植保無(wú)人機(jī)噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

宋天明 任喆 劉國(guó)崇

摘要：我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，有18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)。我國(guó)大部分農(nóng)民還是使用手動(dòng)噴霧器，這種噴霧器農(nóng)藥的有效利用率很低。而且我國(guó)每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬(wàn)之眾，致死率約20%。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作物噴藥方法存在施藥器械落后，農(nóng)藥浪費(fèi)流失嚴(yán)重，防治效果差，反復(fù)用藥，致農(nóng)藥殘留超標(biāo)嚴(yán)重，施藥者與農(nóng)藥直接接觸，生產(chǎn)性中毒事件時(shí)常發(fā)生，人工成本持續(xù)增高等一系列問(wèn)題。針對(duì)我國(guó)無(wú)人機(jī)的需求，結(jié)合我公司自主研發(fā)的八旋翼植保無(wú)人機(jī)，圍繞植保無(wú)人機(jī)噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：植保無(wú)人機(jī)；噴灑；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：S2523文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.007

0引言

近年來(lái)，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易保養(yǎng)、維護(hù)成本低、尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)被農(nóng)民所喜愛，逐漸走入了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。現(xiàn)有的植保無(wú)人機(jī)噴灑方式，完全依靠無(wú)人機(jī)駕駛員的手動(dòng)操作，由駕駛員決定藥劑噴灑的地點(diǎn)和流量。但是依靠駕駛員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，常常會(huì)造成漏噴或者重復(fù)噴灑等問(wèn)題，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有一定的影響。所以，噴灑的流量控制仍是其廣泛應(yīng)用的一個(gè)障礙，如何能夠?qū)崿F(xiàn)流速微調(diào)控制是目前亟待解決的問(wèn)題。

本文設(shè)計(jì)的流速微調(diào)噴灑系統(tǒng)具有流量精準(zhǔn)控制、低液位報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決流量噴灑難以控制的問(wèn)題，更加精細(xì)的實(shí)施噴灑作業(yè)。

1系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)

流速微調(diào)噴灑系統(tǒng)，它包括速度傳感器、飛行控制器、中央處理器、變頻模塊、液位檢測(cè)模塊、噴灑泵和霧化噴頭。速度傳感器和飛行控制器集成在植保無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)內(nèi)，速度傳感器和飛行控制器用杜邦線連接，飛行控制器和中央處理器用杜邦線連接。速度傳感器、飛行控制器和中央處理器都安裝在飛控板上。中央處理器和變頻模塊用通信線連接，液位檢測(cè)模塊與中央處理器用通信線連接，變頻模塊和噴灑泵用通信線連接，噴灑泵和噴頭把藥劑噴出。隨著植保無(wú)人機(jī)飛行速度的變化，噴灑的流量也隨之改變，速度越快，流量越大。

速度傳感器和飛行控制器集成在植保無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)內(nèi)。通過(guò)速度傳感器的檢測(cè)，把飛行速度數(shù)據(jù)傳送給飛行控制器，飛行處理器將速度信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳輸給中央處理器，由中央處理器進(jìn)行信號(hào)的線性化處理，處理好的信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到變頻模塊，然后由變頻模塊對(duì)線性化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，處理成為噴灑泵的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而達(dá)到對(duì)噴灑泵的精準(zhǔn)控制。速度傳感器、飛行控制器和中央處理器都安裝在飛控板上。變頻模塊為封裝模塊，主要作用是信號(hào)變頻，驅(qū)動(dòng)噴灑泵。液位檢測(cè)系模塊的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)液位高度，在液位低于10%時(shí)進(jìn)行低液位報(bào)警，并且逐步對(duì)水泵開閉進(jìn)行相關(guān)的控制。

原理圖如下圖所示：

2結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的流量微調(diào)噴灑系統(tǒng)，可以通過(guò)速度控制噴灑泵，達(dá)到流速微調(diào)噴灑，具有流量精準(zhǔn)控制等優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決流量噴灑難以控制的問(wèn)題，更加精細(xì)的實(shí)施噴灑作業(yè)。

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