在智慧農業的科研方面，涉及多項現代化技術，本文整理了智能植保機械與施藥技術專題的科研論文，內容包含植保無人機施藥、無人機農林業應用、葉面積密度參數噴霧控制等科研進展，深入了解農業科研前沿創新現狀。

一、植保無人機施藥數值建模關鍵技術與驗證方法研究進展

科研機構：國家農業智能裝備工程技術研究中心、北京市農林科學院智能裝備技術研究中心、國家農業航空應用技術國際聯合研究中心

針對植保無人機下洗風場演化及其作用下，各方法的優勢、缺陷、適用范圍及驗證手段仍缺乏系統梳理的現狀。該團隊針對無粘模型、計算流體力學模型及格子玻爾茲曼模型分別開展論述。

從算法模型、應用環境等角度，認識其在功能多樣性和完備性上還存在不足。上述數值模型精度還需綜合運用田間試驗及室內試驗，如高速粒子圖像測速或相位多普勒測速方法進行驗證和優化。并提出了未來植保無人機施藥模擬及驗證方法發展方向。

二、無人機農林業應用全球研究態勢分析

科研機構：國家農業智能裝備工程技術研究中心、北京市農林科學院智能裝備技術研究中心、國家農業航空應用技術國際聯合研究中心

為掌握無人機農林應用全球研究態勢，該團隊研究采集2011—2020年期間Web of Science核心合集數據庫中無人機農林應用全球研究相關文獻數據，利用VOSviewer等統計軟件對文獻進行科學計量分析。

分析結果表明，自2017年開始，無人機農林業應用研究發文數量快速增加，發文量排名前三位的國家依次是美國、中國和澳大利亞;共有398種期刊發表了有關無人機農林業應用研究文章，約占全部收錄期刊的1.90%;被引次數最多的文章內容主要是關注無人機系統在攝影測量和遙感上的傳感、導航、定位和通用數據處理等的研究現狀。

此外，對無人機農林業應用研究熱點進行分析發現，無人機施藥、無人機病蟲害遙感、植物表型獲取是無人機農林業應用的主要研究熱點。為無人機在農林業上的創新研究、科研團隊之間的合作提供參考。

三、冬小麥田植保無人飛機噴施除草劑霧滴粒徑及沉積飄移分布特性評估

科研機構：山東理工大學農業工程與食品科學學院、山東省農業航空智能裝備工程技術研究中心、華南農業大學電子工程學院/人工智能學院

為明確除草劑溶液對霧滴粒徑的影響，及植保無人飛機噴施除草劑霧滴沉積飄移分布特性，該團隊研究通過室內霧化室測定了植保無人飛機安裝的離心轉盤霧化噴頭噴灑清水，及常用的15種麥田除草劑溶液的霧滴粒徑分布，并通過田間試驗在藥箱中添加熒光示蹤劑(60 g/hm2)測定噴施作業區和漂移區的霧滴沉積量分布。

結果表明，與清水相比，除草劑溶液對霧滴粒徑影響顯著。對漂移區沉積量與飄移距離、側風風速擬合，結果表明下風向沉積量與風速成正比。為植保無人飛機冬麥田不同風速作業下的霧滴飄移距離提供數據支持，為噴霧飄移緩沖帶、飄移風險評估提供依據。

四、植保無人機飛防助劑與殺蟲劑的混配方式對二化螟防治效果影響研究

科研機構：華南農業大學工程學院/廣東省農業航空應用工程技術研究中心、廣東省農業人工智能重點實驗室、國家精準農業航空施藥技術國際聯合研究中心、華南農業大學南方農業機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室、廣東省農業科學院植物保護研究所/廣東省植保新技術重點實驗室

為探究飛防助劑類型與殺蟲劑的混配方式對水稻二化螟防治效果的影響，該團隊研究以殺蟲劑、飛防助劑、施藥液量為因素設計了3因素3水平的L9(34)正交試驗，通過方差分析(ANOVA)方法對各因素的顯著性水平進行了分析。

結果表明，在本研究的實驗條件下，混配方式7 (0.8%魚藤酮SC、有機硅助劑和27 L/hm2施藥液量)具有較好的速效性與持效性，施藥后第14天的防效達81.45%;混配方式4 (5%氯蟲苯甲酰胺SC、有機硅助劑和24 L/hm2施藥液量)持效性顯著，施藥后第14天的防效為79.30%。為防治水稻二化螟的藥液混配方式提供參考。

五、基于靶標葉面積密度參數的變量噴霧控制系統開發與性能試驗

科研機構：江蘇省農業科學院農業設施與裝備研究所、江蘇省農業科學院農業信息研究所

為達到果園施藥減量增效的效果，該團隊研究開發了一種變量噴霧控制系統，提出了葉面積密度參數與執行機構脈寬調制占空比的計算方法。

結果表明：通過噴霧試驗驗證變量噴霧樣機的有效性，采樣點水敏紙上單位面積(cm2)最少霧滴個數為35滴，達到了有效噴霧效果;當靶標冠幅與總冠幅比為39.9%時，變量噴霧模式相比于連續恒定式噴霧省藥71.96%，相比于對靶開關式噴霧省藥29.72%，達到了減量效果。

六、果園風送噴霧機出風口風場CFD建模與實驗

科研機構：北京市農林科學院智能裝備技術研究中心、國家農業智能裝備工程技術研究中心、西北農林科技大學機械與電子工程學院

為探究適用塔式果園風送噴霧機出風口風場建模方法，該團隊研究基于噴霧機出風口風場計算流體動力學建模方法。

結果表明，基于UDF分段式三維風速入口邊界條件設置方法不僅提高了仿真結果的準確性(提高了5%)，而且降低了計算的復雜性。在其他參數設置相同的情況下，大尺寸計算域模型的性能略優于小尺寸計算域。實際建模過程中建議根據計算機計算能力、仿真的實際要求設置合適的計算域尺寸。為噴霧機出風口風場CFD建模方法提供參考。

七、高地隙四輪獨立驅動噴霧機路徑跟蹤模型預測控制

科研機構：江蘇大學電氣信息工程學院

針對傳統燃油驅動、前輪轉向的高地隙噴霧機傳動效率低、碳排放高、環境污染、智能化水平低、靈活性差等問題，江蘇大學研究提出了一種適用于無人駕駛的高地隙四輪獨立驅動噴霧機。

采用Adams/Matlab的聯合仿真結果表明，在復雜的工況條件下，噴霧機驅動輪的滑移率依然控制在±20%之內，防止驅動輪發生過度滑移對車速和轉向角產生不良影響，有利于噴霧機穩定性的提升。該噴霧機能夠快速準確地跟蹤期望路徑，與未考慮驅動輪滑移的控制相比，能夠適應更加復雜的工作環境，跟蹤精度有明顯提升。

審核編輯黃宇