[发明专利]航空施药中药雾分布与飘移趋势遥测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及有害物质监测技术领域，尤其涉及一种航空施药中药雾分布与飘移趋势遥测系统方法。

背景技术

航空施药过程中的农药飘移是农药污染环境的重要因素之一。农药飘移是指施药过程中或施药后一段时间，在非控制条件下，农药雾滴或颗粒在空中从靶标区迁移到非靶标区的一种物理运动，农药飘移包括蒸发飘移和随风飘移。前者由农药有效成分的挥发性造成，而后者主要是指雾流中的细小雾滴被气流携带出靶标区后消失或再沉降的过程。雾滴的飘移总是不可避免地随着喷雾作业发生，几乎在所有的喷雾作业过程中，都存在一定程度的农药飘移。航空施药中的药雾受风速、飞机翼尖涡流、飞行高度、飞行速度等因素的影响，部分药雾甚至会漂到几公里以外。漂移现象严重影响着施药效果和自然环境：(1)如果采用均匀巡回喷洒方式，则可能造成喷洒药量的不均匀现象，某些区域未受药，而某些区域受药过量。在一定程度上造成了农药的浪费和施药效果的不完整。(2)大部分农药具有毒性，或在降解后产生毒质和温室气体。当人眼不可见的气化药雾云团漂移到喷洒区域以外时，将会污染水质、健康植被、森林，产生温室气体，对环境造成不可估量的影响。(3)药雾会在未知情况下漂移到居民区，对居民健康造成危害。农药经口、吸呼道或接触而大量进入人体内，可能造成急性或慢性中毒。

目前的施药作业中，常用在地面铺设油敏纸和水敏纸的方法(Visual and Image System Measurement of Spray Deposit s using Water-sensitive Paper，Applied Engineering in Agriculture.2003，19(5)：549-552)，对雾滴进行采样，通过图像处理算法获得药雾覆盖范围、雾滴大小等信息，从而把握喷洒作业情况。

对于空气中的残留农药检测，目前多采用吸附法，即待测空气经大流量的气体取样器抽取后通过玻璃纤维滤膜或由吸附剂组成的吸附柱后，再用有机溶剂使其洗脱，经浓缩后在仪器上测定。如李成泉等人用此方法(密闭空间药雾浓度场分布及可视化研究，江苏大学硕士学位论文，2009)，利用在温室不同位置布设多个大气采样器的方式，对药雾浓度分布和飘移情况进行了研究。

在地面铺设油敏纸和水敏纸的方法虽可获得药雾覆盖范围、雾滴大小等信息，但具有如下缺陷：

(1)仅可获得地面某区域的受药水平，不能全面反映药雾在空中的飘移情况；

(2)实效性较差；

(3)不能获得浓雾的浓度和成份；

(4)无法探测始终悬浮在空中的微小雾滴。

气体采样器法虽可对空气中的农药进行监测，但具有如下缺陷：

(1)仅可对采集的气体进行分析，不能全面反应药雾的分布情况；

(2)不能进行实时、连续监测；

(3)采样和前处理过程复杂、费时、费力；

(4)对高空农药药雾难以完成取样分析。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够全面反应药雾在空中的飘移情况、实时性强、可以获得浓雾的浓度和成分的航空施药中药雾分布与飘移趋势遥测系统及方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种航空施药中药雾分布与飘移趋势遥测系统，该系统包括：

采集模块，用于采集探测区域的红外光辐射，并使其入射到光学模块；光学模块，用于根据入射的红外光辐射，获得分布有药雾云团的探测区域的红外成像光谱，并将所述红外成像光谱发送至处理模块；处理模块，用于对所述红外成像光谱进行特征分析，识别所述药雾云团，反演所述药雾云团的浓度图像，并根据所述浓度图像预测药雾飘移趋势。

优选地，所述光学模块进一步包括：迈克尔逊干涉仪，用于将入射的红外光辐射分离为两束相干光并输出，所述两束相干光的光程存在设定差值；面阵红外探测器，用于感应所述迈克尔逊干涉仪输出的两束相干光。

优选地，所述迈克尔逊干涉仪进一步包括：分束器，用于将入射的红外光辐射分离为两束相干光；反射镜组，包括两个静止的反射镜以及一个运动的反射镜，用于使所述两束相干光的光程出现设定的差值，所述运动的反射镜匀速运动。

优选地，所述采集模块的采集范围可调。

本发明还提供了一种航空施药中药雾分布与飘移趋势遥测方法，该方法包括步骤：

S1.采集探测区域的红外光辐射；

S2.根据入射的红外光辐射，获得分布有药雾云团的探测区域的红外成像光谱；