摘要：针对果园上、中、下冠层不同稀疏度,提出一种多传感器阵列的果树冠层信息融合方法(简称传感器融合阵列),并进行了相关试验及验证。首先设计了果园冠层宽度信息的无线采集系统,并对比分析了6种非接触式测距传感器的动态识别能力;其次采用筛选出的激光传感器及超声波传感器阵列,收集3种果园上、中、下果树冠层信息;最后选出适合3种果园的传感器融合阵列,依据Box-Benhnken中心组合试验法设计试验,对采用同种传感器阵列与传感器融合阵列测距方案进行响应面试验,并对得出的试验结果进行统计分析。试验结果表明:影响果树整体测量精度显著性水平从大到小依次为测距方案、车体速度、果园类型。车速为0. 3~0. 5 m/s时,与人工测量相比,采用超声波传感器阵列收集果园冠层信息,相对误差为14. 70%~20. 04%;采用激光传感器阵列时,相对误差为9. 13%~16. 02%,采用传感器融合阵列时,相对误差为4. 2%~10. 24%。采用传感器融合阵列比单种传感器阵列精度高,更适合果园变量喷雾作业。

摘要：果树冠层微环境是影响果树结果质量与产量的重要因素,无线传感器网络(WSN)能实现对果树冠层微气候的自动实时监测。传统WSN中所有的节点具有同样平等的地位,而在体积较小的果树冠层内,所有节点都具有信息感知、处理及传输功能是冗余的。高密度的具有平等地位的节点使得WSN系统缺乏合理的架构和层次,性能较低。针对此问题,将传统WSN系统架构进行拆分和重组,提出了一种传感功能分割的主从式WSN系统。每个果树冠层由1个子系统监测,每个子系统由1个主节点和多个从节点组成。从节点主要负责信息感知,主节点负责控制管理从节点并和其他主节点组网进行信息传输。提出了主从式WSN系统的软硬件设计方案,并进行了评估新系统性能的对比实验。实验结果表明,主从式WSN系统较传统WSN系统生命周期延长了约一倍,更加高效节能,适合目前果园冠层微环境监测的应用现状。

摘要：传统果园风送施药气流输送模式为出风口到冠层的一维流动,气流经过冠层时会衰减、停滞,存在穿透难、内膛与叶片背面沉积难等问题。该研究采用顶置风机方式,利用风机负压吸风引导气流在冠层内改变运动方向,实现雾滴由外及内、再由下而上运动。在分析环流作用下雾滴运动的基础上,设计一种适应于低矮果园的环流循环风送喷雾机,并开展气流场的分布规律分析与田间试验。试验结果表明:在冠层内膛(高度0.8~1.8 m)、树干中心线两侧0.25 m的中心区域气流角度变化较大,气流环绕对内膛平均风速有显著性影响(P<0.05)。相较于无气流环绕模式,气流环绕风送施药的冠层总体叶片背面雾滴平均覆盖率提高了33.7%;冠层内膛叶片正面雾滴平均覆盖率提高了42.9%,叶片背面雾滴平均覆盖率提高了40.4%。研究结果可为果园风送式施药提供新的思路。

摘要：针对传统果园风送式喷雾机存在风能利用率低、风场较为分散等问题,开发一种与独立风机直接装配的小型喷雾风筒装置。运用CFD软件对该风筒装置内外流场进行模拟仿真,分析内流场风场云图及距外流场出风口不同距离平面中心区域的风速。结果表明:风筒内流场风速线分布均匀,能很好地产生旋流风,风能损失小;在外流场中,各平面风速分散性较小,出口风速达到17.15 m/s,满足果园喷雾机的风筒出口速度要求。并通过试验平台验证在距离出风口0.6 m处,实际风速为10.48 m/s,与仿真分析结果相比,相对误差为2.58%,且竖直高度上喷幅可达0.650 m,覆盖宽度可达0.669 m,证明所设计的风筒装置在该喷雾距离下能对果树冠层有较好的覆盖性,为进一步设计机架及风筒装置布置方案提供理论支撑。