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我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化環(huán)節(jié)中，田間管理尤其是病蟲草害的防治是最薄弱的環(huán)節(jié)。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，重大有害生物年發(fā)生面積達(dá)70-80億畝次，而傳統(tǒng)的施藥機(jī)具的農(nóng)藥有效利用率不足30%。農(nóng)用無人航空施藥裝備及技術(shù)因其作業(yè)效率高、節(jié)藥增效等優(yōu)勢(shì)明顯，得到政府、企業(yè)以及種植大戶的重視，并具有了一定規(guī)模的應(yīng)用。但同時(shí)，航空施藥藥液飄移的問題是農(nóng)業(yè)航空植保中突出亟須解決的問題，如果處理不當(dāng)，會(huì)造成農(nóng)藥的大量飄失、達(dá)不到預(yù)期防治效果，造成糧食欠產(chǎn)減收并加劇生態(tài)環(huán)境污染等。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所針對(duì)這一難題，原創(chuàng)性地提出了以簡(jiǎn)單、實(shí)用的軟件模型方法——“基于模型的直升機(jī)施藥飄移預(yù)測(cè)方法”，取代現(xiàn)有的高成本、耗工時(shí)、專業(yè)性強(qiáng)、處理復(fù)雜檢測(cè)方法，為植保行業(yè)內(nèi)霧滴沉積和飄移的檢測(cè)提供了一種全新的技術(shù)發(fā)展方向。該專利將計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法引入到農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)領(lǐng)域，通過對(duì)直升機(jī)旋翼風(fēng)場(chǎng)的定量描述，以k-ω湍流模型為基礎(chǔ)，結(jié)合霧滴物理特性和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，采用貼體坐標(biāo)法修正完善模型，實(shí)現(xiàn)了快速有效地預(yù)測(cè)航空施藥藥液沉積分布情況及飄移范圍，并通過對(duì)作業(yè)參數(shù)的優(yōu)化組合，得出最佳的航空植保作業(yè)模式。
與同類技術(shù)相比，該專利實(shí)施的農(nóng)業(yè)航空植保作業(yè)，可在作業(yè)前快速、有效地完成施藥作業(yè)的參數(shù)最優(yōu)化組合，決策航空施藥作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的高效利用，提高藥液在作物靶標(biāo)區(qū)域的沉積率，大大減少藥液的飄移問題，解決了航空噴霧作業(yè)中農(nóng)藥使用安全性的關(guān)鍵技術(shù)問題。該專利技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)用無人機(jī)施藥裝備結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“理論指導(dǎo)實(shí)踐”，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式航空施藥作業(yè)模式，提高了航空施藥作業(yè)的科學(xué)管理水平；以軟件模型完成航空施藥藥液的沉積與飄移分布檢測(cè)工作，替代了需要消耗大量人力物力且專業(yè)性強(qiáng)的常規(guī)檢測(cè)，大大減少了飄移檢測(cè)的工作量和減輕了工作強(qiáng)度，促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)發(fā)展。
采用該專利技術(shù)的農(nóng)用無人直升機(jī)應(yīng)用于水稻病蟲害防治，與傳統(tǒng)地面作業(yè)機(jī)具相比，農(nóng)藥有效利用率≥35%，節(jié)省農(nóng)藥使用量≥20%，節(jié)水≥50%，作業(yè)效率提高10-100倍。折合節(jié)約農(nóng)藥成本3-5元/畝；節(jié)省作業(yè)成本10-15元/畝；增收糧食30-40斤/畝。經(jīng)測(cè)算，截止2015年底，使用該專利技術(shù)指導(dǎo)應(yīng)用航空施藥作業(yè)，累計(jì)節(jié)藥成本超過300萬元，增產(chǎn)增效效益超過4000萬元。
該專利已在江蘇、安徽、江西、河南、山東、海南、寧夏、上海、山東、湖南等地進(jìn)行了施藥應(yīng)用作業(yè)，有效緩解了各地水稻病蟲害防治的緊張局面，確保了糧食作物的增產(chǎn)增收，有利于推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)創(chuàng)建環(huán)境友好、生態(tài)平衡的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的歷史意義。