果园空气变量喷雾器

 

在中国各地的果园大部分都是密植的，并形状各异，不同生长时期的果树枝叶繁密程度不同，在生长期内，叶面指数由0持续上升至最大值，传统的纯液力喷雾器很难在树体内部沉积，造成叶片茂密的树冠层，早期稀疏林冠内易引起雾滴飘失。

常规的果园喷雾器由于浓密的雾滴很难穿透树冠，而风助送雾滴可增加果树树冠层的穿透性和沉积分布。与此同时，风送喷射器利用气流辅助技术对靶冠进行逆向沉积，实现逆流效应。同时，气流进一步粉碎雾滴，同时将扰动叶冠内的枝叶，使雾滴沉积到目标冠层内，提高了雾滴在靶冠内的渗透能力、叶背的沉积量、沉积分布均匀，提高了害虫防治效果。20世纪60年代，联合国粮农组织在世界范围内推广了空气喷雾技术，中国于1980年代开始推广应用，取得了良好的防治效果[32]。但是，在实际果园中，同一株植物的冠层在不同的成熟期枝条的茂密程度不同，对风量的要求也有所不同。常规的风送式喷雾器不能根据枝叶稀疏度来调节风量，导致不同生长周期的目标冠层风不足或过量，这就导致雾滴难以有效沉积于靶冠层。

风量变送器能根据果树的不同生长周期和冠层枝稠密程度，实时调节风速和风量，确保目标冠层有效地改善喷雾质量。我国已研制出多种类型的变数式喷雾器。

园内自动仿形变量喷雾器。

精确施药是通过传感器检测技术获得作物冠层信息的必要条件，国内外学者对传感器检测技术做了许多研究。在翟长期等[22]中，研究了树状喷射物的外形轮廓检测方法，研制了一种基于超声波传感器的靶体外形轮廓检测测试平台； Lee等[39], Tellaeche等[40]，Feyaerts等[41]采用了多光谱成像传感检测技术，识别出不同性状的杂草。近几年来，由于检测精度高，激光传感器在农业上的应用日益广泛[42]，超声波、图像传感技术也为可变喷雾提供了实现手段[43]。

为了进一步提高杀虫剂的利用率，减少喷雾作业的自动化和精确度，减少农药用量，国内科研机构开展了技术攻关。2013根据该公司生产的自动对靶喷雾器和自走履带式风送式果园变量喷雾器，中国农业大学联合无锡市中波机械制造有限公司，开发成功的果园自动仿形变量喷雾器(见图1)，该仪器利用 LiADR激光传感器对树冠进行实时扫描，获得树冠特征信息，利用林冠分割模型和变量决策算法对风机风量和喷头的流量进行实时调节(图2)，从而实现自动模拟变量喷射。以下是具体的实现过程：

 

采用 LiADR激光传感器在扫描设备两侧不间断检测果树树冠层，在处理采集的点云信息时，控制系统根据果树树冠层边界，树冠的密度和体积特性将其划分为许多树冠单位[29]，根据机箱容积和喷量要求调整电动机和电磁阀 PWM占空比[44]，对电动风扇的出风和喷头的喷量进行实时控制。垂直沉积器的分布为仿形结构，沉积的每一个冠层单元均布均匀，比有向风送喷雾器能使药量下降45.7%，而雾滴和地面流失率分别下降23.2%和67.4%[45]。

本机具在成熟的自动对靶、变风量技术的基础上，对植株进行树冠特征创新实现了仿形变量喷雾，提高了农药的利用率，为果园精确喷药提供了新的设计、新思想、新结构。