[发明专利]一种航空施药沉积质量检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种航空施药沉积质量检测系统及方法。

背景技术

航空施药中，雾滴的地面沉积特性(如覆盖率、雾滴粒径分布、漂移距离等)直接反应航空施药的质量。航空施药应用研究中，主要依靠获取、分析雾滴的地面沉积特性信息来优化航空施药设备和技术方案。当前，航空施药雾滴的地面沉积特性获取手段主要利用在地面铺设水敏纸的方法(A portable scanning system for evaluation of spray deposit distribution，Computers and Electronics in Agriculture.76(2011)：38-43)，对沉积雾滴进行采样，然后利用图像处理方法获得采样点的雾滴覆盖率、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。

利用水敏纸方法进行地面沉积特性分析的具体实施步骤是：在飞机将要经过的喷施区域按照一定间距(一般2～5米)安装固定水敏纸用水平托盘，在托盘上放置水敏纸，并对水敏纸按照所在位置编号；飞机飞过后，收集水敏纸，回到实验室利用扫描仪逐张扫描水敏纸，并将水敏纸图像存储为图片文件；利用专用图像分析软件分析水敏纸图像，生成地面沉积特性数据文件。该种方式具有如下显著缺陷：

1、雾滴地面沉积特性数据不连续。雾滴地面沉积特性数据的连续性对分析研究航空施药过程中的雾滴沉积规律、施药机喷嘴效果等具有非常重要的意义。因一般以一定间距在飞机喷幅范围内放置水敏纸样点(规格尺寸一般为76mm*26mm)，所以样点与样点之间的沉积特性没有被检测到，沉积特性数据连续性差。虽然通过减少水敏纸放置间距、提高样点密度的方式弥补采样不连续带来不足，但因水敏纸单张成本较高(一般每张人民币8-10元)，通过增加样点密度的方式会显著增大实验成本。另一方面，增加样点密度的方式仍无法获取完整意义上的连续地面沉积特性数据。

2、实验过程繁琐、占用大量人力和时间，便捷性差。实验开始前，首先要根据风向、飞机航道选择水敏纸布设区域，然后量取样点间距，安装水敏纸支架，再放置水敏纸。实验完成后再收集水敏纸、逐张扫描水敏纸图像，并分析，整个过程较为繁琐，需要多人配合进行。

3、操作要求较高，误操作导致的数据误差难免。因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。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种航空施药沉积质量检测系统及方法，本发明能够较为方便地获取航空施药沉积质量。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种航空施药沉积质量检测系统，包括：航空喷洒装置、雾滴收集装置、光谱采集装置和雾滴沉积特性分析装置；

所述航空喷洒装置中盛放有混合荧光示踪剂的施药溶液，用于向预设区域喷洒施药溶液；所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为预先设定；

所述雾滴收集装置为铺设在所述预设区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；所述连续带状介质用于收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值；

所述光谱采集装置用于对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，所述光谱采集装置具体包括照射光源、光谱采集设备，以及介质支撑和滚动设备；

其中，所述介质支撑和滚动设备用于将收集完施药溶液的连续带状介质进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

所述雾滴沉积特性分析装置用于对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

进一步地，所述连续带状介质的长度由航空施药风速、飞机飞行高度、风向与航向夹角以及预留长度确定：

L＝β₁f(v)·β₂f(h)·β₃f(θ)+L₀

其中，L为连续带状介质的长度，v为航空施药风速，h为飞机飞行高度，θ为风向与航向的夹角，L₀为预留长度，β₁、β₂、β₃为调节系数。