[发明专利]一种基于雾滴云模拟的喷雾仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及喷雾方法，尤其一种基于雾滴云模拟的喷雾仿真方法。 

背景技术

为了保障粮食的稳产增产，务农人员在田间往往采用粗犷式植保喷雾作业方式，使大量的化学药剂不能准确的施用于作物靶标上，过量的化学药剂带来严重的环境及食品安全问题。 

中国农业大学何雄奎等人就“测定喷雾技术参数对喷雾效果的影响”这一问题在实验室环境下做过大量研究，实验证明了扇形喷头的喷雾技术参数对喷雾效果的影响，特别是对雾滴的抗漂移性具有显著的影响。 

大型行业软件Ansys Fluent包含了粒子仿真模拟系统，国内外都有学者运用该软件经行雾滴的仿真以辅助喷雾机设计，但是由于该系统的局限性不能够结合实际作业对象及作业环境，因此应用往往受到限制。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于雾滴云模拟的喷雾仿真方法，通过模拟实际农田作业复杂环境，建立虚拟喷雾仿真系统，能提供喷雾作业多项可视化作业指标分析，并以雾滴有效沉积率为目标函数，优化喷雾系统中各项技术参数，从而为实际植保作业过程提供一定的参考。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

本发明方法的步骤如下： 

1）应用三维立体相机获取植株体三维点云数据，并通过点云删减方法及坐标变换处理，模拟实际作物植株； 

2）在确定喷头型号、喷头坐标及喷雾技术参数条件下，通过拉格朗日轨迹描述算子描述喷雾雾滴粒子运动轨迹； 

3）设计一种喷雾雾滴粒子运动轨迹与植株点云相交算法，判别雾滴落在植株体上与否并计算其落点位置； 

4）依据喷雾作业速度要求，不断变化喷头空间坐标完成动态模拟，直至达到停止条件后输出雾滴沉积率并优化喷雾高度。 

AB+AC-BC＜2AD 

所述不断变化喷头空间坐标完成动态模拟，能够模拟动态喷雾过程，对喷头位置依据喷雾作业速度要求进行变化，达到停止条件即完成要求的仿真步数Maxstep后，计算该作业高度条件下喷头的喷雾沉积率，通过多次模拟结果比较，实现喷雾高度参数的优化，雾滴乘积率的计算公式如下： 

C=Σj=1pΣi=1nNij1mijΣj=1pΣi=1nNijmij]]>

其中C为雾滴沉积率；为雾滴标识向量，落在植株上值为1，落在地面上值为0，N_ij为所有雾滴标识向量值均为1，m_ij为雾滴标识号对应的雾滴质量。 

本发明具有的有益效果是： 

本发明能提供喷雾作业可视化作业指标分析，并以雾滴有效沉积率为目标函数，获得的了最优喷雾作业高度，从而为减少实际植保作业过程中农药使用量提供一定参考。 

附图说明

图1表示本发明的具体实现流程图。 

图2是三维相机采集植株点云原图。 

图3是经过删减及坐标变换后的植株点云图。 

图4是动态喷雾效果图。 

图5是喷雾高度与雾滴沉积率关系图。 

具体实施方式