CN106610366A - 一种航空施药沉积质量检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空施药沉积质量检测系统及方法，系统包括：航空喷洒装置、雾滴收集装置、光谱采集装置和雾滴沉积特性分析装置；航空喷洒装置中盛放有混合荧光示踪剂的施药溶液，用于向预设区域喷洒施药溶液；雾滴收集装置为铺设在预设区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质；连续带状介质用于收集航空喷洒装置喷洒的施药溶液；光谱采集装置用于对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集；雾滴沉积特性分析装置用于对光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算雾滴在预设区域内的沉积质量。本发明能够较为方便地获取航空施药沉积质量。

Description

一种航空施药沉积质量检测系统及方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种航空施药沉积质量检测系统及方法。

背景技术

航空施药中，雾滴的地面沉积特性(如覆盖率、雾滴粒径分布、漂移距离等)直接反应航空施药的质量。航空施药应用研究中，主要依靠获取、分析雾滴的地面沉积特性信息来优化航空施药设备和技术方案。当前，航空施药雾滴的地面沉积特性获取手段主要利用在地面铺设水敏纸的方法(A portable scanning system for evaluation of spraydeposit distribution，Computers and Electronics in Agriculture.76(2011)：38-43)，对沉积雾滴进行采样，然后利用图像处理方法获得采样点的雾滴覆盖率、雾滴粒径分布，进而间接计算出喷施区域的施药覆盖率、粒径分布以及漂移距离。

利用水敏纸方法进行地面沉积特性分析的具体实施步骤是：在飞机将要经过的喷施区域按照一定间距(一般2～5米)安装固定水敏纸用水平托盘，在托盘上放置水敏纸，并对水敏纸按照所在位置编号；飞机飞过后，收集水敏纸，回到实验室利用扫描仪逐张扫描水敏纸，并将水敏纸图像存储为图片文件；利用专用图像分析软件分析水敏纸图像，生成地面沉积特性数据文件。该种方式具有如下显著缺陷：

1、雾滴地面沉积特性数据不连续。雾滴地面沉积特性数据的连续性对分析研究航空施药过程中的雾滴沉积规律、施药机喷嘴效果等具有非常重要的意义。因一般以一定间距在飞机喷幅范围内放置水敏纸样点(规格尺寸一般为76mm*26mm)，所以样点与样点之间的沉积特性没有被检测到，沉积特性数据连续性差。虽然通过减少水敏纸放置间距、提高样点密度的方式弥补采样不连续带来不足，但因水敏纸单张成本较高(一般每张人民币8-10元)，通过增加样点密度的方式会显著增大实验成本。另一方面，增加样点密度的方式仍无法获取完整意义上的连续地面沉积特性数据。

2、实验过程繁琐、占用大量人力和时间，便捷性差。实验开始前，首先要根据风向、飞机航道选择水敏纸布设区域，然后量取样点间距，安装水敏纸支架，再放置水敏纸。实验完成后再收集水敏纸、逐张扫描水敏纸图像，并分析，整个过程较为繁琐，需要多人配合进行。

3、操作要求较高，误操作导致的数据误差难免。因水敏纸对水和油极为敏感，实验时需戴胶皮手套操作，稍有不慎，即在水敏纸上留下印记，对实验数据造成直接影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种航空施药沉积质量检测系统及方法，本发明能够较为方便地获取航空施药沉积质量。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种航空施药沉积质量检测系统，包括：航空喷洒装置、雾滴收集装置、光谱采集装置和雾滴沉积特性分析装置；

所述航空喷洒装置中盛放有混合荧光示踪剂的施药溶液，用于向预设区域喷洒施药溶液；所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为预先设定；

所述雾滴收集装置为铺设在所述预设区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；所述连续带状介质用于收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值；

所述光谱采集装置用于对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，所述光谱采集装置具体包括照射光源、光谱采集设备，以及介质支撑和滚动设备；

其中，所述介质支撑和滚动设备用于将收集完施药溶液的连续带状介质进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

所述雾滴沉积特性分析装置用于对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

进一步地，所述连续带状介质的长度由航空施药风速、飞机飞行高度、风向与航向夹角以及预留长度确定：

L＝β₁f(v)·β₂f(h)·β₃f(θ)+L₀

其中，L为连续带状介质的长度，v为航空施药风速，h为飞机飞行高度，θ为风向与航向的夹角，L₀为预留长度，β₁、β₂、β₃为调节系数。

进一步地，所述介质支撑和滚动设备包括：

第一绕线轮、第二绕线轮、控制电路、第一导线轮、第二导线轮及按键开关；其中，第一导线轮和第二导线轮相距预设距离且位于同一水平面上；

所述第二绕线轮上缠绕有收集完施药溶液的连续带状介质，所述连续带状介质经所述第二绕线轮引入至所述第一导线轮上，并经所述第一导线轮引入至所述第二导线轮上，然后经所述第二导线轮引入至所述第一绕线轮上，所述第一绕线轮用于缠绕回收所述连续带状介质；

所述第二绕线轮、所述第一导线轮、所述第二导线轮和所述第一绕线轮用于在所述控制电路的控制下将所述连续带状介质进行滚动展开；

其中，所述按键开关用于启动或关闭所述控制电路，所述第二绕线轮上安装有电机，用于控制所述第二绕线轮的转动速度；

相应地，所述照射光源依次照射移动至所述第一导线轮和第二导线轮之间的连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集。

进一步地，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种工作模式：

离散检测模式：通过所述按键开关操作所述控制电路，使得光谱采集设备对收集完施药溶液的连续带状介质每隔d米进行一次光谱采集，直至长度为L的连续带状介质采集完毕；其中，在该离散检测模式下，所述电机在转动时的速度为第二速度；

连续检测模式：通过控制所述电机以第一速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

高速检测模式：通过控制所述电机以第三速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

其中，第三速度＞第二速度＞第一速度。

进一步地，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种光谱数据记录方式：

实时数据记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行单次采集并记录每个位置的光谱数据；

最大值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的最大值；

平均值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的平均值。

进一步地，所述雾滴沉积特性分析装置，具体用于：

对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，获取光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n；

根据光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n，以及预先测得的荧光跟踪剂在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P、未收集所述施药溶液的连续带状介质在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P₀，按照下面公式计算在s米长度的连续带状介质体上的雾滴覆盖率η为：

进一步地，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈90°。

进一步地，所述照射光源为紫外光，所述荧光示踪剂在所述照射光源的照射下激发出来的特征光波段为蓝光波段，波长范围为400nm～480nm。

进一步地，所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为0.4％～0.8％。

第二方面，本发明还提供了一种利用如上面所述的航空施药沉积质量检测系统的航空施药沉积质量检测方法，包括：

S1：在所述航空喷洒装置喷洒施药溶液的预设区域内铺设具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，利用铺设好的连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；

S2、利用所述光谱采集装置对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集：控制所述介质支撑和滚动设备将收集完施药溶液的连续带状介质按照预设速度进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

S3、利用所述雾滴沉积特性分析装置对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

由上述技术方案可知，本发明提供的航空施药沉积质量检测系统，利用铺设在航空喷洒装置施药区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质作为雾滴收集装置来收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，由于施药溶液为混合有荧光示踪剂的施药溶液，故可以利用光谱采集装置对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，进而根据光谱采集结果计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。可见，由于本发明采用了连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，故后期在对连续带状介质进行光谱分析时，可以得到连续的雾滴沉积特性。此外，由于采用连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，故使得整个检测准备以及分析过程变得简单，不再需要像现有技术一样布置多张水敏纸、对布置的水敏纸进行逐张扫描，以及将每张水敏纸的分析结果进行综合处理等，故可以较为方便地获取航空施药沉积质量。综上可知，本发明为航空施药质量检测提供了一种新的解决办法，具有快速获取、分析雾滴沉积特性，操作便捷、连续性好、效率高等优点，极大的弥补了传统水敏纸测定方法的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的航空施药沉积质量检测系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的航空施药沉积质量检测系统的工作原理示意图；

图3是本发明一实施例提供的介质支撑和滚动设备的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的航空施药沉积质量检测方法的流程图；

图中，1表示第一绕线轮；2表示第二绕线轮；3表示控制电路；4表示第一导线轮；5表示第二导线轮；6表示按键开关；7表示照射光源；8表示光谱采集设备；9表示电机；10表示限位传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的航空施药沉积质量检测系统的结构示意图。图2示出了本发明一实施例提供的航空施药沉积质量检测系统的工作原理示意图。参见图1和图2，本发明实施例提供的航空施药沉积质量检测系统，包括：航空喷洒装置100、雾滴收集装置200、光谱采集装置300和雾滴沉积特性分析装置400，其中：

所述航空喷洒装置100中盛放有混合荧光示踪剂的施药溶液，用于向预设区域喷洒施药溶液；所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为预先设定；

所述雾滴收集装置200为铺设在所述预设区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；所述连续带状介质用于收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值；

所述光谱采集装置300用于对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，所述光谱采集装置具体包括照射光源、光谱采集设备，以及介质支撑和滚动设备；

其中，所述介质支撑和滚动设备用于将收集完施药溶液的连续带状介质进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

所述雾滴沉积特性分析装置400用于对所述光谱采集装置300采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

通过上面描述可知，本发明实施例利用荧光示踪剂特殊的荧光特性(在特定波长的光源照射下可激发出固定波长的荧光)，将荧光示踪剂按一定比例混入施药溶液中，然后在施药区域内布设连续带状介质，施药作业中荧光示踪剂随雾滴沉积到所述连续带状介质体上，最后通过对收集有荧光示踪剂的连续带状介质在照射光的激发下进行光谱采集，进而根据光谱采集结果分析施药雾滴的沉积特性，由于示踪剂激发的荧光光谱与雾滴沉积量存在着一定的关系，因而可以通过采集连续带状介质上各处的荧光光谱信息的方式分析雾滴沉积特性。

优选地，荧光示踪剂最好选择水溶性好、荧光特性显著的荧光示踪剂。此外，在选择荧光示踪剂时需要注意荧光示踪剂的激发光波段应与光谱采集时应用的入射光的波段具有明显区别；再者，荧光示踪剂在与施药溶液混合时，其浓度N1需要经试验确定，不易过高或过低，浓度过高时会导致荧光猝灭现象的发生，浓度过低会导致荧光激发光谱强度不足，将直接影响光谱采集与分析。下面给出具体的浓度实验测定方法。

①准备原料：白色无荧光背板、水、荧光示踪剂、照射光源、光谱采集设备。

②取1L水溶液，加入m克荧光示踪剂(m尽量小)，充分搅拌使其完全溶解，取出其中一部分溶液滴在背板上，置于照射光源下激发荧光，利用光谱采集设备采集荧光光谱，观察示踪剂激发特征波长位置的光谱曲线并记录。

③以2m、3m···km克荧光示踪剂分别重复②操作，所有测试光谱均应处在采集设备有效测量范围内。

④根据②、③步的测试结果，从中找出激发光强最强时溶液中示踪剂的浓度记为N1，调节光谱采集设备参数使激发特征光谱强度接近满量程，记录此时光谱强度P。

此外，本实施例中用于雾滴捕获的载体采用的是连续介质体，要求其为具有一定宽度的带状体，颜色为浅色(优选为白色)、自身无荧光效果，具有一定韧性可卷曲不断裂的介质，其宽度可选择2～3cm。即采用2～3cm宽的连续带状介质体作为雾滴地面沉积收集载体，在对连续带状介质进行现场布置时，必须使连续带状介质的长度延伸方向垂直于飞机喷洒路径。其中，所述连续带状介质的长度可以根据现场环境等因素确定。例如，在一种可选实施方式中，所述连续带状介质的长度由航空施药风速、飞机飞行高度、风向与航向夹角以及预留长度确定：

L＝β₁f(v)·β₂f(h)·β₃f(θ)+L₀

其中，L为连续带状介质的长度，v为航空施药风速，h为飞机飞行高度，θ为风向与航向的夹角，L₀为预留长度，β₁、β₂、β₃为调节系数，f(v)为与航空施药风速v有关的函数，如f(v)＝0.5v；f(h)为与飞机飞行高度h有关的函数，如f(h)＝0.005h+0.002；f(θ)为与风向和航向的夹角θ有关的函数，如f(θ)＝aθ²+b。

在选择连续介质体时，需要测量其自身无荧光效果，具体测量方式如下：

将连续带状介质放置在光源下，测量其在荧光示踪剂激发特征光谱范围内的光谱强度P₀。为保证测试效果，设P＝αP₀，系数α愈大愈好，该值越大介质体荧光对示踪剂荧光差别越大，干扰越小；反之该值越小介质体荧光越接近示踪剂荧光，干扰越大；根据不同的系数α值，选取适用的介质体。

在选取合适的介质体后，将其布设在航空施药的预设区域内，航空施药结束后，收集介质体，将介质体及光谱采集装置放置在黑暗环境中进行光谱采集工作，避免外界光源造成干扰。在光谱采集过程中，固定光谱采集设备与照射光源到连续介质的位置，调节光谱采集设备入光口与照射光源的夹角ψ，使采集到荧光强度达到需求，为尽量减少照射光源中杂波直接反射进入光谱采集设备，调节后夹角优选ψ≠90°。

本发明实施例中采用的荧光示踪剂的激发光波段为蓝光波段，波长范围400nm-480nm，本实施例采用的照射光源为紫外光，本实施例采用的光谱采集设备为光谱仪，本实施例中照射光为365nm，示踪剂的激发光在440nm处最强，同时该荧光示踪剂水溶性好。将荧光示踪剂与施药溶液按一定比例混合并充分搅拌，本发明实施例中混合后的溶液中示踪剂浓度为0.4％～0.8％，优选为0.5％。

其中，连续带状介质现场布置方向与飞机飞行方向垂直，本实例中连续带状介质的长度L＝6米，其中包含两侧各预留出0.5米用于光谱采集装置的安装，在开始与结束处做好标记，避免连续介质体因自然风或飞机风场影响而翻转或者摆动，施药前对介质体进行固定处理。

对于光谱采集设备的安装与调试，首先取部分示踪剂均匀涂抹在无荧光白色背板上，固定采集设备、紫外照射源、背板相互间位置，调节入光口与照射源角度ψ使波长440nm光谱强度P最高，为减小光源直接反射进入光谱采集设备，夹角ψ≠90°；调整光谱采集设备参数，使440nm处光谱强度P接近光谱采集最大量程，实例中调节后P＝65535；对施药前的连续带状介质进行紫外照射下440nm处光谱强度进行测试，测得P₀＝3845。

飞机施药结束后，收集连续带状介质，装入光谱采集装置，开启紫外光源及光谱采集设备，选择工作模式及记录方式，启动电机进行荧光光谱信息采集。采集工作结束后通过预设软件对光谱曲线及数据生成雾滴沉积曲线，计算雾滴覆盖率等沉积特性。

例如，在一种可选实施方式中，所述雾滴沉积特性分析装置400对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，获取光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n；然后根据光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n，以及预先测得的荧光跟踪剂在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P、未收集所述施药溶液的连续带状介质在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P₀，按照下面公式计算在s米长度的连续带状介质体上的雾滴覆盖率η为：

在一种可选实施方式中，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种工作模式：

离散检测模式：通过所述按键开关操作所述控制电路，使得光谱采集设备对收集完施药溶液的连续带状介质每隔d米进行一次光谱采集，直至长度为L的连续带状介质采集完毕；其中，在该离散检测模式下，所述电机在转动时的速度为第二速度；

连续检测模式：通过控制所述电机以第一速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

高速检测模式：通过控制所述电机以第三速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

其中，第三速度＞第二速度＞第一速度。其中，高速检测模式可以理解为光谱采集设备使用实时数据记录方式记录当前位置的光谱信息。

在一种可选实施方式中，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种光谱数据记录方式：

实时数据记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行单次采集并记录每个位置的光谱数据；

最大值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的最大值；

平均值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的平均值。

上述工作模式和数据记录方式，均可生成采集光谱强度曲线图，通过该曲线可直观的看到各个位置的光谱强度，因为光谱强度与雾滴沉积量成正比，所以曲线同时反映的是雾滴沉积量的分布情况。

例如，下表中数据是截取连续检测模式采用平均值记录方式下光谱数据，具体数值见下表：

P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P9	P10
										42923.07	42458.77	42403.18	42680.73	42841.68	43146.07	43822.26	44524.3	44703.37	44262.61
P11	P12	P13	P14	P15	P16	P17	P18	P19	P20
										42244.31	41477.28	41344.4	41446.82	41400.63	41445.46	41277.65	41115.17	41077.16	41274.21

由于前面已经测得P＝65535，P₀＝3845，故计算得到雾滴在该预设区域内的覆盖率为：

由上面记载的方案可知，本实施例提供的航空施药沉积质量检测系统，利用铺设在航空喷洒装置施药区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质作为雾滴收集装置来收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，由于施药溶液为混合有荧光示踪剂的施药溶液，故可以利用光谱采集装置对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，进而根据光谱采集结果计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。可见，由于本实施例采用了连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，故后期在对连续带状介质进行光谱分析时，可以得到连续的雾滴沉积特性。此外，由于采用连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液，故使得整个检测准备以及分析过程变得简单，不再需要像现有技术一样布置多张水敏纸、对布置的水敏纸进行逐张扫描，以及将每张水敏纸的分析结果进行综合处理等，故可以较为方便地获取航空施药沉积质量。综上可知，本发明实施例为航空施药质量检测提供了一种新的解决办法，具有快速获取、分析雾滴沉积特性，操作便捷、连续性好、效率高等优点，极大的弥补了传统水敏纸测定方法的不足。

在一种可选实施方式中，参见图3，所述介质支撑和滚动设备包括：

第一绕线轮1、第二绕线轮2、控制电路3、第一导线轮4、第二导线轮5及按键开关6；其中，第一导线轮4和第二导线轮5相距预设距离且位于同一水平面上；

所述第二绕线轮2上缠绕有收集完施药溶液的连续带状介质，所述连续带状介质经所述第二绕线轮2引入至所述第一导线轮4上，并经所述第一导线轮4引入至所述第二导线轮5上，然后经所述第二导线轮5引入至所述第一绕线轮1上，所述第一绕线轮1用于缠绕回收所述连续带状介质；

所述第二绕线轮2、所述第一导线轮4、所述第二导线轮5和所述第一绕线轮1用于在所述控制电路3的控制下将所述连续带状介质进行滚动展开；

其中，所述按键开关6用于启动或关闭所述控制电路3，所述第二绕线轮2上安装有电机9，用于控制所述第二绕线轮2的转动速度；

相应地，所述照射光源7依次照射移动至所述第一导线轮4和第二导线轮5之间的连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备8对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源7的照射下激发出来的特征光进行光谱采集。

优选地，所述介质支撑和滚动设备还包括：设置在第一绕线轮1和第二导线轮5之间的限位传感器10，在连续带状介质收尾处有限位标识，限位传感器10用于识别该限位标识，识别到该限位标识后控制电机停止转动，采集结束。

本发明另一实施例提供的一种利用如上述实施例所述的航空施药沉积质量检测系统的航空施药沉积质量检测方法，参见图4，该方法包括如下步骤：

步骤101：在所述航空喷洒装置喷洒施药溶液的预设区域内铺设具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，利用铺设好的连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直。

步骤102：利用所述光谱采集装置对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集：控制所述介质支撑和滚动设备将收集完施药溶液的连续带状介质按照预设速度进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度。

步骤103：利用所述雾滴沉积特性分析装置对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

本发明实施例提供的航空施药沉积质量检测方法可以采用上述实施例所述的航空施药沉积质量检测系统实现，其工作原理和技术效果类似，此处不再详述。

例如，上述步骤103利用雾滴沉积特性分析装置对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量时，具体包括：

利用雾滴沉积特性分析装置对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，获取光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n；然后根据光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n，以及预先测得的荧光跟踪剂在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P、未收集所述施药溶液的连续带状介质在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P₀，按照下面公式计算在s米长度的连续带状介质体上的雾滴覆盖率η为：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，包括：航空喷洒装置、雾滴收集装置、光谱采集装置和雾滴沉积特性分析装置；

所述航空喷洒装置中盛放有混合荧光示踪剂的施药溶液，用于向预设区域喷洒施药溶液；所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为预先设定；

所述雾滴收集装置为铺设在所述预设区域内的具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；所述连续带状介质用于收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值；

所述光谱采集装置用于对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集，所述光谱采集装置具体包括照射光源、光谱采集设备，以及介质支撑和滚动设备；

其中，所述介质支撑和滚动设备用于将收集完施药溶液的连续带状介质进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

所述雾滴沉积特性分析装置用于对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。

2.根据权利要求1所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述连续带状介质的长度由航空施药风速、飞机飞行高度、风向与航向夹角以及预留长度确定：

L＝β₁f(v)·β₂f(h)·β₃f(θ)+L₀

其中，L为连续带状介质的长度，v为航空施药风速，h为飞机飞行高度，θ为风向与航向的夹角，L₀为预留长度，β₁、β₂、β₃为调节系数。

3.根据权利要求1所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述介质支撑和滚动设备包括：

第一绕线轮、第二绕线轮、控制电路、第一导线轮、第二导线轮及按键开关；其中，第一导线轮和第二导线轮相距预设距离且位于同一水平面上；

所述第二绕线轮上缠绕有收集完施药溶液的连续带状介质，所述连续带状介质经所述第二绕线轮引入至所述第一导线轮上，并经所述第一导线轮引入至所述第二导线轮上，然后经所述第二导线轮引入至所述第一绕线轮上，所述第一绕线轮用于缠绕回收所述连续带状介质；

所述第二绕线轮、所述第一导线轮、所述第二导线轮和所述第一绕线轮用于在所述控制电路的控制下将所述连续带状介质进行滚动展开；

其中，所述按键开关用于启动或关闭所述控制电路，所述第二绕线轮上安装有电机，用于控制所述第二绕线轮的转动速度；

相应地，所述照射光源依次照射移动至所述第一导线轮和第二导线轮之间的连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集。

4.根据权利要求3所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种工作模式：

离散检测模式：通过所述按键开关操作所述控制电路，使得光谱采集设备对收集完施药溶液的连续带状介质每隔d米进行一次光谱采集，直至长度为L的连续带状介质采集完毕；其中，在该离散检测模式下，所述电机在转动时的速度为第二速度；

连续检测模式：通过控制所述电机以第一速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

高速检测模式：通过控制所述电机以第三速度带动所述第二绕线轮进行匀速转动以使光谱采集设备不断对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集直至长度为L的连续带状介质采集完毕；

其中，第三速度＞第二速度＞第一速度。

5.根据权利要求4所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述光谱采集装置在对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集时，具体包括以下几种光谱数据记录方式：

实时数据记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行单次采集并记录每个位置的光谱数据；

最大值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的最大值；

平均值记录方式：对收集完施药溶液的连续带状介质上的每个位置进行N次采集，分别记录每个位置采集的平均值。

6.根据权利要求1～5任一项所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述雾滴沉积特性分析装置，具体用于：

对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，获取光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n；

根据光谱采集装置在s米长度的连续带状介质上采集到的光谱数据P₁、P₂···P_n，以及预先测得的荧光跟踪剂在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P、未收集所述施药溶液的连续带状介质在所述照射光的照射下激发出来的特征光的光谱强度P₀，按照下面公式计算在s米长度的连续带状介质体上的雾滴覆盖率η为：

$\mathrm{\η}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(P_i-P_0)}{n(P-P)}.$

7.根据权利要求1所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈90°。

8.根据权利要求1所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述照射光源为紫外光，所述荧光示踪剂在所述照射光源的照射下激发出来的特征光波段为蓝光波段，波长范围为400nm～480nm。

9.根据权利要求1所述的航空施药沉积质量检测系统，其特征在于，所述施药溶液中荧光示踪剂所占浓度为0.4％～0.8％。

10.一种利用如权利要求1～9任一项所述的航空施药沉积质量检测系统的航空施药沉积质量检测方法，其特征在于，包括：

S1：在所述航空喷洒装置喷洒施药溶液的预设区域内铺设具有预设宽度的可卷曲的无荧光效果的连续带状介质，利用铺设好的连续带状介质收集所述航空喷洒装置喷洒的施药溶液；所述连续带状介质的长度大于或等于长度阈值，所述连续带状介质的铺设方向与所述航空喷洒装置的飞行方向垂直；

S2、利用所述光谱采集装置对收集完施药溶液的连续带状介质进行光谱采集：控制所述介质支撑和滚动设备将收集完施药溶液的连续带状介质按照预设速度进行滚动展开，以使所述照射光源依次照射所述连续带状介质上的各点，同时使得所述光谱采集设备对所述连续带状介质上的各点在所述照射光源的照射下激发出来的特征光进行光谱采集；其中，所述照射光源发出的照射光束与所述光谱采集设备的入光路径呈预设角度；

S3、利用所述雾滴沉积特性分析装置对所述光谱采集装置采集的光谱进行分析，计算喷药雾滴在所述预设区域内的沉积质量。