[发明专利]航空施药药液沉积参数监测系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种航空施药药液沉积参数监测系统及方法，系统包括：航空喷洒装置、传感器监测节点、数据汇集设备和系统管理计算机；其中，航空喷洒装置中盛放有荧光示踪剂和施药溶液的混合溶液，用于向目标区域喷洒混合溶液；传感器监测节点用于收集航空喷洒装置喷洒的混合溶液的雾滴，根据雾滴中的荧光示踪剂在预设波段的激发光源照射下发出的荧光，获取雾滴荧光图像，并将雾滴荧光图像通过数据汇集设备发送给系统管理计算机；系统管理计算机用于对雾滴荧光图像进行处理，获取各雾滴荧光图像对应的雾滴沉积参数。本发明实施例操作便捷、连续性好、采集效率高、采集结果精确，且实时性强，可以快速获取、分析雾滴沉积参数的变化过程。

技术领域

本发明实施例属于智能农业技术领域，更具体地，涉及一种航空施药药液沉积参数监测系统及方法。

背景技术

在航空植保作业的施药过程中，药液雾滴的地面沉积特性，如雾滴覆盖率、雾滴粒径大小和分布、漂移距离、沉积率等直接影响病虫害的最终防治效果。因此，获取并分析雾滴的地面沉积特性信息为优化航空施药设备和技术方案提供了依据。

当前，航空施药雾滴的地面沉积特性获取方法主要包括着色法和洗脱法。其中，着色法是通过在地面铺设水敏纸，对沉积雾滴进行采样，利用数字图像处理方法获得采样点的雾滴覆盖率和雾滴粒径分布，进而间接计算出喷施区域的施药覆盖率、粒径分布以及漂移距离等。洗脱法是利用雾滴采集卡承接带有示踪剂的混合溶液，然后用一定量的溶剂对收集器进行洗脱制成样本溶液。最后使用光谱分析仪器测量样本溶液中示踪剂浓度，从而反演农药浓度，计算雾滴沉积量。

然而上述两种方法都存在以下缺点：1、缺少对雾滴的沉积过程的实时监测。水敏纸和雾滴采集卡等放置在实验区域后，需要等待航空喷洒完成该区域喷洒且雾滴完全降落地面后才收取，样本带回实验室进行分析，通过对各样点雾滴沉积量统计评定施药的均一性。可见，从喷洒完成到得到均一性数据，时间滞后较大，且中间需要许多人工操作。而智能化的无人机施药装备需要无人机喷药机能够根据地面的药液沉积效果实时进行喷药器械参数的调整，来达到最优施药效果。这迫切需要一种实时性较强的、全程自主化的沉积监测系统。2、实验过程繁琐、操作要求较高、占用大量人力和时间、便捷性差。实验开始前要根据风向和飞机航道选择雾滴收集样本点的布设区域，然后量取样点间距，安装雾滴收集样本点的支架，再放置雾滴收集器。实验完成后再收集样本，分析雾滴沉积特性。其中洗脱荧光试剂过程繁琐，需要多人配合进行，并且依赖于昂贵的光学分析仪器。而水敏纸对水和油极为敏感，实验时需戴胶皮手套操作，稍有不慎，即在水敏纸上留下印记，对实验数据造成直接影响。

现有技术中有基于红外光辐射方式对航空施药过程农药漂移特性进行监测，但其主要用于获取雾滴的空中漂移特性，无法实时捕获和分析雾滴的地面沉积特性。还有通过雾滴沉积引起极板电容器电容值的变化，采集电流或者电压的变化信号，实现对电容器上覆盖的雾滴量进行测量。虽然反映雾滴沉积量，但测量准确性较低，且容易受溶液介电性能等因素的影响，也无法对喷雾雾滴分布覆盖率和雾滴尺寸等信息的感知测量。

综上所述，现有的航空施药药液沉积参数监测方法缺乏实时性，过程繁琐、操作要求高、检测参数单一、准确度低。

发明内容

为克服上述现有的航空施药药液沉积参数监测方法缺乏实时性，过程繁琐、操作要求高、检测参数单一、准确度低的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种航空施药药液沉积参数监测系统及方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种航空施药药液沉积参数监测系统，包括：

航空喷洒装置、传感器监测节点、数据汇集设备和系统管理计算机；

其中，所述航空喷洒装置中盛放有荧光示踪剂和施药溶液的混合溶液，用于向目标区域喷洒所述混合溶液；