[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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，药箱以及软管等，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，隔膜泵电机驱动，继电器等；行走部分控制系统包括PC端，蓝牙或者WIFI模块，控制器等；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，是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同样通过串口反馈到PC端，根据要求可做出适当调整，工作结束之后，可以利用继电器的通断控制电磁阀使喷头立即停止喷药；所述的行走机构用于放置植株，并可以以一定的速度运动；所以采用WIFI或者蓝牙模块无线通讯，PC端发送指令使小车按照一定的速度运动，旋转编码器反馈小车运动速度，可通过PC端做出适当调整，使小车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...cn，利用激光测距原理分别测得植株冠层各层的孔隙率值；2)植株冠层分层沉积量的测量：四株植株以一定的行株距(a×b)排列在行走机构上，同植株冠层测试孔隙率一致，将植株分为若干层c1,c2,c3...cn，c1即为植株顶层，准备一块与行株距(a×b)相符的隔板，在板上尽可能多且均匀地布置上水敏纸，将隔板依次放在植株的各个层次，做好固定，在行走机构速度喷雾雾化压力、植株的摆放方向角度等不变的前提下进行多次试验；统计分析水敏纸沉积数据，得到每一片水敏纸上的单位面积沉积量，q1、q2、q3···qn根据求得一次试验所得水敏纸上所得的平均雾滴沉积量，利用qCn＝qave×s板得到各层隔板上总的沉积量，其中sn＝a×b为隔板的面积；为各层的总沉积量，即各层植株通过植株冠层孔隙的总量，n为1，2，3····qC1为植株顶层沉积量，即植株冠层所接收的总沉积量；为两层隔板之间的植株叶片拦截即喷洒在植株叶片上的雾滴沉积量；根据得出第n层沉积量占第n‑1层沉积量的百分比，即两块隔板之间的植株冠层穿过孔隙的喷雾量占该层总接收的喷雾量的百分比；3)得到各层孔隙率与沉积量的关系：分别进行多组孔隙率和沉积量的试验，得到孔隙率和沉积量的对应值，将所获得孔隙率参数以及沉积百分比数据作为高斯过程回归的训练集，采用高斯过程回归学习方法，获得孔隙率和沉积百分比两组数据的高斯过程回归模型，应用该高斯过程回归模型进行预测，给出相应的预测均值和预测方差，利用验证集数据验证模型有效性。