一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法技术

本发明专利技术公开了一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，包括以下步骤：步骤一：选择要进行气流作业的柔性作物的种类，并在气流作业区域中选定地块作为测试区域来用于柔性作物的物性测试；步骤二：对柔性作物自身的物性数据进行采集；步骤三，对柔性作物自身的物性数据进行处理；步骤四：计算柔性作物的物性测试结果：步骤五：重复步骤一至步骤四多次，取各次柔性作物的物性测试结果的平均值作为最终柔性作物的物性测试结果。本发明专利技术的测试方法能够准确地探究出气流作业下柔性作物的形变响应特性，从而为航空喷施气流作业提供方法指导及技术规范。

A physical property test method of flexible crop deformation response in airflow operation

【技术实现步骤摘要】
一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法
本专利技术涉及一种柔性作物物性测试方法，具体涉及一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法。
技术介绍
近年来，随着农业机械化和农业现代化进程的推进，航空植保技术以其作业效率高、农药利用率高、防治效果好等优点应用越来越广泛，农业航空喷施作业主要以有人驾驶固定翼飞机、有人驾驶直升机、单旋翼及多旋翼无人机等机型为主。航空植保喷施作业过程中，由于机体的飞行特性会产生强烈的下洗气流，在强烈的气流作用下，被喷施柔性作物会产生不同程度的形变响应。例如，授权公告号为CN106595603B的专利技术专利公开的“一种检测由无人机旋翼气流引起的冠层倒伏锥体的方法”中,公开了如何自动检测由无人机旋翼气流引起的冠层倒伏锥体的方法,从而获知在无人机旋翼气流作用下柔性作物冠层倒伏锥体的具体形态,所述冠层倒伏锥体即为对无人机作业气流的形变响应。已有研究表明，除了飞行参数、喷施器械、农药剂型等外在人为因素会对航空喷施雾滴沉积效果产生影响，作为农药沉积的载体，被喷施柔性作物的形变响应程度也会不可避免的对农药雾滴的沉积效果造成影响，例如上述专利技术专利涉及的冠层倒伏锥体中，喷药时柔性作物顶部形成的冠层倒伏锥体可以让柔性作物冠层的更多部位暴露从而附着农药，同时形成的冠层倒伏锥体可以避免雾状的农药快速漂移，有利于喷施雾滴沉积，从而提高柔性作物的喷施效果。由此可见，研究柔性作物对无人机气流的形变响应特性，对于指导无人机喷施作业是具有重要意义的。目前关于航空喷施沉积效果的研究还大多集中于飞机机型、飞行参数、喷施设备、农药剂型等传统的研究领域，关于航空喷施柔性作物物性特征的研究较少。可查询到的柔性作物物性测试方法也较为单一，均为柔性作物生长期、柔性作物高度等单方面的物性测试，缺乏柔性作物物性全面综合的测试及评价方法，更是缺乏对于柔性作物物性全面综合的测试及评价方法。这就导致所得到的测试结果不能准确的表征出柔性作物的物性特征，也就不能准确的探究出气流作业下柔性作物的形变响应特性，进而对航空喷施雾滴沉积效果产生影响。因此设计一种综合考虑柔性作物各生长特性的气流作业柔性作物形变响应物性测试方法便具有显著的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，所述测试方法能够准确地探究出气流作业下柔性作物的形变响应特性，从而为航空喷施气流作业提供方法指导及技术规范。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，包括以下步骤：步骤一：选择要进行气流作业的柔性作物的种类，并在气流作业区域中选定地块作为测试区域来用于柔性作物的物性测试，其中，所述地块的面积为S；步骤二：对柔性作物自身的物性数据进行采集，其中，所述柔性作物自身的物性数据包括柔性作物高度h、种植密度f、叶面积指数L以及抗弯曲能力；步骤三：对柔性作物自身的物性数据进行处理：计算柔性作物高度测试结果mh：根据测得的柔性作物高度h与该柔性作物生长成熟时的高度H的比值确定柔性作物高度测试结果mh；计算柔性作物密度测试结果mf：根据测得的种植密度f与该柔性作物种植最佳密度F的比值确定柔性作物高度测试结果mf；计算柔性作物叶面积指数测试结果mL：根据测得的叶面积指数L与该柔性作物最佳叶面积指数LAI的比值确定柔性作物高度测试结果mL；计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG：根据柔性作物茎秆被折断时受到的作用力F及倾角θ计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG；步骤四：通过以下公式计算柔性作物的物性测试结果：M＝A×mh+B×mf+C×mL+D×mG其中，A为柔性作物高度h的权重系数；B为种植密度f的权重系数；C为叶面积指数L的权重系数；D为抗弯曲能力的权重系数；其中，A、B、C及D均为0至1之间的正数，且A+B+C+D＝1；步骤五：重复步骤一至步骤四多次，取各次柔性作物的物性测试结果的平均值作为最终柔性作物的物性测试结果。优选的，所述气流作业为使用植保旋翼无人机、或者直升机、或者有人驾驶飞机作业过程中产生较大气流的喷施作业方式。优选的，所述柔性作物是水稻、小麦或者在较大气流作用下会发生直观弯曲的柔性作物。优选的，在步骤三中，计算柔性作物高度测试结果mh包括以下步骤：(1)在测试区域中选取若干株柔性作物，人工使用高度测量工具直接或间接测量该柔性作物的高度h1，h2，……hn，取h1，h2，……hn的平均值或其他反映其综合属性的计算均值h；(2)确定该柔性作物在生长成熟时的高度H，根据如下公式计算该柔性作物的高度测试结果mh：优选的，在步骤三中，计算柔性作物密度测试结果mf包括以下步骤：(1)将测试区域中的柔性作物的行数记为a，并在其中选取若干行柔性作物，计算各行柔性作物的植株数的平均数为b，则单位面积的柔性作物的植株数为：c＝ab，密度为：f＝c/S；或者使用其他可直接或间接种植密度f的工具来计算其密度；(2)确定该柔性作物种植的最佳密度F，并根据如下公式计算该柔性作物的种植密度f的测试结果mf：优选的，在步骤三中，计算柔性作物叶面积指数测试结果mL包括以下步骤：(1)在测试区域中选取若干株柔性作物的叶片，人工测量各株柔性作物的叶片的参数并通过以下公式计算各株柔性作物的叶片的叶面积指数L，或使用可直接或间接测量叶面积指数L的工具来测量各株柔性作物的叶片的叶面积指数L；其中，Lij为叶片的叶长，Bij为最大叶宽，q为第j株的总叶片数，p为测定株数，ρ为种植密度f；(2)确定该柔性作物的最佳叶面积指数LAI，并根据如下公式计算该柔性作物叶面积指数测试结果mL：优选的，在步骤三中，计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG包括以下步骤：(1)在测试区域中选取若干株长势相近的特征柔性作物，使用柔性作物茎秆强度测定仪来分别对各株特征柔性作物的强度进行测定，其中，测定方法包括以下步骤：(1-1)将特征柔性作物的高度等分为n份；(1-2)使用柔性作物茎秆强度测定仪在第一株柔性作物的高度的1/n处施加压力直至该柔性作物的茎秆折断，记录此时该柔性作物茎秆强度测定仪所显示的压力F1及倾角θ1；(1-3)使用柔性作物茎秆强度测定仪在第二株柔性作物的高度的2/n处施加压力直至该柔性作物的茎秆折断，记录此时柔性作物茎秆强度测定仪所显示的压力F2及倾角θ2；(1-4)依次对其余各等分高度的柔性作物进行测量记录，直至测得第(n-1)株柔性作物在其高度的n-1/n处的压力Fn-1及倾角θn-1；(2)确定测试的柔性作物在成熟期时单株重量G，所述柔性作物的抗弯曲能力的计算公式如下：mF＝INT[(F/G)×2]+1mθ＝10sinθmg＝0.5(mF+mθ)根据以上公式分别计算步骤(1-1)至(1-4)的测试结果mg1至mg(n-1)，则柔性作物的抗弯曲能力的测试结果通过公式计算。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：1、通过本专利技术的方法计算获得的作物形变响应物性结果，能够反映柔性作物对气流作业环境下的形变响应特定，通常，测试结果值越大，表示柔性作物在气流作业下的形变响应越好，同等作业条件下沉积效果越佳。2、本专利技术的测试方法通过对气流作业柔性作物形变响应的物性测试，具体通过对柔性作物高度h、种植密度f、叶面积指数L及抗弯曲能力进行测试并按相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选择要进行气流作业的柔性作物的种类，并在气流作业区域中选定地块作为测试区域来用于柔性作物的物性测试，其中，所述地块的面积为S；步骤二：对柔性作物自身的物性数据进行采集，其中，所述柔性作物自身的物性数据包括柔性作物高度h、种植密度f、叶面积指数L以及抗弯曲能力；步骤三：对柔性作物自身的物性数据进行处理：计算柔性作物高度测试结果mh：根据测得的柔性作物高度h与该柔性作物生长成熟时的高度H的比值确定柔性作物高度测试结果mh；计算柔性作物密度测试结果mf：根据测得的种植密度f与该柔性作物种植最佳密度F的比值确定柔性作物高度测试结果mf；计算柔性作物叶面积指数测试结果mL：根据测得的叶面积指数L与该柔性作物最佳叶面积指数LAI的比值确定柔性作物高度测试结果mL；计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG：根据柔性作物茎秆被折断时受到的作用力F及倾角θ计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG；步骤四：通过以下公式计算柔性作物的物性测试结果：M＝A×mh+B×mf+C×mL+D×mG其中，A为柔性作物高度h的权重系数；B为种植密度f的权重系数；C为叶面积指数L的权重系数；D为抗弯曲能力的权重系数；其中，A、B、C及D均为0至1之间的正数，且A+B+C+D＝1；步骤五：重复步骤一至步骤四多次，取各次柔性作物的物性测试结果的平均值作为最终柔性作物的物性测试结果。...

【技术特征摘要】
1.一种气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选择要进行气流作业的柔性作物的种类，并在气流作业区域中选定地块作为测试区域来用于柔性作物的物性测试，其中，所述地块的面积为S；步骤二：对柔性作物自身的物性数据进行采集，其中，所述柔性作物自身的物性数据包括柔性作物高度h、种植密度f、叶面积指数L以及抗弯曲能力；步骤三：对柔性作物自身的物性数据进行处理：计算柔性作物高度测试结果mh：根据测得的柔性作物高度h与该柔性作物生长成熟时的高度H的比值确定柔性作物高度测试结果mh；计算柔性作物密度测试结果mf：根据测得的种植密度f与该柔性作物种植最佳密度F的比值确定柔性作物高度测试结果mf；计算柔性作物叶面积指数测试结果mL：根据测得的叶面积指数L与该柔性作物最佳叶面积指数LAI的比值确定柔性作物高度测试结果mL；计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG：根据柔性作物茎秆被折断时受到的作用力F及倾角θ计算柔性作物抗弯曲能力测试结果mG；步骤四：通过以下公式计算柔性作物的物性测试结果：M＝A×mh+B×mf+C×mL+D×mG其中，A为柔性作物高度h的权重系数；B为种植密度f的权重系数；C为叶面积指数L的权重系数；D为抗弯曲能力的权重系数；其中，A、B、C及D均为0至1之间的正数，且A+B+C+D＝1；步骤五：重复步骤一至步骤四多次，取各次柔性作物的物性测试结果的平均值作为最终柔性作物的物性测试结果。2.根据权利要求1所述的气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，其特征在于，所述气流作业为使用植保旋翼无人机、或者直升机、或者有人驾驶飞机作业过程中产生较大气流的喷施作业方式。3.根据权利要求1所述的气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，其特征在于，所述柔性作物是水稻、小麦或者在较大气流作用下会发生直观弯曲的柔性作物。4.根据权利要求1所述的气流作业柔性作物形变响应物性测试方法，其特征在于，在步骤三中，计算柔性作物高度测试结果mh包括以下步骤：(1)在测试区域中选取若干株柔性作物，人工使用高度测量工具直接或间接测量该柔性作物的高度h1，h2，……hn，取h1，h2，……hn的平均值或其他反映其综合属性的计算均值h；(2)确定该柔性作物在生长成熟时的高度H，根据如下公式计算该柔性作物的高度测试结果mh：5.根据权利要求1所述的气流作业柔性作物形变响应物性测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继宇，郭爽，姚伟祥，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44