• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      山地果園固定管道噴霧裝置設(shè)計(jì)與性能研究

      2021-11-10 13:11:46李昕昊王鵬飛李建平邊永亮薛春林
      關(guān)鍵詞:冠層覆蓋率溫濕度

      李昕昊,王鵬飛,李建平,邊永亮,薛春林

      (河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,河北 保定 071000)

      我國優(yōu)質(zhì)果園多集中在丘陵山地地區(qū),而山地地區(qū)地形復(fù)雜,道路崎嶇,各類大中型噴霧機(jī)械很難進(jìn)入果園作業(yè)[1~4]。部分果農(nóng)仍使用背負(fù)式噴霧機(jī)進(jìn)行植保作業(yè),一方面作業(yè)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,另一方面用藥量過多造成農(nóng)藥殘留,果品質(zhì)量降低,嚴(yán)重影響我國水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5~8]。而固定管道噴霧裝置為山地果園植保作業(yè)提供了新的方向,管道噴霧裝置自20世紀(jì)80年代中期引入我國后,就得到了快速發(fā)展[9~13]。固定式管道噴霧作業(yè)效率高,霧化效果好,且受地形影響較小,并且在噴霧作業(yè)后可優(yōu)化果園內(nèi)微域環(huán)境進(jìn)而改善果樹生長條件。

      李民宇等[14]設(shè)計(jì)了1套管道順序噴霧架,并在柚子園中對(duì)其噴霧有效性進(jìn)行了田間試驗(yàn),為果樹病蟲害防治減量施藥提供了新的方法。王輝等[15]設(shè)計(jì)了1種果園管道自動(dòng)順序噴霧的電控系統(tǒng),通過控制果園內(nèi)電磁閥的開啟順序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)順序噴霧,不需要人工進(jìn)入果園作業(yè)。李懷有[16]設(shè)計(jì)了1種果園微灌與管道施藥復(fù)合系統(tǒng),該系統(tǒng)可針對(duì)多目標(biāo)作業(yè),具有節(jié)水省藥的效果。宋淑然等[17]針對(duì)果園管道噴藥系統(tǒng)非線性、大時(shí)滯特性,采用自整定模糊PID控制算法,以實(shí)現(xiàn)果園管道噴霧系統(tǒng)中對(duì)于藥液壓力的控制。吳偉鋒等[18]針對(duì)現(xiàn)有山地果園管道噴霧系統(tǒng)噴霧壓力問題,設(shè)計(jì)了1種多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),以單片機(jī)為核心,采用ZigBee模塊進(jìn)行通信,監(jiān)測(cè)各節(jié)點(diǎn)管道內(nèi)藥液壓力。代秋芳等[19]研究了果園山地管道噴霧壓力和孔徑對(duì)霧滴粒徑參數(shù)的影響,對(duì)霧滴參數(shù)進(jìn)行了多元線性回歸分析,建立了霧滴參數(shù)模型。Agnello等[20]針對(duì)密植蘋果園設(shè)計(jì)了1種基于PE管道以及連接在管道上的噴頭構(gòu)成的固定管道噴霧系統(tǒng)。綜合上述文獻(xiàn),現(xiàn)有的山地果園管道噴霧系統(tǒng)研究多集中在固定式管道施藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施藥控制技術(shù)的探討上,而本試驗(yàn)則設(shè)計(jì)了1種由果樹內(nèi)膛向外噴藥的固定管道噴霧裝置,研究了山地果園管道固定噴霧裝置對(duì)高紡錘形蘋果園的施藥效果以及施藥過程中果園內(nèi)微域環(huán)境的變化情況,為山地果園噴霧作業(yè)提供技術(shù)參考。

      1 果園山地固定管道噴霧裝置構(gòu)成及原理

      1.1 裝置的構(gòu)成

      山地固定管道噴霧裝置主要由噴霧供給單元、噴霧單元和控制機(jī)構(gòu)組成,如圖1所示。噴霧供給單元為噴霧系統(tǒng)提供恒壓藥液,由藥液池、自動(dòng)配液泵、霧化主機(jī)和田間管網(wǎng)組成。噴霧單元由高壓PE管、噴霧架、高壓噴頭(GP—S3010)組成??刂茩C(jī)構(gòu)由手持遙控器、分路控制閥和其內(nèi)部控制元件構(gòu)成。

      1.2 工作原理

      每行果樹立不銹鋼管作為噴霧管架,地頭、地尾各立1桿,中間均勻立2桿,高度為4 m。在果樹樹干上布置下垂管路,下垂管路螺旋盤在果樹上,單棵果樹下垂管路布置4個(gè)噴頭,最底層噴頭距地面0.5 m,其余噴頭沿管路均勻布置,如圖2所示。

      田間噴霧時(shí),通過手動(dòng)遙控器打開開關(guān),運(yùn)行霧化主機(jī),壓力調(diào)至50 bar,清水與藥液通過自動(dòng)配液泵進(jìn)行在線混藥,混合后的藥液通過霧化主機(jī)的處理,經(jīng)過高壓PE軟管輸送到噴頭處,并通過控制閥控制不同管路的運(yùn)行。

      2 試驗(yàn)材料與方法

      2.1 試驗(yàn)材料

      水敏紙(重慶六六山下植??萍加邢薰荆患す鈷呙鑳x(EPSON PERFECTION 1670); 溫濕度測(cè)量儀(精創(chuàng)RC-4);風(fēng)速測(cè)試儀(?,擜S856S);秒表。

      2.2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

      2.2.1 試驗(yàn)環(huán)境 果園山地固定管道噴霧試驗(yàn)于2020年10月11日在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)曲陽縣果樹試驗(yàn)站標(biāo)準(zhǔn)果樹示范基地進(jìn)行(北緯38°40′46″,東經(jīng)114°42′57″),果樹為6年生蘋果樹,品種為‘國光’。該果園采用矮砧密植的果樹栽培模式,果樹冠層形狀為紡錘形,株距 1 m,行距 3.5 m,樹高 3.5 m,試驗(yàn)前環(huán)境溫度為24.2 ℃,試驗(yàn)前環(huán)境濕度為40%,環(huán)境風(fēng)速為 0.22 m/s。

      2.2.2 采樣布置 固定管道噴霧試驗(yàn)區(qū)內(nèi)共7行試驗(yàn)用果樹,每行選取3棵果樹作為試驗(yàn)樣本,試驗(yàn)樣本選取過程中,盡量選取每行中間位置,且每隔1棵進(jìn)行取樣,防止樣本過近互相干擾,影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為測(cè)量出管道噴霧霧滴的穿透性能以及霧滴附著效果,按照果樹冠層形狀布置水敏紙。根據(jù)試驗(yàn)果樹冠層直徑和形狀(如圖2所示),將果樹冠層分為上、中、下3層,3層的平均冠層直徑為0.8 、1.6、2.1 m,下層距地平均高度為0.7 m,每層之間的平均距離為1.1 m。在每個(gè)截面的東、南、西、北4個(gè)方位均布置水敏紙,由于試驗(yàn)果樹冠層形狀呈紡錘形,上層冠層直徑小,向下冠層直徑逐漸增大,因此布置水敏紙時(shí),下層每個(gè)方位分外中內(nèi)布置,中層每個(gè)方位分中內(nèi)布置,上層每個(gè)方位只在冠層內(nèi)部布置,布置點(diǎn)如圖3所示。上述冠層內(nèi)部距樹干0.2 m,中部距樹干0.6 m,外部距樹干1.0 m。

      2.2.3 試驗(yàn)過程 固定管道噴霧試驗(yàn)區(qū)內(nèi)共7行試驗(yàn)用果樹,試驗(yàn)過程中噴霧20 s關(guān)閉第1行閥門,同時(shí)根據(jù)五點(diǎn)取樣法在第1行內(nèi)選擇取樣點(diǎn),每個(gè)取樣點(diǎn)距地面1.5 m,用溫濕度儀測(cè)量試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的溫濕度值并進(jìn)行記錄,試驗(yàn)過程作業(yè)圖如圖4所示。第2行噴霧40 s,以此類推最后1行噴霧時(shí)間140 s,并及時(shí)記錄每1行的溫濕度值。噴霧完成后分別采集每行的水敏紙。

      圖4 管道噴霧作業(yè)圖Fig. 4 Pipeline spray operation diagram

      將采集好的水敏紙,利用激光掃描儀進(jìn)行掃描處理,通過Image-master軟件進(jìn)行霧滴信息后處理,經(jīng)過框選提取水敏紙、調(diào)節(jié)霧滴背景像素、霧滴背景剝離、霧滴反選、降噪篩選干擾因子等過程最后統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如圖5所示。提取結(jié)果中的霧滴體積中值直徑和霧滴覆蓋率進(jìn)行匯總分析。

      圖5 數(shù)據(jù)處理Fig. 5 Data processing

      3 試驗(yàn)結(jié)果分析

      3.1 霧滴附著情況分析

      3.1.1 霧滴覆蓋率分析 為探究固定管道噴霧霧滴附著情況,從霧滴分析軟件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中提取出霧滴沉積覆蓋率,將上中下冠層的覆蓋率均值進(jìn)行處理,如圖6所示。

      圖6 覆蓋率分布Fig. 6 Distribution of coverage rate

      分析圖6中的數(shù)據(jù),5次試驗(yàn)中各冠層的霧滴沉積覆蓋率隨噴霧時(shí)間的增加,覆蓋率逐漸增加,時(shí)間每增加20 s覆蓋率增值分別為50.91%、32.41%、39.67%、14.54%、3.22%、1.07%,當(dāng)噴霧時(shí)間100 s期間后,霧滴沉積覆蓋率增加變緩,到100 s時(shí)霧滴沉積覆蓋率達(dá)到33.47%,滿足藥液在果樹上的覆蓋率要求[21],為了達(dá)到節(jié)水節(jié)藥,保護(hù)環(huán)境的目的,將噴霧時(shí)間100 s定為管道噴霧設(shè)備作業(yè)時(shí)間。

      3.1.2 霧滴穿透冠層性能 由于果樹冠層為紡錘形,下層冠層直徑大,且管道噴頭布置在冠層內(nèi)側(cè),因此對(duì)果樹外部霧滴沉積效果要求較高,分析霧滴穿透冠層的性能能夠有效判斷管道噴霧設(shè)備噴霧性能。選取第100 s試驗(yàn)下層外部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到噴霧結(jié)果,如圖7所示。

      圖7 下層外部霧滴沉積覆蓋率Fig. 7 Deposition coverage of the lower and external fog droplet

      由圖7可知,對(duì)于外部冠層霧滴沉積覆蓋率均集中在30%,表明固定管道噴霧設(shè)備對(duì)于下層較厚冠層的穿透性能良好,霧滴可穿透冠層附著在外側(cè)靶標(biāo)[21]。

      3.1.3 垂直方向冠層霧滴沉積 為探究霧滴在果樹垂直方向冠層內(nèi)部分布情況,并根據(jù)噴頭布置方向,選取100 s上、中、下冠層內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,噴灑的果樹冠層霧滴沉積覆蓋率及霧滴上、中、下3層的變異系數(shù)如表1所示。固定管道裝置作業(yè)后,靶標(biāo)果樹冠層垂直方向上的平均霧滴沉積覆蓋率上層>中層>下層,分析原因?yàn)殪F滴由噴頭噴出后,受重力場的影響下層霧滴沉積覆蓋率大。上、中、下冠層的變異系數(shù)分別為11.21%、13.24%、12.56%,參考文獻(xiàn)[22]中的變異系數(shù)值,固定管道噴霧裝置霧滴分布在垂直方向上施藥均勻。

      表1 果樹垂直方向霧滴分布Table 1 Vertical droplet distribution of fruit trees

      3.1.4 霧滴沉積分布均勻性 對(duì)果樹冠層霧滴沉積整體分析,上、中、下截面內(nèi)部冠層以及不同方位的霧滴沉積覆蓋率如表2所示,并選擇下層數(shù)據(jù)做折線圖如圖8所示。

      表2 各冠層霧滴沉積覆蓋率Table 2 Droplet deposition coverage rate of each canopy %

      圖8 下層各方位霧滴沉積覆蓋率分布Fig. 8 Distribution of fog droplet deposition coverage rate in different directions of the lower layer

      分析各冠層不同方位的霧滴沉積覆蓋率(見表1),不同方位的霧滴沉積覆蓋率相差較大,各冠層不同方位最大偏差分別為80.69%、88.86%、83.39%,分析其原因是由于管道螺旋盤在樹干上,噴頭均勻布置在管道上,噴頭的霧化角度無法輻射到背面方向,導(dǎo)致霧滴沉積覆蓋率在某一個(gè)方位上小于10%,后續(xù)研究中需要調(diào)整噴頭及管道在樹干上的布置方式,使霧滴沉積在各個(gè)方向上都均勻沉積。

      3.2 果園微域環(huán)境變化分析

      固定管道噴霧設(shè)備與傳統(tǒng)噴霧機(jī)的不同在于管道噴霧可對(duì)果園整體作業(yè),在防治果樹病蟲害的同時(shí)改變果園內(nèi)部微域環(huán)境,噴霧作業(yè)過程中果園內(nèi)部溫濕度變化如圖9所示。

      圖9 溫濕度變化曲線Fig. 9 The change curve of temperature and humidity

      由圖9可知,試驗(yàn)開始前的溫度為24.2 ℃,濕度為40%,試驗(yàn)開始后第1次結(jié)果顯示,溫度明顯下降,濕度明顯上升,在后續(xù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中溫度逐漸下降,最大降幅為7.2 ℃,濕度逐漸上升,最大升幅為21%。因此可通過固定管道噴霧設(shè)備改變果園內(nèi)部微域環(huán)境,夏季降溫,冬季加濕,溫濕度的良好控制可以使光合作用的效率提升,收成產(chǎn)量穩(wěn)定提升。

      4 結(jié)論

      為探究由果樹內(nèi)膛向外噴藥的固定管道噴霧裝置在高紡錘形蘋果園內(nèi)的作業(yè)性能,分別分析了噴霧試驗(yàn)后的蘋果樹上霧滴沉積效果以及果園內(nèi)微域環(huán)境的變化:

      (1)霧滴可穿透冠層附著在外側(cè)靶標(biāo),果樹下方冠層霧滴沉積覆蓋率均集中在30%,固定管道噴霧設(shè)備對(duì)下層較厚冠層的穿透性能良好。

      (2)在垂直方向,上、中、下冠層霧滴沉積密度變異系數(shù)分別為11.21%、13.24%、12.56%,固定管道噴霧裝置霧滴分布在垂直方向上施藥均勻。

      (3)測(cè)量噴霧后果園內(nèi)環(huán)境溫濕度,溫度最大降幅為7.2 ℃,濕度最大升幅為21%,果園微域環(huán)境溫濕度變化明顯,因此可通過固定管道噴霧設(shè)備改變果園內(nèi)部微域環(huán)境,控制果園內(nèi)部溫濕度。

      猜你喜歡
      冠層覆蓋率溫濕度
      民政部等16部門:到2025年村級(jí)綜合服務(wù)設(shè)施覆蓋率超80%
      基于低空遙感的果樹冠層信息提取方法研究
      基于激光雷達(dá)的樹形靶標(biāo)冠層葉面積探測(cè)模型研究
      我國全面實(shí)施種業(yè)振興行動(dòng) 農(nóng)作物良種覆蓋率超過96%
      溫濕度控制器在回收砂冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用
      安徽省淮南森林冠層輻射傳輸過程的特征
      基于DSP的多路溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
      基于溫濕度控制的天氣預(yù)測(cè)裝置
      電子制作(2018年11期)2018-08-04 03:26:02
      施氮水平對(duì)冬小麥冠層氨揮發(fā)的影響
      蒸發(fā)冷卻溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用
      柳河县| 山阳县| 宿松县| 潢川县| 长宁县| 都安| 得荣县| 库车县| 峨边| 康乐县| 集贤县| 庐江县| 嘉定区| 丰原市| 临潭县| 彭水| 丽水市| 平阳县| 永兴县| 古蔺县| 赤壁市| 湾仔区| 祁门县| 桓仁| 五指山市| 林芝县| 谷城县| 安阳市| 莱西市| 沧源| 石狮市| 宕昌县| 绵阳市| 利辛县| 会宁县| 蕉岭县| 泰宁县| 凌云县| 枣庄市| 西和县| 阳城县|