氣象要素對(duì)植保無人機(jī)飛行作業(yè)的影響分析

梅玲

摘要 隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸引入高科技設(shè)備。在防治病蟲害的過程中，引入植保無人機(jī)進(jìn)行飛行作業(yè)。就氣象要素風(fēng)、氣溫、降水、能見度、雷電和低云對(duì)植保無人機(jī)飛行作業(yè)的影響進(jìn)行了分析，希望可以為相關(guān)的工作人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 氣象要素;植保無人機(jī);影響

中圖分類號(hào)：V279.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）04–0031–02

新疆昌吉主要種植棉花和冬小麥，為夯實(shí)穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)，引進(jìn)了植保無人機(jī)，用以增強(qiáng)對(duì)病蟲害的抗病力，加快推進(jìn)小麥和棉花的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。雖然植保無人機(jī)取得了顯著的成就，但是不可控因素太多。分析氣象因素對(duì)植保無人機(jī)作業(yè)的影響，并做好植保無人機(jī)的完善工作，以提高植保無人機(jī)作業(yè)的質(zhì)量和效率。

1 氣象要素概述

氣象要素是指可以展現(xiàn)基本氣象狀態(tài)的物理量和天氣現(xiàn)象，本文對(duì)一些主要?dú)庀笠刈龊?jiǎn)要概述。氣溫是通過空氣分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能所表示的一種冷熱程度的物理量;濕度是指空氣中水汽的含量或潮濕的程度;風(fēng)向風(fēng)速是用來表示空氣相對(duì)于地面所進(jìn)行的運(yùn)動(dòng);云是懸浮在空氣中的大量水滴和冰晶組成的可見聚合體。在進(jìn)行天氣觀測(cè)時(shí)，往往會(huì)衡量云的形狀、高度和云量;常見的降水現(xiàn)象有雨雪，冰雹等，主要指云中降落的液態(tài)水和固態(tài)水;氣象能見度是指視力正常的人，在一定的天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物（黑色、大小適度）的最大水平距離，氣象能見度是氣象要素觀測(cè)中的基本項(xiàng)目之一。

植保無人機(jī)的飛行作業(yè)很大程度上受到氣象要素的限制。隨著氣象要素的變化，對(duì)植保無人機(jī)飛行作業(yè)的影響也有所不同。

2 植保無人機(jī)飛行分析

近年來，無人機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如植保無人機(jī)服務(wù)于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。植保無人機(jī)相較于傳統(tǒng)的機(jī)械操作具有幾大特點(diǎn)：更高效、具有安全保障，對(duì)蟲害的防范效果較好，以及投入成本較低。無人機(jī)具有較高的噴灑效率，比人工噴灑農(nóng)藥的效率高出幾十倍，可以有效地提高作業(yè)效率。同時(shí)，通過遙控器遠(yuǎn)程操控植保無人機(jī)噴灑農(nóng)藥，有效地避免了現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)農(nóng)作物中毒的情況，提高了噴灑作業(yè)的安全性。

3 氣象要素對(duì)植保無人機(jī)飛行作業(yè)的影響

植保無人機(jī)在大氣層中飛行，氣象因素的影響舉足輕重。天氣是限制飛行的主要因素，與無人機(jī)的安全息息相關(guān)[1]。事先了解天氣狀況、氣候條件以及空中能見度等情況具有重要意義。掌握無人機(jī)運(yùn)行過程中所需的各種設(shè)備和環(huán)境參數(shù)（包括飛行高度和航程）并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其可能發(fā)生危險(xiǎn)的程度及危害范圍，將有利于飛行作業(yè)的開展。氣象因素對(duì)植保無人機(jī)作業(yè)的影響是不可避免的，要事先通過天氣預(yù)報(bào)，了解天氣情況，以便做出相應(yīng)的工作計(jì)劃。通過有效的措施來降低氣象要素對(duì)植保無人機(jī)飛行作業(yè)的影響。

3.1 風(fēng)的影響

在所有氣象因素中，風(fēng)對(duì)植保無人機(jī)作業(yè)效果的影響最大。較大的風(fēng)會(huì)使水滴漂移。如果風(fēng)速超過3 m/s，則不適合使用植保無人機(jī)進(jìn)行噴灑作業(yè)。野外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)速2 m/s、植保無人機(jī)飛行高度1.5 m的條件下，作業(yè)噴霧幅度的偏移量可以達(dá)到噴霧幅度的一半以上。植保無人機(jī)的風(fēng)阻與其最大平飛速度有關(guān)。理論上，植保無人機(jī)可以在不超過最大平飛速度的風(fēng)級(jí)下飛行。然而，在植保過程中，3級(jí)以上的風(fēng)會(huì)引起藥物漂移[2]。風(fēng)力大于4級(jí)的天氣應(yīng)暫停作業(yè)，嚴(yán)禁風(fēng)力大于6級(jí)的天氣作業(yè)，否則可能發(fā)生安全事故。因此，建議在有風(fēng)的情況下，根據(jù)風(fēng)力大小來確定是否作業(yè)和作業(yè)高度。首先，遇到強(qiáng)風(fēng)切變天氣時(shí)，飛行管制員應(yīng)隨時(shí)關(guān)注植保無人機(jī)的地面速度和偏航情況，及時(shí)修正航路，計(jì)算航行時(shí)間，確保植保無人機(jī)往返平穩(wěn)。其次，根據(jù)風(fēng)向改變航路，避免植保無人機(jī)在側(cè)風(fēng)切變條件下飛行，確保飛行安全。

3.2 氣溫的影響

一般情況下，植保無人機(jī)的電池工作溫度為20℃～30℃，較大的溫差不利于植保無人機(jī)電池正常工作。溫度過低會(huì)使電池?fù)p失大量的能量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池的損壞。而溫度較高則會(huì)造成植保無人機(jī)在噴灑農(nóng)作物時(shí)加快藥物蒸發(fā)速率，產(chǎn)生上升氣流無法實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物噴灑藥物的預(yù)期效果。通常植保無人機(jī)在白天作業(yè)，容易遇到溫度不合適的情況，這就需要密切關(guān)注氣象預(yù)報(bào)，選擇合適的天氣進(jìn)行作業(yè)[3]。

3.3 降水的影響

由于植保無人機(jī)的諸多部件在遇水時(shí)會(huì)發(fā)生老化，雨天不建議植保無人機(jī)開展作業(yè)。植保機(jī)不適宜在雨、雪、冰雹天氣飛行。準(zhǔn)備起飛時(shí)，哪怕只有零星的小雨點(diǎn)，也不要冒險(xiǎn)起飛，在出行前可以查看天氣預(yù)報(bào)中的降水概率和降水強(qiáng)度。同時(shí)，遇到降雨會(huì)使已施的藥劑受到?jīng)_刷而流失，不僅降低了藥效，而且還污染了江河水域。一般藥劑對(duì)雨水的抗沖刷力不強(qiáng)，尤其是粉劑和非內(nèi)吸劑。

3.4 能見度的影響

能見度對(duì)于植保無人機(jī)在起飛和降落時(shí)的影響很大，尤其是在飛機(jī)降落時(shí)，直接影響操作員在決斷高度之前能否目視跑道。畢竟操作員看不見跑道，僅僅依靠盲降引導(dǎo)操作飛機(jī)降落是極其危險(xiǎn)的。低空云中飛行時(shí)，能見度差，影響對(duì)障礙物的觀察，也是十分危險(xiǎn)的。每年都會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閻毫幽芤姸葘?dǎo)致大量的植保無人機(jī)作業(yè)效率低下，事故頻發(fā)。植保無人機(jī)飛行時(shí)要求能見度大于1 km。

3.5 雷電的影響

在雷電天氣，無論是植保無人機(jī)還是相關(guān)設(shè)備都有可能會(huì)引雷，有潛在危險(xiǎn)。雷電既可能使無人機(jī)遭雷擊，又能使無線電通信和電子設(shè)備受到干擾，雷電可能同時(shí)還伴有冰雹、閃電、龍卷等強(qiáng)天氣，嚴(yán)重影響著植保無人機(jī)設(shè)備。為了保障安全，不建議雷電天氣條件下植保無人機(jī)工作。2018年7月，湖南省益陽市郝山區(qū)，植保無人機(jī)在工作時(shí)，受到雷電的干擾，險(xiǎn)些出現(xiàn)無人機(jī)傷人事故。

3.6 低云的影響

低云對(duì)植保無人機(jī)飛行的影響主要來源于伴隨低云的強(qiáng)天氣。其中，積雨云和濃積云對(duì)植保無人機(jī)影響最大。植保無人機(jī)的上升階段離地面非常近。一旦出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)切變、側(cè)風(fēng)和強(qiáng)下沉氣流，飛機(jī)就會(huì)發(fā)生失速和降落，響應(yīng)時(shí)間很短。

4 結(jié)語

綜上所述，植保無人機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)需要密切關(guān)注氣象要素的變化及氣象預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)情況，做好飛行作業(yè)計(jì)劃安排，一旦氣象條件不允許時(shí)，要禁止植保無人機(jī)開展飛行作業(yè)，或?qū)σ呀?jīng)開始飛行作業(yè)的植保無人機(jī)采取立即回收[4]。值得注意的是，植保無人機(jī)需要專業(yè)的人員進(jìn)行操作，需要對(duì)無人機(jī)的操控人員加強(qiáng)培訓(xùn)，使其熟練地掌握每一個(gè)操作技巧，具備面對(duì)氣象變化的應(yīng)變能力。這樣才會(huì)降低氣象要素對(duì)植保無人機(jī)帶來的威脅，更加有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳婷，楊泓，李亞玲.氣象要素對(duì)多旋翼無人機(jī)飛行的影響[J].中國(guó)設(shè)備工程， 2018（1）：170-171.

[2] 林正平，洪峰，劉鶴，等.淺析影響植保無人機(jī)作業(yè)效果的主要因素[J].中國(guó)植保導(dǎo)刊，2019，39（4）：70-72，85.

[3] 新農(nóng).影響植保無人機(jī)作業(yè)的環(huán)境因素[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2018，44（4）：50.

[4] 屠先志.影響植保無人機(jī)作業(yè)的環(huán)境因素[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2019（1）：144..

責(zé)任編輯：黃艷飛