混合像素点,滤除率大于99.5%。对于树干生长密集的情况,采用优化的K-均值聚类方法,其中聚类数运用斜率变化法确定,初始聚类中心采用哈夫曼树...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２移动喷施障碍药带防治方法??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｉｎ?ｍｏｂｉｌｅ?ｂａｎｄｉｎｇ?ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??
Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｍｅｔｈｏｄｓ：?（ａ）?Ｃａｎｏｐｙ?ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ，?（ｂ）?Ｔｒｅｅ?ｔｒｕｎｋ?ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ，?（ｃ）?Ｔｒｅｅ??ｔｒｕｎｋ?ｇｌｕｉｎｇ??其于上述理念，一种移动喷施障碍药带的防治方法应运而生（见图１－２），其原理??是：车辆行进过程中采用连续带状喷施方式，在树干上喷施化学药剂或有机物，形成??一道均匀宽度的障碍药带以切断食叶害虫上下树“必经之路”（树干）。该方法在保证??防治效果的同时施药量比树冠漫喷法节省６０％以上（Ｗａｌｓｈ?ｅｔａｌ，?２００４），且效率比人??工树干注药和涂胶法有大幅提高。目前，美国西北区８０％以上的果农已采用该方法防??控食叶害虫（Ｓｋｉｎｋｉｓｅｔａｌ，２０１２）。该方法的弊端是：施药过程中在植株间空档处也会??不间断施药，无法自动识别空档而停止施药动作，造成不必要的浪费和污染。??｜?ｔ?ｊ??图１－２移动喷施障碍药带防治方法??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｉｎ?ｍｏｂｉｌｅ?ｂａｎｄｉｎｇ?ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??为此，本研宄开发了基于激光探测技术的障碍药带自动对靶精量施药系统，在车??辆匀速行进过程中利用激光扫描雷达探测树干，根据探测到的树干位置和尺寸来决定??施药时机和施药量
益提高（傅锡敏等，２０１１；王帅，２０１２）。??１．２．精准对靶施药技术研究现状??精准对靶施药系统有三个环节构成（Ｓｌａｕｇｈｔｅｒ?ｅｔａｌ，?２００８）（如图１－３）：?（１）信息??的获取，即准确检测到外部环境发生的变化及某一时刻或某段时间内的相关信息数??据；（２）控制决策系统，它的主要功能是把收集到的信息数据进行综合处理，然后发??出具体的指令，再由执行系统完成想要执行的操作；（３）施药环节，施药的成功与否??往往取决于喷雾质量的好坏，因而其为精准施药过程中至关重要的环节。??检测系统ｙ?施药系统＾??［？?１?Ｉ?１??目标作较＾??信息处理和施药决策＼?｜??！门－舜翁，ｉ???１?＾施药控制一?，｜??ｉ?——??????１??Ｉ?Ｊ?Ｌ?Ｊ??图１－３基于传感技术的智能对靶施药系统??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｍａｒｔ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ??１．２．１．对靶检测技术研宄现状??在对靶检测方面，随着技术的不断发展，无损检测越来越多地应用到精确施药中，??主要有两类信息获取的方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]履带自走式果园自动对靶风送喷雾机研究[J]. 姜红花,白鹏,刘理民,董西峰,宋坚利,张晓辉. 农业机械学报. 2016(S1)
[2]苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构分析[J]. 屈洋,周瑜,王钊,王鹏科,高金锋,高小丽,冯佰利. 中国农业科学. 2016(11)
[3]山西太岳山辽东栎群落林下草本植物功能群分类[J]. 姚雪芹,张钦弟,毕润成,蒋鹏飞. 植物分类与资源学报. 2015(06)
[4]桂北地区银杏苗木质量分级标准[J]. 蒋冬生,唐红莲,覃宏明,龙九付. 林业科技. 2015(04)
[5]密植果园作业机器人行间定位方法[J]. 周俊,胡晨. 农业机械学报. 2015(11)
[6]基于整数数据的文档压缩编码方案[J]. 特日跟,江晟,李雄飞,李军. 吉林大学学报(工学版). 2016(01)
[7]利用哈夫曼树的遥感影像无损压缩方法[J]. 张翔,张青峰,张莉,张曦. 测绘科学. 2015(04)
[8]园林植物病虫害绿色防控措施[J]. 刘天锋. 现代农业科技. 2014(20)
[9]CFD技术在果树风送喷雾中的应用与前景分析[J]. 周良富,薛新宇,贾卫东,丁素明,孙竹. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[10]高效率的K-means最佳聚类数确定算法[J]. 王勇,唐靖,饶勤菲,袁巢燕. 计算机应用. 2014(05)
博士论文
[1]农药雾滴雾化与在玉米植株上的沉积特性研究[D]. 张文君.中国农业大学 2014
[2]植保机械喷头雾滴撞击植物叶面过程试验测试及仿真研究[D]. 董祥.中国农业机械化科学研究院 2013
[3]车载喷雾机及精确施药关键技术研究[D]. 张发军.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]农业资源地理信息系统平台设计与开发[D]. 金辉明.浙江大学 2006
本文编号：2910089
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２移动喷施障碍药带防治方法??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｉｎ?ｍｏｂｉｌｅ?ｂａｎｄｉｎｇ?ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??
Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｍｅｔｈｏｄｓ：?（ａ）?Ｃａｎｏｐｙ?ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ，?（ｂ）?Ｔｒｅｅ?ｔｒｕｎｋ?ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ，?（ｃ）?Ｔｒｅｅ??ｔｒｕｎｋ?ｇｌｕｉｎｇ??其于上述理念，一种移动喷施障碍药带的防治方法应运而生（见图１－２），其原理??是：车辆行进过程中采用连续带状喷施方式，在树干上喷施化学药剂或有机物，形成??一道均匀宽度的障碍药带以切断食叶害虫上下树“必经之路”（树干）。该方法在保证??防治效果的同时施药量比树冠漫喷法节省６０％以上（Ｗａｌｓｈ?ｅｔａｌ，?２００４），且效率比人??工树干注药和涂胶法有大幅提高。目前，美国西北区８０％以上的果农已采用该方法防??控食叶害虫（Ｓｋｉｎｋｉｓｅｔａｌ，２０１２）。该方法的弊端是：施药过程中在植株间空档处也会??不间断施药，无法自动识别空档而停止施药动作，造成不必要的浪费和污染。??｜?ｔ?ｊ??图１－２移动喷施障碍药带防治方法??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｉｎ?ｍｏｂｉｌｅ?ｂａｎｄｉｎｇ?ｓｐｒａｙ?ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ??为此，本研宄开发了基于激光探测技术的障碍药带自动对靶精量施药系统，在车??辆匀速行进过程中利用激光扫描雷达探测树干，根据探测到的树干位置和尺寸来决定??施药时机和施药量
益提高（傅锡敏等，２０１１；王帅，２０１２）。??１．２．精准对靶施药技术研究现状??精准对靶施药系统有三个环节构成（Ｓｌａｕｇｈｔｅｒ?ｅｔａｌ，?２００８）（如图１－３）：?（１）信息??的获取，即准确检测到外部环境发生的变化及某一时刻或某段时间内的相关信息数??据；（２）控制决策系统，它的主要功能是把收集到的信息数据进行综合处理，然后发??出具体的指令，再由执行系统完成想要执行的操作；（３）施药环节，施药的成功与否??往往取决于喷雾质量的好坏，因而其为精准施药过程中至关重要的环节。??检测系统ｙ?施药系统＾??［？?１?Ｉ?１??目标作较＾??信息处理和施药决策＼?｜??！门－舜翁，ｉ???１?＾施药控制一?，｜??ｉ?——??????１??Ｉ?Ｊ?Ｌ?Ｊ??图１－３基于传感技术的智能对靶施药系统??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｍａｒｔ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ??１．２．１．对靶检测技术研宄现状??在对靶检测方面，随着技术的不断发展，无损检测越来越多地应用到精确施药中，??主要有两类信息获取的方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]履带自走式果园自动对靶风送喷雾机研究[J]. 姜红花,白鹏,刘理民,董西峰,宋坚利,张晓辉. 农业机械学报. 2016(S1)
[2]苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构分析[J]. 屈洋,周瑜,王钊,王鹏科,高金锋,高小丽,冯佰利. 中国农业科学. 2016(11)
[3]山西太岳山辽东栎群落林下草本植物功能群分类[J]. 姚雪芹,张钦弟,毕润成,蒋鹏飞. 植物分类与资源学报. 2015(06)
[4]桂北地区银杏苗木质量分级标准[J]. 蒋冬生,唐红莲,覃宏明,龙九付. 林业科技. 2015(04)
[5]密植果园作业机器人行间定位方法[J]. 周俊,胡晨. 农业机械学报. 2015(11)
[6]基于整数数据的文档压缩编码方案[J]. 特日跟,江晟,李雄飞,李军. 吉林大学学报(工学版). 2016(01)
[7]利用哈夫曼树的遥感影像无损压缩方法[J]. 张翔,张青峰,张莉,张曦. 测绘科学. 2015(04)
[8]园林植物病虫害绿色防控措施[J]. 刘天锋. 现代农业科技. 2014(20)
[9]CFD技术在果树风送喷雾中的应用与前景分析[J]. 周良富,薛新宇,贾卫东,丁素明,孙竹. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[10]高效率的K-means最佳聚类数确定算法[J]. 王勇,唐靖,饶勤菲,袁巢燕. 计算机应用. 2014(05)
博士论文
[1]农药雾滴雾化与在玉米植株上的沉积特性研究[D]. 张文君.中国农业大学 2014
[2]植保机械喷头雾滴撞击植物叶面过程试验测试及仿真研究[D]. 董祥.中国农业机械化科学研究院 2013
[3]车载喷雾机及精确施药关键技术研究[D]. 张发军.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]农业资源地理信息系统平台设计与开发[D]. 金辉明.浙江大学 2006
本文编号：2910089
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