作物不同生长期的大田精量喷雾技术研究
发布时间：2021-06-27 21:19
对作物而言,作物的喷雾是植物保护的重要形式,而喷雾效果则是衡量植物保护效果的重要指标。精量喷雾技术是智能植保的重要组成部分,对发展适合我国国情的可持续农业具有重要的理论意义和实用价值。如何减少植保喷雾作业过程中农药使用量和增加作物内部雾滴覆盖率是农业植物保护的重要研究内容,本文根据CFD的基本原理,基于计算流体动力学的仿真平台,研究了适应作物不同生长时期的大田精量喷雾系统的关键技术。本文的主要工作有以下几个方面:（1）运用双目视觉技术获取作物的三维信息,并据此数据推算喷头的合理位置。运用MATLAB软件和棋盘格对双目摄像机进行标定,以减少植保喷雾作业过程中农药的使用量为目标,计算出喷头的最佳位置。（2）基于计算流体动力学的基本原理,提出了能增加作物内部雾滴覆盖率的方法,即多方位雾化的方法,并给出了多方位雾化的特征及两个具体的实现方案。运用CFD技术,给出了准静态假设下的喷雾流场仿真建模方法,运用FLUENT软件对原始喷雾流场进行了仿真分析,从流体流动的角度说明了原始喷雾流场的不足。（3）运用CFD技术在喷雾流场仿真建模方法的基础上,对实现多方位雾化目标的两个方案运用FLUENT软件对喷...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３作物三维重建过程图??
２０１５年胡鹏程［７］等人采用了基于图像序列的三维重建方法对对生长前期的??黄瓜、茄子、青椒等作物进行了三维重建，并用激光扫描点云的精确三维重建模??型为参照，流程如图１．２所示。??麵雪??Ｋ＾ＴＶＭｎｔｓ?Ｓｐａｒｓｅｐｋｉｉｔ＾ｃｉｏｕｄ??ｒ？?＿?－?—ｐ＊?—?—?ＢｃｈｈｉｃＩＩｏ—————」Ｐ－——丨?ｒ?—■?－ＣＭＶＳ???＾?ＩＪ?ｒａ＾ｉｎ＾ｌ；??ｓｅｑｕｅｎｃｅ?｜?（ｉｒｆｆｃｅｔｉｏｎ?ｍａｌｔｎｕｎｇ?ＳＦＭ?Ｉ?Ｉ?ＭＶＳ?＊??图丨．２基于视角立体视觉的作物三维点云生成流程图??并在三维尺度上对模型重建质量进行了评估，证明了该方法具有较高的精度。??２０１５年ＳｙｌｖａｉｎＪａｙ［８］等人采用了基于图像序列的三维重建方法，用开源软件??Ｍｅｓｈｌａｂ对白菜等作物进行三维重建，结果如图１．３所示，株高估计的Ｒ２达到??０．９９。??■邏國??图１．３作物三维重建过程图??］．２．２气流辅助式喷雾的研究现状??多年来，国内外许多学者对气流辅助式喷雾机进行了多次实验，针对气流辅??助式喷雾机施药作业过程中药液雾滴飘移、穿透和沉积分布特性进行了大量的试??验测量、性能对比及改进研究。??３??
有作物的条件下气流辅助式喷雾系统的各种操作参数组合对喷雾效果的影响，并??优化了操作参数的组合，评估了其对雾滴飘移特性的影响。??２００５年Ｄｅｌｅｔｅ１２５＾人利用ＣＦＸ软件建立了如图１．５所示气流辅助式喷雾机??气流速度分布的仿真模型。??ｖｅｌｏｃｉｔｙ?Ｖ?Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ??ｙ?＼?ｌａｙ－ｏｕｔ?ｏｆ??ｍ?＾?ｉｎｔｅｒｎａｌ??Ｓ?／?ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ??Ｚ?（Ｔｒａｎｓｖｅｒｊ＾?ｄｒｉｖｉｎｇ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＞Ｎ???ｉｔ?４?Ｙ?（Ｈｅｉｇｈｔ）??Ｘ?ｉＮｏｒａｕｉｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??图１．５横流式气流辅助喷雾机示意图??在不考虑气流与作物枝冠相互作用的条件下，研究了拖拉机行驶速度和风扇??转速对气流速度分布特性的影响，并通过实验测量对仿真结果进行了验证。结果??显示，仿真研究和实验测量的结果基本吻合。??２００６年Ｂａｅｔｅｎｓ【２６４人利用ＣＦＸ软件建立了?Ｈａｒｄｉ?Ｃｏｍｍａｎｄｅｒ型风幕式喷??杆喷雾机雾滴飘移的三维仿真模型，如图１．６所示。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈棉花各个生长期病虫害的动态研究[J]. 高强. 农民致富之友. 2016(16)
[2]基于Rank变换的农田场景三维重建方法[J]. 翟志强,杜岳峰,朱忠祥,郎健,毛恩荣. 农业工程学报. 2015(20)
[3]基于SURF算法的绿色作物特征提取与图像匹配方法[J]. 张志斌,赵帅领,罗锡文,魏凤岐. 农业工程学报. 2015(14)
[4]基于多视角立体视觉的植株三维重建与精度评估[J]. 胡鹏程,郭焱,李保国,朱晋宇,马韫韬. 农业工程学报. 2015(11)
[5]基于暗原色的农机具视觉导航线提取算法[J]. 李勇,丁伟利. 光学学报. 2015(02)
[6]基于NO2-显色反应的抗湿性喷雾雾滴密度和大小的检测体系[J]. 郑琦琦,吴坚. 农业工程学报. 2015(03)
[7]PWM变量喷雾系统动态雾滴分布均匀性实验[J]. 蒋焕煜,周鸣川,李华融,蒋卓华. 农业机械学报. 2015(03)
[8]基于ICEM CFD对汽轮机末级三维叶片流场网格划分方法的优化[J]. 王纯,刘艳梅,周涛,余兴刚,谢诞梅. 汽轮机技术. 2012(05)
[9]风幕式气力辅助静电喷雾沉积特性[J]. 王军锋,张娟娟,王贞涛,霍元平,王泽. 农业机械学报. 2012(02)
[10]基于CFD的果园风送式喷雾机雾滴分布特性分析[J]. 祁力钧,赵亚青,王俊,冀荣华,莽璐. 农业机械学报. 2010(02)
博士论文
[1]超高地隙喷杆喷雾机风幕系统试验研究与仿真分析[D]. 张铁.中国农业机械化科学研究院 2012
硕士论文
[1]脉宽调制（PWM）变量喷雾及视觉辅助对靶植保技术研究[D]. 周鸣川.浙江大学 2015
[2]袋式除尘器喷吹清灰系统及气流流场的研究[D]. 辛龙胜.青岛科技大学 2010
[3]基于双目立体视觉的杂草定位技术研究[D]. 熊锋.江苏大学 2008
[4]基于立体视觉的树木图像深度信息提取研究[D]. 马凯.南京林业大学 2007
本文编号：3253625
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３作物三维重建过程图??
２０１５年胡鹏程［７］等人采用了基于图像序列的三维重建方法对对生长前期的??黄瓜、茄子、青椒等作物进行了三维重建，并用激光扫描点云的精确三维重建模??型为参照，流程如图１．２所示。??麵雪??Ｋ＾ＴＶＭｎｔｓ?Ｓｐａｒｓｅｐｋｉｉｔ＾ｃｉｏｕｄ??ｒ？?＿?－?—ｐ＊?—?—?ＢｃｈｈｉｃＩＩｏ—————」Ｐ－——丨?ｒ?—■?－ＣＭＶＳ???＾?ＩＪ?ｒａ＾ｉｎ＾ｌ；??ｓｅｑｕｅｎｃｅ?｜?（ｉｒｆｆｃｅｔｉｏｎ?ｍａｌｔｎｕｎｇ?ＳＦＭ?Ｉ?Ｉ?ＭＶＳ?＊??图丨．２基于视角立体视觉的作物三维点云生成流程图??并在三维尺度上对模型重建质量进行了评估，证明了该方法具有较高的精度。??２０１５年ＳｙｌｖａｉｎＪａｙ［８］等人采用了基于图像序列的三维重建方法，用开源软件??Ｍｅｓｈｌａｂ对白菜等作物进行三维重建，结果如图１．３所示，株高估计的Ｒ２达到??０．９９。??■邏國??图１．３作物三维重建过程图??］．２．２气流辅助式喷雾的研究现状??多年来，国内外许多学者对气流辅助式喷雾机进行了多次实验，针对气流辅??助式喷雾机施药作业过程中药液雾滴飘移、穿透和沉积分布特性进行了大量的试??验测量、性能对比及改进研究。??３??
有作物的条件下气流辅助式喷雾系统的各种操作参数组合对喷雾效果的影响，并??优化了操作参数的组合，评估了其对雾滴飘移特性的影响。??２００５年Ｄｅｌｅｔｅ１２５＾人利用ＣＦＸ软件建立了如图１．５所示气流辅助式喷雾机??气流速度分布的仿真模型。??ｖｅｌｏｃｉｔｙ?Ｖ?Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ??ｙ?＼?ｌａｙ－ｏｕｔ?ｏｆ??ｍ?＾?ｉｎｔｅｒｎａｌ??Ｓ?／?ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ??Ｚ?（Ｔｒａｎｓｖｅｒｊ＾?ｄｒｉｖｉｎｇ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＞Ｎ???ｉｔ?４?Ｙ?（Ｈｅｉｇｈｔ）??Ｘ?ｉＮｏｒａｕｉｌ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??图１．５横流式气流辅助喷雾机示意图??在不考虑气流与作物枝冠相互作用的条件下，研究了拖拉机行驶速度和风扇??转速对气流速度分布特性的影响，并通过实验测量对仿真结果进行了验证。结果??显示，仿真研究和实验测量的结果基本吻合。??２００６年Ｂａｅｔｅｎｓ【２６４人利用ＣＦＸ软件建立了?Ｈａｒｄｉ?Ｃｏｍｍａｎｄｅｒ型风幕式喷??杆喷雾机雾滴飘移的三维仿真模型，如图１．６所示。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈棉花各个生长期病虫害的动态研究[J]. 高强. 农民致富之友. 2016(16)
[2]基于Rank变换的农田场景三维重建方法[J]. 翟志强,杜岳峰,朱忠祥,郎健,毛恩荣. 农业工程学报. 2015(20)
[3]基于SURF算法的绿色作物特征提取与图像匹配方法[J]. 张志斌,赵帅领,罗锡文,魏凤岐. 农业工程学报. 2015(14)
[4]基于多视角立体视觉的植株三维重建与精度评估[J]. 胡鹏程,郭焱,李保国,朱晋宇,马韫韬. 农业工程学报. 2015(11)
[5]基于暗原色的农机具视觉导航线提取算法[J]. 李勇,丁伟利. 光学学报. 2015(02)
[6]基于NO2-显色反应的抗湿性喷雾雾滴密度和大小的检测体系[J]. 郑琦琦,吴坚. 农业工程学报. 2015(03)
[7]PWM变量喷雾系统动态雾滴分布均匀性实验[J]. 蒋焕煜,周鸣川,李华融,蒋卓华. 农业机械学报. 2015(03)
[8]基于ICEM CFD对汽轮机末级三维叶片流场网格划分方法的优化[J]. 王纯,刘艳梅,周涛,余兴刚,谢诞梅. 汽轮机技术. 2012(05)
[9]风幕式气力辅助静电喷雾沉积特性[J]. 王军锋,张娟娟,王贞涛,霍元平,王泽. 农业机械学报. 2012(02)
[10]基于CFD的果园风送式喷雾机雾滴分布特性分析[J]. 祁力钧,赵亚青,王俊,冀荣华,莽璐. 农业机械学报. 2010(02)
博士论文
[1]超高地隙喷杆喷雾机风幕系统试验研究与仿真分析[D]. 张铁.中国农业机械化科学研究院 2012
硕士论文
[1]脉宽调制（PWM）变量喷雾及视觉辅助对靶植保技术研究[D]. 周鸣川.浙江大学 2015
[2]袋式除尘器喷吹清灰系统及气流流场的研究[D]. 辛龙胜.青岛科技大学 2010
[3]基于双目立体视觉的杂草定位技术研究[D]. 熊锋.江苏大学 2008
[4]基于立体视觉的树木图像深度信息提取研究[D]. 马凯.南京林业大学 2007
本文编号：3253625
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