果树叶面信息检测及其对雾滴利用影响的研究进展

果树的生长离不开农药等植保产品的使用,将药液喷施于枝叶是主要的果树植保作业方式,但是在对果树进行喷雾时不科学的作业方式会使农药的使用效果大打折扣,造成浪费的同时也给农田环境带来污染.果树的叶片作为主要接收农药雾滴的靶标,其表面的温度、湿度以及包括气孔密度在内的叶面信息的变化会影响农药雾滴的利用率.该研究从上述3类果树叶面信息检测的角度介绍了若干种叶面温度、湿度和气孔密度的检测方法,综述了国内外针对果树叶面信息的检测手段以及对农药雾滴沉积利用影响的研究;同时,总结归纳出农药喷雾雾滴的使用效果会不同程度地受到上述果树叶面因素变化影响的结论,喷雾作业更需精细化、有计划地开展;最后,为果树精准喷雾作业方式提出了新的研究和发展方向,以期为今后果树植保作业的科学、高效发展提供参考依据.     

山地橘园链式循环货运索道设计

为解决山地橘园的果品和农资等轻简化和省力化运送问题,提出了一种链式循环货运索道技术.该索道由驱动装置、起重链索、支架、水平托索机构、转向机构、自动张紧机构、垂直托索机构、组合托索机构和物品挂钩等组成.在广东省龙门县和江西省安远县的山地橘园实地安装此索道,链索实现了上下坡、转弯和直线的循环运行,果农站在地面可随意上载或下卸物品,最高生产率可达6.8t/h,实现了山地橘园物品省力和有效运送的目的.     

山地果园钢丝绳牵引货运机超声波避障系统

为避免山地果园钢丝绳牵引式货运机运行时碰撞穿越轨道的行人或其他障碍物,提高果园轨道货运系统的安全性和稳定性,开发了山地果园钢丝绳牵引式货运机避障系统,包括STC单片机、超声波测距、红外光电检测、无线通信、语音报警及手动控制等模块.系统设计指标为:障碍物检测距离不小于150 cm,避障成功率达到100％.系统应用试验结果表明:使用静态障碍物,上坡避障完成后货运机前端与障碍物间最小距离为100 cm,下坡避障完成后该间距为90 cm;使用动态障碍物,上坡避障完成后货运机前端与障碍物间最小距离为98 cm,最小延时为0.64 s;下坡避障完成后该间距为66 cm,最小延时为1.30s.     

山地果园机械化体系建设研究——以广东省山地果园为例

水果作为广东省重要的经济作物,其种植面积、产量、人均消费量均逐年增加。山地果园机械化对实现增产增收、促进宜居宜业,发展广东特色现代化农业具有重要意义。为此,结合对广东省山地果园所在地区典型村劳动力情况、果园情况、果园机械使用情况、果园机械需求情况等进行的详细调研,分析了广东省山地果园机械化体系建设进程中存在的机遇,并从研发单位、生产企业、推广部门、果农及维修服务等角度分析了目前存在的问题与困难,针对性地提出了广东省山地果园机械化体系建设的发展战略构想、措施和政策建议。     

侧风影响下喷头倾斜角度对雾滴飘移补偿

为研究植保喷雾作业中在不同风速和喷头倾斜角度下对水平喷雾的雾滴飘移的影响,设置3个风速水平（1、2、3 m/s）与4个喷头倾斜角度水平（0°、15°、30°、45°）进行喷雾试验,测定了不同水平的雾滴分布,以风速为0、喷头倾斜角度为0°的常规作业水平作为对照组,对垂直和水平两个方向的雾滴质量分布中心与变异系数进行分析。结果表明,垂直方向上,侧风风速与喷头倾斜角度对垂直雾滴质量分布中心的影响在±3 cm范围内整体影响较小,而侧风风速与喷头倾斜角度的增大都会使垂直方向变异系数减小,在1～3 m/s的风速下垂直方向变异系数减小的最大值分别为12.3、6.0、16.0个百分点,提高了雾滴在垂直方向上的均匀性。水平方向上,不同风速和喷头倾斜角度都会对雾滴飘移产生影响,随着喷头倾斜角度的增大,雾滴受风速的影响程度会减小,当喷头倾斜角的补偿量超过了当前风速下对雾滴的飘移量,会使雾滴飘移产生过补偿,在高风速时喷头倾斜角度的改变会带来更大的雾滴飘移改变。侧风风速与喷头倾斜角度对水平方向上变异系数会产生较大影响：随着喷头倾斜角度的增大,水平变异系数也随之增大,而风速的变化使水平变异系数呈现先增大后减小的趋势。拟合了喷头倾斜角度与风速对雾滴飘移的影响模型,并计算出在1、2、3 m/s风速条件下,最佳补偿的喷头倾斜角度分别为3°、7°、11°。该研究为植保作业中雾滴飘移改善技术提供参考。     

基于DGPS技术的水稻喷雾雾滴分布的研究

用Rhodamine-B染料与水配成1g／L的示踪溶液代替农药在水稻田喷雾，借助于荧光分光光度计计算雾滴在水稻某一区域的沉积量．结果表明：在按距离地面40cm以上和20～40、5～20cm对水稻分层时，雾滴沉积分布与各层水稻植株干物质质量成正比，在水稻植株采样质量分别为首层7．325～147．770g、中层8．767～287．933g、底层13．630～571．348g时，获得的雾滴沉积与对应的水稻植株干物质质量的比例系数分别为0．187、0．066、0．016．利用DGPS技术和GIS软件绘制出了试验稻田的雾滴沉积分布总图及不同层间的雾滴沉积分布图．     

精准喷雾控制装置的设计与制作

为了实现精准喷雾,设计并制作了一套基于51单片机的精准喷雾自动/手动两种模式切换的控制装置。在自动模式下,单片机根据现场信号输入模块提供的作物病虫害情况分别打开或关闭对应的电磁阀;手动模式下,由面板手动开关分别控制各个电磁阀打开或关闭。经田间试验测定,该喷雾控制装置能够在自动或手动模式下实现精准喷雾作业控制。     

基于Zigbee的多节点管道喷雾压力控制系统研究

喷雾压力是衡量喷雾效果的重要指标之一。为此,针对山地果园现有管道喷雾系统(简称单节点系统)不控制压力和药液量的输出或只控制药液泵出药口压力的问题,设计了一种管道喷雾多节点药液压力控制系统(简称多节点系统)。该系统以单片机为核心,在喷雾管道上部署多个Zig Bee无线压力发送节点,采用Zig Bee无线模块进行通信,监测各节点药液压力。控制系统采用比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)算法控制变频电动机的转速,从而改变药液泵的药液量输出,以控制整个喷雾管道内的药液压力。试验结果表明:该系统在0. 6～1. 6MPa的压力范围内,单节点系统节点压力方差为0. 050～0. 31,压力吻合度为62.67%～65. 93%;多节点系统节点压力方差为0. 000 70～0. 003 5,压力吻合度为98. 29%～99. 85%。研究结果解决了现有管道喷雾对药液压力缺乏有效控制的问题,提高了喷雾效果,具有较高的推广应用价值。     

基于马氏距离的荔枝图像分割设计方法

在基于颜色特征和聚类的马氏距离算法基础上，利用MATLAB软件设计了人机交互式可视化计算机图像分割程序。运用该程序，对荔枝照片进行了图像分割，分离出复杂背景下的荔枝果实图像。结果表明：该程序能较好地解决复杂彩图中目标图像的分割问题，可以消除因不慎而修改源代码的风险；通过数据分析器和滤波器能准确的对采样数据进行判断以及对含噪声的目标图像作进一步处理。     

果园管道自动顺序喷雾控制系统设计

针对密植果园或成熟果园中由于果树树冠逐渐长大使果树行距变小甚至封行,增加果树喷药难度和劳动强度、危及喷雾作业人员安全等问题,设计了一种果园管道自动顺序喷雾控制系统.该系统由喷雾给药单元、自动顺序喷雾主控器和电磁阀控制节点组成.喷雾给药单元为系统提供药液,自动顺序喷雾主控制器给电磁阀控制节点提供控制信号,电磁阀控制节点控制电磁阀的开关,通过控制果园中多个电磁阀的顺序开启和关闭,实现对果树的自动顺序喷雾.运行试验结果表明,该系统可以按照设定喷雾时间对果树进行自动顺序喷雾,不需要人工进入果园喷雾.