基于LiDAR的果园对靶变量喷药控制系统设计与试验

来源：农业工程学报杂志2022年第3期北京时间：

作者：窦汉杰,翟长远,王秀,邹伟,李琪,陈立平,

摘要：传统果园喷药方式带来的非靶标区域农药沉积和飘移造成了环境污染，同时农药过量喷施导致农药残留。该研究基于前期获得的果树冠层网格化体积计算方法建立单喷头流量脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制模型，根据果园喷药作业需求建立控制器局域网络（Controller Area Network, CAN）总线通讯协议，采用高速摄影方法获得喷头开闭延时补偿距离为96 mm，通过实验室试验确定作业速度1m/s下的最佳网格宽度为210 mm，融合对靶喷药控制方法研发果园激光对靶变量喷药控制系统，并将该系统搭载在果园喷药机上集成研制果园对靶变量喷药机样机。实验室试验表明，喷头开启滞后距离为19 mm，喷头关闭滞后距离为41 mm。果园试验表明，喷头开启滞后距离为122 mm，喷头关闭滞后距离为185 mm；雾滴沉积密度大于20滴/cm2下，对靶变量喷药的雾滴覆盖率低于30%；在设定试验区域内，连续和对靶变量喷药的农药用量分别为4.53和1.71 L，对靶变量喷药节约药量62.25%。该系统可根据果树冠层位置和冠层体积变化实现对靶变量喷药。本研究将推动果园精准喷药技术的快速发展和应用。

关键词：植保机械, 激光雷达, 果园, 精准施药, 脉宽调制, 对靶