猕猴桃靶向喷雾授粉参数研究与控制系统设计c
任洋
【摘要】： 猕猴桃是一种具有花粉直感效应的雌雄异株植物，其授粉质量会直接影响到猕猴桃的座果率、单果质量、外观品质和内在成分。目前的国内授粉大多处于半人工阶段，作业强度大效率低。本文进行了猕猴桃靶向喷雾授粉技术的研究，以猕猴桃授粉作业参数量化为基础，研究压力式旋流喷雾的靶向控制参数，设计靶向喷雾授粉样机及控制系统,实现对靶瞄准、精准喷雾和智能机械化喷雾授粉作业。主要研究工作内容及结论如下：(1)猕猴桃靶向喷雾授粉作业参数量化研究。通过对猕猴桃的种植模式、花朵花簇生理特性与空间分布特征的量化研究，提出了以花簇为靶向目标的授粉方式，确定了靶向喷雾面积，计算了理论花粉液沉积量。研究表明猕猴桃花簇直径小于15cm的数量占比在90%以上，靶向喷雾的最小覆盖范围直径确定为15cm。采用授粉液花粉浓度为0.3%，单位面积下的理论花粉液沉积量为3.8568)2)/(88)~2时才可保证充分授粉。
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(2)压力式旋流喷雾的靶向喷雾控制参数研究。搭建压力式旋流喷雾参数试验平台，通过试验得到了喷嘴孔径、喷雾距离、压力、喷雾时间等因素对于喷雾特性与沉积特性的影响。依据试验结果与靶向喷雾授粉农艺要求，筛选出最佳的靶向喷雾控制参数:喷雾距离25cm、喷口直径0.4mm、工作气压200Kpa、最短喷雾时间为350ms、最大喷嘴偏角为20°、最大移动速度为2.052km/h。
(3)靶向喷雾授粉控制系统软硬件设计与相关算法研究。根据最佳靶向喷雾控制参数与作业要求，完成靶向喷雾授粉样机系统方案设计与控制系统硬件电路设计。选择Jetson Nano为视觉处理单元，设计了以STM32F103ZET6为主控的控制系统电路。为实现精准对靶喷雾作业，完成了SSD＿mobilenet V2目标检测算法、图像坐标与空间坐标的转换算法、标靶区域分割算法与多路舵机对靶喷雾控制算法的编程与调试。
(4)实际对靶喷雾性能测试。通过模拟实际授粉环境，搭建了实际靶向授粉试验平台，进行实际对靶喷雾试验。验证了对靶喷雾的准确性，在1km/h运行速度下的靶向喷雾成功率为95%左右，2km/h运行速度下的靶向喷雾成功率略有下降，为85%。研究了不同作业参数对沉积雾滴分布与粒径的影响，在不同速度与喷雾距离下，雾滴的沉积分布较为均匀，不存在雾滴集中区域与空白区域。且雾滴沉积的平均粒径、雾滴的覆盖率与车速、喷雾距离呈明显反比关系。在标准作业参数下(喷雾距离25cm)的雾滴沉积覆盖率可达50%以上。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2023
▲猕猴桃花粉授粉
