[发明专利]一种植保机械喷雾作业雾滴沉积量在线检测系统及方法

说明书

本发明公开一种植保机械喷雾作业雾滴沉积量在线检测系统及方法，该系统由数据处理模块、数据采集器、温度传感器、空间叉指式电容传感器、通讯模块、定位模块、电源模块和控制端等部分组成。本发明提供了一种具有三维结构的空间叉指式电容传感器，其能够输出与雾滴沉积量成正比的电压数据，并提供了一种雾滴沉积量参数检测的具体方法和步骤，雾滴沉积量在线检测系统的数据处理模块通过数据采集器获取并处理空间叉指式电容传感器输出的电压数据，并经由通讯模块传输至控制端。该检测系统及方法具有在线检测植保机械喷雾作业雾滴沉积量参数的功能，同时具有适应性强、响应快、检测精度高等优点，为植保机械喷雾作业的调控提供可靠的依据。

技术领域

本发明属于智能化机械领域，具体是一种植保机械喷雾作业雾滴沉积量在线检测系统及方法，即结合无线传感器网络技术与雾滴沉积量传感器，从而实时检测雾滴沉积量数据。

背景技术

随着智能化精准农业技术的研究发展，精准施药技术已经广泛应用于农作物病虫害防止。在大田、森林、果园等环境的喷雾作业中，药液在植株表面的沉积特性直接影响到病虫害的防治效果。雾滴沉积效果的测量一般通过传统检测方法如水敏纸、器皿采样等完成，从而实现对喷雾效果的衡量。

目前，雾滴沉积量的测量方法有着色法、洗脱法、水敏纸法、集槽法和图像处理方法等。近年来，部分研究者将水敏纸检测方法与图像处理技术相结合，主要工作步骤是：先将水敏纸贴附于植株的叶面的正反面，然后在进行喷雾作业后，收集水敏纸，利用图像处理方法对沉积在水敏纸上的雾滴进行分析计算。但是该方法存在测量成本高，布置速度慢，对雾滴运动干扰大等问题。而且Fox等(2003)研究比较了基于水敏纸的图像处理和视觉两种检测方法，对比结果表明当雾滴覆盖率大于40％时，测量结果不可取。

公告号CN106442235A的专利文献公开了一种农药雾滴沉积与蒸发检测装置及方法；该检测装置包括：共平面插指式电容器、高频振荡器、信号瞬时周期检测模块和数据处理模块。该农药雾滴沉积与蒸发检测装置的检测方法：利用高频振荡器跟踪共平面插指式电容器并输出频率可变的高频振荡信号，通过信号瞬时周期检测模块进行采集并发送给数据处理模块进行处理。相对于上述专利，本发明设计并采用一种适应性强、响应快、精度高的新型空间叉指式电容传感器，能够获取精度更高的雾滴沉积量数据；并且本发明提供的基准电压、环境温度、以及雾滴沉积量检测方法能够消除不同雾滴粒径、不同药液剂型以及环境温度造成的影响。

公告号CN104596567A的专利文献公开了一种药液地面沉积均一性测量方法及系统。该测量系统通过将传感器节点设备与自组网无线传感器网络相结合，实现对喷洒区域内药液雾滴沉积量的自动实时采集，并通过计算机对雾滴沉积量的统计分析得到喷洒区域药液沉积均一性的评价；但是该专利并没有提供详细的雾滴沉积感应传感器结构设计方案。本发明设计了一种适应性强、响应快、精度高的空间叉指式电容传感器，能够获取精度更高的雾滴沉积量数据；并提供了具体的基准电压、环境温度、以及雾滴沉积量检测办法。

小型喷雾植保机具作业的方式日益发展，而上述几种雾滴沉积量测量方法存在操作繁琐、工作量大、不能实时检测等缺点，同时也会受到各种外界环境因素的影响，最终导致测量结果存在很大误差。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种植保机械喷雾作业雾滴沉积量在线检测系统及方法，即结合雾滴沉积量传感器和无线传感器网络技术完成数据的采集；设计并采用一种适应性强、响应快、精度高的新型空间叉指式电容传感器，实现了不受外界因素影响的高精度雾滴沉积量在线检测。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：