我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機械化環(huán)節(jié)中,田間管理尤其是病蟲草害的防治是最薄弱的環(huán)節(jié)。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,重大有害生物年發(fā)生面積達70-80億畝次,而傳統(tǒng)的施藥機具的農(nóng)藥有效利用率不足30%。農(nóng)用無人航空施藥裝備及技術因其作業(yè)效率高、節(jié)藥增效等優(yōu)勢明顯,得到政府、企業(yè)以及種植大戶的重視,并具有了一定規(guī)模的應用。但同時,航空施藥藥液飄移的問題是農(nóng)業(yè)航空植保中突出亟須解決的問題,如果處理不當,會造成農(nóng)藥的大量飄失、達不到預期防治效果,造成糧食欠產(chǎn)減收并加劇生態(tài)環(huán)境污染等。
中國農(nóng)業(yè)科學院南京農(nóng)業(yè)機械化研究所針對這一難題,原創(chuàng)性地提出了以簡單、實用的軟件模型方法——“基于模型的直升機施藥飄移預測方法”,取代現(xiàn)有的高成本、耗工時、專業(yè)性強、處理復雜檢測方法,為植保行業(yè)內(nèi)霧滴沉積和飄移的檢測提供了一種全新的技術發(fā)展方向。該專利將計算流體力學(CFD)方法引入到農(nóng)業(yè)航空施藥技術領域,通過對直升機旋翼風場的定量描述,以k-ω湍流模型為基礎,結(jié)合霧滴物理特性和運動學特性,采用貼體坐標法修正完善模型,實現(xiàn)了快速有效地預測航空施藥藥液沉積分布情況及飄移范圍,并通過對作業(yè)參數(shù)的優(yōu)化組合,得出最佳的航空植保作業(yè)模式。
與同類技術相比,該專利實施的農(nóng)業(yè)航空植保作業(yè),可在作業(yè)前快速、有效地完成施藥作業(yè)的參數(shù)最優(yōu)化組合,決策航空施藥作業(yè),以實現(xiàn)農(nóng)藥的高效利用,提高藥液在作物靶標區(qū)域的沉積率,大大減少藥液的飄移問題,解決了航空噴霧作業(yè)中農(nóng)藥使用安全性的關鍵技術問題。該專利技術與現(xiàn)代農(nóng)用無人機施藥裝備結(jié)合應用,實現(xiàn)“理論指導實踐”,改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗式航空施藥作業(yè)模式,提高了航空施藥作業(yè)的科學管理水平;以軟件模型完成航空施藥藥液的沉積與飄移分布檢測工作,替代了需要消耗大量人力物力且專業(yè)性強的常規(guī)檢測,大大減少了飄移檢測的工作量和減輕了工作強度,促進了行業(yè)技術發(fā)展。
采用該專利技術的農(nóng)用無人直升機應用于水稻病蟲害防治,與傳統(tǒng)地面作業(yè)機具相比,農(nóng)藥有效利用率≥35%,節(jié)省農(nóng)藥使用量≥20%,節(jié)水≥50%,作業(yè)效率提高10-100倍。折合節(jié)約農(nóng)藥成本3-5元/畝;節(jié)省作業(yè)成本10-15元/畝;增收糧食30-40斤/畝。經(jīng)測算,截止2015年底,使用該專利技術指導應用航空施藥作業(yè),累計節(jié)藥成本超過300萬元,增產(chǎn)增效效益超過4000萬元。
該專利已在江蘇、安徽、江西、河南、山東、海南、寧夏、上海、山東、湖南等地進行了施藥應用作業(yè),有效緩解了各地水稻病蟲害防治的緊張局面,確保了糧食作物的增產(chǎn)增收,有利于推動我國農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對創(chuàng)建環(huán)境友好、生態(tài)平衡的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義和長遠的歷史意義。
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【知識產(chǎn)權周系列宣傳】“精打細算”航空植保作業(yè):基于模型的直升機施藥飄移預測方法
發(fā)布時間:2017-04-26
|來源: 中國農(nóng)業(yè)科學院成果轉(zhuǎn)化局
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