CN106069412B - 一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法 - Google Patents

一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，属于植物保护领域。通过确定防霜机有效作用最长距离L和最短距离l，确定等风速测量点(Xi，Yi)，绘制防霜机风速分布图，通过曲线拟合，计算曲线与X轴围成的面积，确定农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积。以农用防霜机WT3000安装高度6.5m、安装倾角15°为例，具体为：防霜机有效作用最长距离为25.62m，最短距离为9.7m，风速分布范围为鸭梨状；摆动角度为60°时，防霜作用面积为554.907m2；风机摆动角度为90°时，防霜作用面积为702m2；摆动角度为120°时，防霜作用面积为849m2。本发明实现确定农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积，为防霜机群最优布置提供有效作用防霜面积参数。

Description

一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法
技术领域
本发明属于植物保护领域，具体涉及一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法与技术。
背景技术
近年来由于气候的异常变化，倒春寒频频发生，严重影响茶果业生产和消费，已经成为长江以南名优茶果经济发展的主要限制因素之一。以江苏、浙江两省为例，2005～2014年连续发生多次严重倒春寒，茶树霜冻害面积达8万公顷/年，经济损失约10亿元人民币。采用常规的霜冻害防治方法如烟熏、覆盖、灌水等，效果很差，费时费力，并且会带来环境污染或者资源浪费。
基于气流扰动原理的机械化防霜装备在日本、美国、新西兰等国相继成功应用并推广。霜冻发生且存在逆温时，防霜装备启动扰动近地逆温层温度较高的空气，把其强制对流至作物冠层，有效提升冠层温度，从而达到防霜的目的。专利号为JP2007000096、JP2000050749和JP10113076的日本专利，公开了用于茶果园的高架防霜扇，专利号为200810124434.7的中国发明，公开了一种防除植物霜冻害的风扇系统控制方法及装置；专利号为201120394220.9的中国实用新型，公开了一种植物防霜机，它采用电动机驱动，风扇的最大摆动角度为90°，风力最远投送距离超过30m。查阅文献可知，江苏大学胡永光自主开发设计的WT3000型防霜机，主电机功率3Kw，风机叶片为四叶，回转直径900mm，额定转速998r/min，摆动云台电机功率60w，风机的安装高度为6.5m，安装俯角15～50°可调，摆角60°、90°、120°可调。不管哪种防霜机，确定农用防霜机的防霜作用面积可为防霜机群最优布置提供有效作用防霜面积参数，降低经济投入成本，对农用防霜机的安装具有指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种确定农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积，为防霜机群最优布置提供重要参考参数。
一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，其特征在于：通过等风速测量，绘制防霜机风速分布形状，并通过曲线拟合，以实现确定所述农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积，具体包括以下步骤：
步骤一，根据所选择的防霜机，确定农用防霜机在离地面高度1米高度处的有效作用最长距离L和有效作用最短距离l；
步骤二，确定农用防霜机等风速测量点N个，确定每个等风速测量点距离农用防霜机的坐标(Xi，Yi)；i为从1到N；
步骤三，根据(Xi，Yi)绘制防霜机风速分布图；
步骤四，对(Xi，Yi)，采用曲线拟合，得到X和Y的拟合曲线方程f(x)；
步骤五，通过方程计算拟合曲线与X轴所围面积S0；
步骤六，计算得农用防霜机不摆动时防霜作用面积S1＝2S0；
步骤七，确定农用防霜机摆动角度a，计算农用防霜机防霜作用面积S。
所述风速分布范围的轮廓形状为鸭梨状。
所述农用防霜机防霜作用面积S的计算方法如下：
所述步骤二中的确定原则为：当离地面高度1米处的农机防霜机风速高于1m/s时，将风速分为以下几档：风速为1-2m/s、2-3m/s、3-5m/s、5-10m/s共四档；分别测量四档风速条件下农用防霜机作用面积中的最远径向距离，并分别绘制径向距离等速线；确定作用面积最大即径向距离最远的风速档为1-2m/s。
本发明的工作原理。通过确定防霜机有效作用最长距离L和最短距离l，在防霜机水平方向X和垂直方向Y均选取i个点，进行等风速点测量，并绘制防霜机风速分布形状，并通过曲线拟合，计算曲线与X轴围成的面积，以实现确定农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积。
本发明具有的有益效果。本发明实现农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积的准确计算，为防霜机群最优布置提供重要有效作用防霜面积参数，为农用防霜机的安装提供指导。
附图说明
图1为本发明防霜机风速分布图；
图2为本发明等风速分布曲线拟合图；
图3为本发明不同安装倾角下防霜机作用于茶树冠层的区域图；
图4为本发明不同摆动角度下防霜机作用于茶树冠层的区域图；
表1为本发明防霜机等风速测量点(Xi，Yi)数据。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
以防霜机型号为WT3000、安装高度6.5m，安装倾角15°应用于茶园防霜为例。
图1为本发明防霜机风速分布形状图。形状呈平鸭梨状，风速对称分布，最大有效作用距离L为30m。以0为原点，水平距离为X轴，垂直距离为Y轴，依次鸭梨状上端最外曲线上点i为(Xi，Yi)。
表1为本发明等风速测量点(Xi，Yi)，在SPSS中应用回归和曲线拟合，可得到拟合曲线方程：
f(x)＝1.844-0.418x+0.081x2-0.002x3
表1-防霜机等风速测量点(Xi，Yi)数据
图2为本发明等风速分布曲线拟合图。防霜机作用面积为拟合曲线与X轴所围成的区域的两倍，当俯角为15°时，防霜机作用到地面的最远距离L为25.62m，最近距离l为9.7m，计算拟合曲线与X轴所围面积：
农用防霜机不摆动时防霜作用面积S1＝2S0＝260.496m2。
图3为本发明不同安装倾角下防霜机作用于茶树冠层的区域图。防霜机的安装高度为6.5m，安装倾角在15～50°之间可调。防霜机的实际作用面积为上述理论作用面积在茶树冠层表面的投影，由于风机的安装高度，使得风机运行时在其前面的下方会出现一个防霜盲区。当俯角为15°时，风机作用到地面的最远有效距离为25.62m，距离立柱9.7m内为防霜盲区；俯角为50°时，风机作用到地面的最远有效距离为9.5m，距离立柱3.2m内为防霜盲区；在安装倾角调节区间[15°,50°]内，随着安装倾角的减小，风机作用在茶冠层的区域会增大，盲区的位置与风机立柱的距离也会越来越远。
图4为本发明不同摆动角度下防霜机作用于茶树冠层的区域图。设摆动角度n分别为60°、90°、120°时防霜机的有效作用面积为S60、S90、S120，选择当安装倾角为15°进行计算，摆角为60°时，防霜的有效作用面积：
同理可得，风机摆动角度为90°时，防霜机实际作用面积S90为702m2；风机摆动角度为120°时，防霜机实际作用面积S120为849m2。

Claims (4)

1.一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，其特征在于：通过等风速测量，绘制防霜机风速分布形状，并通过曲线拟合，以实现确定所述农用防霜机摆动时和不摆动时防霜作用面积，具体包括以下步骤：
步骤一，根据所选择的防霜机，确定农用防霜机在离地面高度1米高度处的有效作用最长距离L和有效作用最短距离l；
步骤二，确定农用防霜机等风速测量点N个，确定每个等风速测量点距离农用防霜机的坐标(Xi，Yi)；i为从1到N；
步骤三，根据(Xi，Yi)绘制防霜机风速分布图；
步骤四，对(Xi，Yi)，采用曲线拟合，得到X和Y的拟合曲线方程f(x)；
步骤五，通过方程计算拟合曲线与X轴所围面积S0；
步骤六，计算得农用防霜机不摆动时防霜作用面积S1＝2S0；
步骤七，确定农用防霜机摆动角度a，计算农用防霜机防霜作用面积S。
2.根据权利要求1所述一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，其特征在于：所述风速分布范围的轮廓形状为鸭梨状。
3.根据权利要求1所述一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，其特征在于：所述农用防霜机防霜作用面积S的计算方法如下：
4.根据权利要求1所述一种确定农用防霜机的防霜作用面积的方法，其特征在于：所述步骤二中的确定原则为：当离地面高度1米处的农机防霜机风速高于1m/s时，将风速分为以下几档：风速为1-2m/s、2-3m/s、3-5m/s、5-10m/s共四档；分别测量四档风速条件下农用防霜机作用面积中的最远径向距离，并分别绘制径向距离等速线；确定作用面积最大即径向距离最远的风速档为1-2m/s。
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茶果园防霜机械系统的防霜机理与技术;赵挺俊;《浙江农机化》;20100131(第1期);第30-32页

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