CN109328718B - 宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，与现有技术相比：（1）本发明从技术角度保证了植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅刚好覆盖或略微超出相邻两个地膜上由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，满足了种植户不想使药液过多地喷在交接行即“宽行”里造成药液浪费和土壤污染的现实需求；（2）本发明将植保无人机在不同作业高度下的有效喷幅与国内多地推广采用的“宽窄行”棉花栽培模式进行协同对应，实现了植保无人机喷药过程中的农机农艺融合，符合国家对农机农艺融合的总体要求；（3）本发明为棉花田间管理过程中其他病虫害防治药剂的精准航空喷施提供了一种可借鉴的作业规范。
Description
技术领域
本发明涉及一种在棉花脱叶药剂航空喷施过程中将航空植保无人机在不同作业高度下有效喷幅与棉花栽培模式进行协同对应的作业方法，以实现农机农艺融合基础上的精准、省药、绿色作业。更特别地说，是指一种宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法。
背景技术
棉花到生长后期，叶子开始干枯脱落，棉铃逐渐成熟吐絮。现如今，为便于使用采棉机进行机械化采棉并降低含杂率，需要在机采棉之前对棉花喷施脱叶催熟剂。脱叶剂如氯酸镁、脱落宝等喷到棉叶上渗入叶片后，吸收了叶片中的水分，从而使得叶片失水、枯萎，叶柄着生点形成断离层，而使棉叶脱落；催熟剂如乙烯利等有降低铃壳内过氧化物酶活性的作用，喷施乙烯利后棉铃中的乙烯与生长素之间平衡改变，促使棉铃开裂。目前，自动化程度较高、相对灵活轻简的喷药机具有植保无人机航空喷施和地面机车喷施两大类。
当前，在使用植保无人机进行棉花脱叶药剂航空喷施作业中发现，作业人员往往不会站在农机农艺融合的角度去开展航空喷施作业。比如，作业人员在选择或确定植保无人机作业参数时，往往并不考虑所选机型在不同作业高度下的有效喷幅与作业棉花所用栽培模式是否相契合，而国内不同棉花种植区域如新疆、山东等地多采用相对固定的不同栽培模式，如新疆地区形成了“三膜十二行”（20cm+40cm）栽培模式、“一膜六行”（66cm+10cm）高密度栽培模式、“一膜三行”等行距（76cm）栽培模式等多种栽培模式以及山东地区形成了“宽窄行”（如100cm+50cm）栽培模式等，其交接行距多在40cm～100cm不等。以“宽窄行”（如100cm+50cm）栽培模式为例，种植户往往希望植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅刚好能覆盖或略微超出相邻两个地膜范围内的棉株平均幅宽，从而不致使药液过多地喷在较宽的交接行里造成药液浪费和土壤污染，这也与国家提倡的精准、省药、绿色型作业要求相一致。因此，在棉花脱叶药剂航空喷施过程中需要将航空植保无人机在不同作业高度下的有效喷幅与棉花栽培模式进行协同对应，进而实现农机农艺融合基础上的精准、省药、绿色作业。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，以解决上述技术问题。该作业方法将航空植保无人机在不同作业高度下的有效喷幅与国内山东等多地传统采用的“宽窄行”棉花栽培模式进行协同对应，进而实现棉花脱叶药剂航空喷施过程中农机农艺融合基础上的精准、省药、绿色作业。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，包括有下列步骤。
第一步：确定宽窄行栽培模式下棉株平均高度、相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽
（A）根据作业地块上棉花的栽培品种和生长周期，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出作业地块上棉株的平均高度；
（B）根据作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽。
第二步：根据棉花栽培信息确定相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽对植保无人机的精准喷幅需求
（A）根据作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，在考虑防止药液过多地喷在宽度较大的交接行里以造成药液浪费和土壤污染的情况下，确定植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围；
（B）根据步骤（A）中所确定的植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围，按照公式WS=WP+WA计算宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS，式中WP为相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，WA为附加调整喷幅。
第三步：对作业棉花地块进行打点测绘和植保无人机航线规划
（A）利用测绘杆对作业棉花地块边界处的记录点进行打点测绘，为保证所有记录点所围成的区域能够完整覆盖作业地块，从而避免在边界处出现漏喷现象，打点作业时先将作业棉花地块的边界分别向地块外侧扩展一定距离，再将所有的交点作为记录点按顺序进行打点测绘；
（B）将步骤（A）打点测绘的所有记录点所围成的区域作为作业区域，将第二步计算得到的宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS设置为航线宽度，在地面站中完成植保无人机的航线自动规划。
第四步：根据植保无人机对地表有效喷幅下的飞行高度确定其对棉株冠层高度精准喷幅下的飞行高度
（A）选择实施棉花脱叶药剂喷施作业的植保无人机机型，根据该机型上喷头的布置形式以及该机型所标定的作业性能，明确该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系；
（B）从所选植保无人机对地表有效喷幅中选择与第二步中所述精准喷幅WS相一致的数值，进而参考步骤（A）中该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系，确定与所述精准喷幅WS相对应的对地表理论飞行高度HR，然后按照公式HS=HR+HP计算所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS，式中HP为第一步所采集到的作业地块上棉株的平均高度。
第五步：进行棉花脱叶药剂植保无人机航空喷施作业
借助第四步所选择的植保无人机，按照第三步完成的作业地块打点测绘和航线规划情况，以第四步计算所得所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS作为实际对地作业高度，按照一定的飞行速度沿地膜铺设方向进行飞行作业，完成作业地块上棉花脱叶药剂的航空喷施。
所述宽窄行栽培模式是指在地膜上播种有行距为40cm～50cm的2行棉株，该2行棉株构成了“窄行”，而相邻两个地膜之间因没有播种棉株所形成的交接行则构成了“宽行”，且“宽行”的宽度为90cm～110cm。
所述植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围，是指植保无人机的有效喷幅刚好覆盖或略微超出相邻两个地膜上由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，即在垂直地膜铺设方向上由2个“窄行”加1个“宽行”所形成的棉株平均幅宽。
所述附加调整喷幅WA的数值范围为0～0.5m。
所述的打点作业时将作业棉花地块的边界分别向地块外侧扩展一定距离，该距离的数值范围为0.3m～0.5m。
所述植保无人机的飞行速度范围为2.0m/s～4.5m/s。
所述植保无人机是电动多旋翼、电动单旋翼、油动单旋翼中的一种。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：（1）本发明提出的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，从技术角度保证了植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅刚好覆盖或略微超出相邻两个地膜上由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，即在垂直地膜铺设方向上由2个“窄行”加1个“宽行”所形成的棉株平均幅宽，满足了种植户不想使药液过多地喷在交接行即“宽行”里造成药液浪费和土壤污染的现实需求，实现了精准、省药、绿色作业；（2）本发明提出的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，将植保无人机在不同作业高度下的有效喷幅与国内多地推广采用的“宽窄行”棉花栽培模式进行协同对应，实现了植保无人机喷药过程中的农机农艺融合，符合国家对农机农艺融合的总体要求；（3）本发明提出的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，为棉花田间管理过程中其他病虫害防治药剂的精准航空喷施提供了一种可借鉴的作业规范。
附图说明
图1是本发明宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法流程框图。
图2是本发明宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时所述精准喷幅WS、棉株平均幅宽WP、附加调整喷幅WA、精准飞行高度HS、对地表理论飞行高度HR、棉株平均高度HP之间的关系示意图。
图中：1、地膜 2、棉株 3、交接行 4、精准喷施区域 5、植保无人机。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图2所示，本发明是宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，包括有下列步骤。
第一步：确定宽窄行栽培模式下棉株平均高度、相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽
（A）某作业地块所种植的棉花品种为鲁棉532，该地块采用“宽窄行”栽培模式，具体规格是在地膜上播种有行距为50cm的2行棉株，该2行棉株构成了“窄行”，而相邻两个地膜之间因没有播种棉株所形成的交接行则构成了“宽行”，且“宽行”的宽度为100cm，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出作业地块上棉株的平均高度为90cm；
（B）根据该作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽为2.7m。
第二步：根据棉花栽培信息确定相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽对植保无人机的精准喷幅需求
（A）根据作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，在考虑防止药液过多地喷在宽度较大的交接行里以造成药液浪费和土壤污染的情况下，确定植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅要略微超出相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽0.3m；
（B）根据步骤（A）中所确定的植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围，按照公式WS=WP+WA计算宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS为3.0m，式中相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽WP为2.7m，附加调整喷幅WA为0.3m。
第三步：对作业棉花地块进行打点测绘和植保无人机航线规划
（A）利用测绘杆对作业棉花地块边界处的记录点进行打点测绘，为保证所有记录点所围成的区域能够完整覆盖作业地块，从而避免在边界处出现漏喷现象，打点作业时先将作业棉花地块的边界分别向地块外侧扩展0.4m，再将所有的交点作为记录点按顺序进行打点测绘；
（B）将步骤（A）打点测绘的所有记录点所围成的区域作为作业区域，将第二步计算得到的宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS即3.0m设置为航线宽度，在地面站中完成植保无人机的航线自动规划。
第四步：根据植保无人机对地表有效喷幅下的飞行高度确定其对棉株冠层高度精准喷幅下的飞行高度
（A）选择极飞P20电动多旋翼植保无人机作为实施棉花脱叶药剂喷施作业的机型，根据该机型上喷头的布置形式以及该机型所标定的作业性能，明确该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系：该机型对地表理论飞行高度分别为1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m时所对应的对地表有效喷幅分别为2.0m、2.5m、3.0m、3.5m、4.0m、4.5m；
（B）从所选植保无人机对地表有效喷幅中选择与第二步中所述精准喷幅WS相一致的数值，进而参考步骤（A）中该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系，确定与所述精准喷幅WS为3.0m相对应的对地表理论飞行高度HR为2.0m，然后按照公式HS=HR+HP计算所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS为2.9m，式中HP为第一步所采集到的作业地块上棉株的平均高度0.9m。
第五步：进行棉花脱叶药剂植保无人机航空喷施作业
借助第四步所选择的植保无人机，按照第三步完成的作业地块打点测绘和航线规划情况，以第四步计算所得所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS即2.9m作为实际对地作业高度，按照4.0m/s的飞行速度沿地膜铺设方向进行飞行作业，完成作业地块上棉花脱叶药剂的航空喷施。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以显示和描述本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，所属领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于，包括有下列步骤：
第一步：确定宽窄行栽培模式下棉株平均高度、相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽
（A）根据作业地块上棉花的栽培品种和生长周期，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出作业地块上棉株的平均高度；
（B）根据作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，采用抽样测量并求取平均值的方法，计算出相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽；
第二步：根据棉花栽培信息确定相邻两个地膜范围内棉株平均幅宽对植保无人机的精准喷幅需求
（A）根据作业地块上棉花的宽窄行栽培模式，在考虑防止药液过多地喷在宽度较大的交接行里以造成药液浪费和土壤污染的情况下，确定植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围；
（B）根据步骤（A）中所确定的植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围，按照公式WS=WP+WA计算宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS，式中WP为相邻两个地膜范围内由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，WA为附加调整喷幅；
第三步：对作业棉花地块进行打点测绘和植保无人机航线规划
（A）利用测绘杆对作业棉花地块边界处的记录点进行打点测绘，为保证所有记录点所围成的区域能够完整覆盖作业地块，从而避免在边界处出现漏喷现象，打点作业时先将作业棉花地块的边界分别向地块外侧扩展一定距离，再将所有的交点作为记录点按顺序进行打点测绘；
（B）将步骤（A）打点测绘的所有记录点所围成的区域作为作业区域，将第二步计算得到的宽窄行栽培模式下植保无人机实施棉花脱叶药剂喷施作业时的精准喷幅WS设置为航线宽度，在地面站中完成植保无人机的航线自动规划；
第四步：根据植保无人机对地表有效喷幅下的飞行高度确定其对棉株冠层高度精准喷幅下的飞行高度
（A）选择实施棉花脱叶药剂喷施作业的植保无人机机型，根据该机型上喷头的布置形式以及该机型所标定的作业性能，明确该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系；
（B）从所选植保无人机对地表有效喷幅中选择与第二步中所述精准喷幅WS相一致的数值，进而参考步骤（A）中该机型各种对地表有效喷幅与其对地表理论飞行高度的对应关系，确定与所述精准喷幅WS相对应的对地表理论飞行高度HR，然后按照公式HS=HR+HP计算所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS，式中HP为第一步所采集到的作业地块上棉株的平均高度；
第五步：进行棉花脱叶药剂植保无人机航空喷施作业
借助第四步所选择的植保无人机，按照第三步完成的作业地块打点测绘和航线规划情况，以第四步计算所得所选植保无人机对棉株冠层高度精准喷幅下的精准飞行高度HS作为实际对地作业高度，按照一定的飞行速度沿地膜铺设方向进行飞行作业，完成作业地块上棉花脱叶药剂的航空喷施。
2.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述宽窄行栽培模式是指在地膜上播种有行距为40cm～50cm的2行棉株，该2行棉株构成了“窄行”，而相邻两个地膜之间因没有播种棉株所形成的交接行则构成了“宽行”，且“宽行”的宽度为90cm～110cm。
3.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述植保无人机在单航线作业飞行过程中其有效喷幅的覆盖范围，是指植保无人机的有效喷幅刚好覆盖或略微超出相邻两个地膜上由4行棉株和1个交接行所形成的棉株平均幅宽，即在垂直地膜铺设方向上由2个“窄行”加1个“宽行”所形成的棉株平均幅宽。
4.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述附加调整喷幅WA的数值范围为0～0.5m。
5.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述的打点作业时将作业棉花地块的边界分别向地块外侧扩展一定距离，该距离的数值范围为0.3m～0.5m。
6.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述植保无人机的飞行速度范围为2.0m/s～4.5m/s。
7.根据权利要求1所述的宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法，其特征在于：所述植保无人机是电动多旋翼、电动单旋翼、油动单旋翼中的一种。
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