近日，山东农业大学机械与电子工程学院刘雪美教授团队研究成果在《Crop Protection》在线发表，论文题为“Comparative evaluation of a fast in-situ droplet detector and water-sensitive paper for pesticide spray distribution assessment in crop protection operations”。该研究围绕植保作业中雾滴分布检测效率低、田间原位获取难等问题，研发了快速原位云端多点雾滴分布检测装置，为喷雾质量快速评估和精准施药提供了新的技术路径。
农药雾滴分布情况直接关系施药效果、农药利用率和生态环境安全。传统水敏纸方法虽然应用广泛，但普遍存在检测流程繁琐、数据获取速度慢、田间原位测量能力不足等问题，尤其在高覆盖条件下，容易受到液滴铺展、重叠和粘连影响，难以满足喷雾质量快速准确评价需求。针对这一问题，团队聚焦田间喷雾沉积信息的快速获取，提出了基于雾滴光学边缘成像原理的检测方法，构建了集图像采集、参数提取、移动端交互和云平台管理于一体的检测系统。
研究结果表明，该检测器平均仅需35秒即可完成雾滴分布数据获取，最小可检测雾滴粒径为3.86 μm，明显优于水敏纸52.8 μm的检测下限。当覆盖率较低时，两种方法在相关粒径参数上总体趋势较为一致；当覆盖率升高后，水敏纸更易出现粒径和覆盖度高估、沉积密度低估等问题，而该检测器表现出更好的稳定性和可靠性。进一步在大豆、玉米和棉花冠层开展的田间试验表明，该检测器具有较好的应用潜力。
该成果面向智慧植保快速检测与精准施药需求，在雾滴分布原位感知、快速获取与田间应用方面取得重要突破，为提升植保作业智能化水平、推动高端植保装备创新发展提供了关键技术支撑，对智慧植保技术进步具有积极意义。
图1 田间冠层雾滴分布数据采集流程图
雾滴光学边缘成像原理图
雾滴图像处理流程图
检测单元内部结构图
检测装置整体结构与实物图
图2 快速原位雾滴分布检测系统的原理、流程、结构及实物图
图3 不同雾滴覆盖条件下水敏纸与检测器图像对比
图4 不同雾滴覆盖条件下检测器检测参数显示界面
(a) WSP
(b) Detector
图5 水敏纸与检测器雾滴粒径分布箱线图对比
山东农业大学为该论文第一完成单位，博士生于世辉、刘建为共同第一作者，刘雪美教授为通讯作者。该研究得到山东省重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、山东省农业机械研发制造推广应用一体化试点项目和山东省棉花产业技术体系创新团队机械岗位专家项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cropro.2026.107650
编 辑：万 千
审 核：贾 波
