[发明专利]基于植株冠层孔隙率的空间雾滴沉积量测量与评价方法

说明书

本发明涉及一种基于植株冠层孔隙率的空间雾滴沉积量测量与评价方法，将植株冠层分为若干层，在层与层之间的间隔处放置隔板，隔板上均匀且尽可能多地放置水敏纸，将植株定速穿过流量恒定的喷雾构架，统计分析水敏纸沉积数据，得出雾滴单位面积沉积量，与隔板的面积相乘，得到第n层隔板的沉积总量，即植株冠层的第n层穿透量，第n‑1层隔板与第n层隔板的沉积量的差值即为第n层植株冠层的沉积量，反映了雾滴在第n层植株冠层的沉积状况，第n层的隔板沉积总量占第n‑1层隔板沉积总量的百分比反映出雾滴在植株冠层的穿透状况，利用高斯过程回归得出各层孔隙率与沉积百分比的关系，可以为研究植株冠层内部雾滴穿透以及沉积分布提供重要依据。

技术领域

本发明属于植保喷雾技术领域，涉及基于植株冠层孔隙率的空间雾滴沉积量测量与评价方法，以及孔隙率和沉积量对应关系的评价方法。

技术背景

对于植株冠层喷雾沉积量的测量，Khot等人提出将水敏纸布置在植株冠层的叶片上，这种方式通常需要叶面积指数等参数值来计算，但是植株冠层的形态多变，叶面积指数测量困难，无法测得所需结果。经对现有技术文献的检索发现，发明专利“尺寸可变式雾滴空间沉积量测试装置及方法”，专利申请号201310410038.1公开了一种尺寸可变式空间测试装置，利用圆片简化模型，实现圆片尺寸、高度可调，，获得雾滴分层沉积数据；实用新型专利“一种基于作物孔隙率相似性的雾滴沉积测试装置”专利申请号201720730198.8将叶片简化为立体体积单元，可以从多面接收雾滴；发明专利“一种植株药液冠层穿透性的评估方法”，专利申请号201410827364.7提出一种利用多层百叶箱测试植株药液冠层穿透性的评估方法。这些简化模型一定程度上可以代替植株测量沉积量，但植株冠层内部结构复杂多变，且植株之间有相互遮挡影响，采用这些方式不能准确得到沉积结果。

发明内容

针对以上技术的不足，本发明提供一种可以准确测量植株冠层任何一个层次的雾滴沉积量；以及通过植株冠层的孔隙的雾滴沉积量，结合分层孔隙率参数，利用高斯过程回归得出两者的关系，为后续喷雾参数优化提供理论依据。

本发明采用的具体技术方案如下：基于植株冠层孔隙率的空间雾滴沉积量测量与评价方法，包括以下步骤：

所述的喷雾系统为门型喷雾台架，采用喷杆式喷雾的方式，包括喷头、流量计、电磁阀、隔膜泵、药箱以及软管，所述的喷头为扇形喷雾面，喷洒均匀药液，喷雾范围大于植株的行距；所述的流量计用于实时监测喷雾流量，做出反馈，便于实时调整，确保流量稳定；所述的电磁阀分别为常开和常闭电磁阀，用于控制喷头喷雾的即停；所述的隔膜泵用于抽取药箱中的药液，通过软管供给喷头；所述的药箱用于存放药液，软管用于输送药液；喷雾控制系统包括PC端、串口、单片机、隔膜泵驱动电机和继电器；行走部分控制系统包括PC端、蓝牙或者WIFI模块和控制器；对于喷雾系统来说，利用串口使PC端和单片机通讯，PC端发送指令使隔膜泵按照特定的电压工作，使喷头按照需要的流量稳定喷药，流量计测出稳定工作时的流量，并通过串口反馈到PC端，喷雾作业结束之后，利用继电器的通断控制电磁阀使喷头立即停止喷药；行走机构用于放置植株，采用WIFI或者蓝牙模块无线通讯，PC端发送指令使行走机构按照一定的速度运动，旋转编码器反馈行走机构运动速度，通过PC端做出适当调整，使行走机构载着植株按所需速度运行；

1)植株冠层分层孔隙率的获得：1：1还原搭建枝叶易拆卸的仿真植株模型，将四株植株按照不同的行株距进行摆放，获得一个封闭式的矩形区域，将植株冠层分成若干层c₁,c₂,c₃…c_n，利用激光测距原理分别测得植株冠层各层的孔隙率值；