植保无人机的应用特点与变量施药技术研究

多旋翼植保无人机是我国农业无人机植保的新方式,近年来不仅发展速度快,而且体现出了显著的作业优势,通过对现阶段农用植保无人机作业特点进行分析,说明了多旋翼植保无人机作业时的优势与不足,并对植保无人机应用变量施药技术的实施方式进行了研究与总结,说明了在植保无人机上应用变量施药技术的必要性。     

多旋翼无人机在农业生产病虫害防治的作用及趋势

近年来,我国加强了对多旋翼无人机技术的研究和应用,以多旋翼无人机完成农作物的植保作业在农业生产中得到了快速的应用。通过分析多旋翼无人机在农业生产植保中的作用,说明了影响无人机喷药质量的主要因素,并总结了植保无人机技术的发展趋势。     

多旋翼植保无人机动力匹配的设计

农用多旋翼植保无人机的动力匹配,就电动无人机而言,其实就是根据植保无人机的作业载重,通过计算进行选择电机、电调、桨叶以及电池的问题。合理的动力匹配能够保障植保无人机安全稳定的作业运行,同时也可以避免因为设计冗余造成的动力浪费。     

果园施药机械资源消耗水平评价模型研究

在施药机械满足喷雾质量前提下,为降低果园施药综合成本,需要对果园施药机械资源消耗水平进行评估。本文选择典型地面风送喷雾机、单旋翼和六旋翼植保无人机进行果树施药试验,对比分析冠层雾滴沉积分布、雾滴穿透性、地面雾滴流失等主要喷雾效果指标,结果表明：3种施药机械在树冠纵向各层、横向各层雾滴沉积密度均大于25滴/cm2,能够满足果园植保要求;比较冠层雾滴分布/沉积均匀性,树冠纵向沿送风方向整体呈下降趋势,树冠横向由外到内整体呈下降趋势,变异系数最高分别达63.54%和79.19%;对比雾滴穿透性,风送喷雾机较优,纵向与横向变异系数最大为5.35%,单旋翼植保无人机横向最差,变异系数为35.20%,而六旋翼植保无人机纵向最差,变异系数达40.77%。但单旋翼和六旋翼植保无人机地面雾滴流失量分别是风送喷雾机的2.78%和12.50%,减少了农药浪费。进一步综合施水量、施药量、用工量、作业时长和作业能耗等指标,采用基于变异系数客观赋权法与主观赋权法两种线性加权方法,构建了施药装备资源消耗水平评价模型,验证结果均表明,综合资源消耗由小到大依次为单旋翼植保无人机、六旋翼植保无人机、风送喷雾机;两种评价方法的资源消耗综合评价指标值变异系数分别为110.2%和74.2%,说明基于变异系数客观赋权法的评价模型,综合指标值之间差异更明显、评价效果更符合实际。     

植保无人机动力系统的改进及试验研究

农用无人机最重要的应用和作业项目是进行植保作业,但现在市场上的植保无人机动力系统已经远远满足不了基础农业生产的需要。本文在电动力和油动力无人机的基础上进行改进,设计出了油电混合动力无人机。经过现场试验,在空载情况下,油电混合动力无人机比电动力无人及油动力无人机的续航时间长约20～25min/L;在载重分别为6L、10L、16L、22L、25L情况下,油电混合动力无人机的续航时间比电动力无人机及油动力无人机长约30～40min/L。     

单旋翼植保无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响

为研究单旋翼植保无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响特性,基于格子玻尔兹曼(Lattice-Boltzman,LBM)方法的自适应细化物理模型,对单旋翼无人机的旋翼流场进行了数值模拟。通过改变无人机喷杆的垂直距离和喷头在旋翼下方的位置,研究了不同飞行速度下,无人机翼尖涡流对雾滴飘移的影响规律。为捕获到不同粒径的雾滴在无人机下洗流场中的运动轨迹,采用基于拉格朗日离散相粒子跟踪法模拟了雾滴的运动轨迹。为验证数值模拟的准确性,进行了试验验证,研究结果表明:当无人机飞行速度大于3 m/s时,机身后方开始出现螺旋型尾涡,且飞行速度越大、飞行高度越高,尾涡向机身后方的扩散距离越远;当飞行速度为5 m/s、飞行高度为3 m时,38%的雾滴因螺旋尾涡而造成空中飘移,其中粒径小于100μm的雾滴约占总飘移雾滴数的80%;喷杆距离主旋翼的高度对雾滴因翼尖涡流造成的飘移影响不明显,但喷头的位置越靠近主旋翼的边缘,雾滴越容易被翼尖涡流卷吸。     

电动多旋翼植保无人机在现代农业生产中的作用及发展趋势

随着科学技术的发展,农业航空作业在现代农业生产中得到了飞速发展。电动多旋翼植保无人机具有科技含量高、作业效果好、绿色环保、可再生的特点,因此更符合现代农业发展的需求。电动多旋翼植保无人机的应用不仅能降低农作物表面的农药残留量、提高作业效率、提高农民收入、降低劳动强度和有效提升农作物的产量和质量,还有利于保障我国粮食安全和生态安全,并且在促进农村生态振兴、乡村人才振兴和农业技术创新中发挥重要的作用,符合我国现代农业发展的要求。因此,电动多旋翼植保无人机技术在现代农业生产中的应用将会越来越广泛。     

多旋翼植保无人机试验推广探讨

介绍了单旋翼及多旋翼植保无人机的优、缺点和发展现状,通过对单旋翼及多旋翼植保无人机两款机型实际操控作业分析,提出了就从事植保作业而言,负载相同条件下,在性价比及稳定性操控方面,多旋翼植保无人机价格低廉,简单易操作,适合非专业人员操控,很受农民欢迎,具有良好推广应用前景。     

航空植保无人机飞防助推现代农业发展

大力发展以航空植保为主导的无人机应用产业,有利于航空植保技术转化为现实的生产力。现在推广植保无人机应用技术,主要是以"共享,共建"的思想,在小麦、水稻、棉花、果树等植保上解决无人机施药技术。一、当前航空植保飞机发展情况受管理体制、机制、政策和空管约束以及传统农业发展方式影响,全省植保无人机飞防应用技术发展较晚,到2018年底,无人植保仅占耕地面积的3%左右,而美、日等国家已达到50%以上,与国外相比差距较大。     

巢湖市夏种夏管植保无人机大显身手

正截至6月14日,安徽省巢湖市水稻夏种已完成72.5万亩,占水稻种植面积的92.45%,其中,植保无人机飞播8.2万亩,占比10.46%。在水稻种植、化肥喷洒以及除草剂喷洒方面,植保无人机发挥了重要作用,减轻了劳动强度,节约了农业生产时间,加快了夏种夏管进度。近年来,巢湖市大力推广植保无人机技术并取得迅猛发展。截至2021年6月,巢湖市植保无人机保有量374台。为加快植保无人机发展,拓展植保无人机使用效率,2021年,巢湖市农业农村局重点推广植保无人机水稻飞直播技术、化肥喷洒技术和病虫害飞防技术,已举办植保无人机安全操作技术培训班3期,     

环境风速对六旋翼无人机下洗气流和雾滴沉积影响研究

小型多旋翼植保无人机存在农药飘移、雾滴沉积不均等问题,为此本文结合RANS方程、SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法,对耦合六旋翼植保无人机下洗气流场和喷雾雾滴的两相流场进行数值模拟计算,探析环境风速对无人机下洗气流和农药雾滴沉积的影响。机身下方空间点风速试验和模拟值相对误差在15%以内,验证了数值模型的准确性。数值模拟结果表明：植保无人机飞行作业时,来流造成无人机下洗风场出现漩涡,来流速度对机身正下方流场的影响大于其对旋翼正下方流场的影响;侧风造成无人机下洗风场出现较大漩涡,下洗风场稳定性降低;两侧旋翼正下方对称布置喷嘴提高了雾滴沉积均匀性,来流造成雾滴卷积,雾滴飘移量随着来流速度提高而增大。综合各因素,无人机喷嘴应在旋翼下方对称布置,在小型六旋翼植保无人机实际作业时,无人机作业方向需要与外界环境风向保持平行,同时在晴朗环境下施药作业,从而降低雾滴飘移,提高农药利用率。     

植保无人机飞防作业应用特点与存在问题分析

植保作业的能力关系到农业生产的产量和经济效益,植保无人机作业作为近年来兴起的新式农业植保形式,有效提高了植保作业的工作效率。从现阶段农用植保无人机应用情况出发,分析了多旋翼植保无人机的应用特点与优势,并总结无人机技术普及中存在的问题。     

农用植保旋翼无人机地面监控系统的设计与实现

植保无人机凭借其低成本、高效率、精准快速作业等优点,在农业植保领域得到快速发展,成为现代农业的一种重要装备。为了能够实时远程监控农用植保旋翼无人机的飞行状态信息,提高无人机飞行作业安全和作业质量,进行更好的飞行控制管理,设计并实现了植保旋翼无人机地面监控系统,可实现与植保无人机的远距离实时通信、监测飞行姿态、显示飞行作业轨迹和飞行控制等操作。地面监控系统采用嵌入式树莓派2作为硬件平台,2.4G无线模块实现数据收发,使用跨平台C++图形用户界面应用程序框架Qt对地面监控系统软件功能和交互界面进行开发,并制定了旋翼无人机与地面监控系统之间的数据通讯协议。该系统实际测试表明:监控系统可长时间连续稳定的工作,有效实现了对农用植保旋翼无人机实时监控与操作。     

演示培训先行 补贴政策助推 宁波市大力促进植保无人机推广

<正>为加快现代农业发展,促进智能农机示范推广和农机科技创新,2013年11月26-27日,宁波市农机局组织召开全市智慧农业机械装备现场会。在这次现场会上,展示了多款遥控高效旋翼植保无人机。据介绍,高效旋翼植保无人机可在作物上空1~2 m处喷洒作业,单架每天作业面积可达33.3 hm2以上,1架飞机抵得上50个人力的劳动量。这种在2013年"六下乡"暨春耕生产现场会上引起轰动的植保无人机在此次智慧农业     

多旋翼植保无人机变量喷洒系统设计

基于脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)技术设计了多旋翼植保无人机变量喷洒控制系统。该系统由硬件和软件两部分组成,硬件由多旋翼植保无人机起落架、变量喷洒控制器及霍尔流量计组成,软件则实现占空比控制喷洒流量。采用Abaqus有限元分析软件对多旋翼植保无人机变量喷洒系统的关键受力部件进行线性静力分析,结果表明:关键受力部件变形较小,设计合理。此外,进行了占空比与喷洒流量关系实验,结果表明:当占空比为6%~8%时,流量与占空比采用3次多项式得到较好的拟合其可决系数R~2达0.998;当占空比大于8%时,喷洒流量达到最大且不随占空比增加而变化。     

植保无人机施药效果和飞防技术探析

正目前,重庆市农机化发展进入新时期,智能化、自动化农机装备不断涌现。植保无人机是指配备农药喷洒系统、用于植保作业的旋翼无人飞机。截至2019年,重庆推广应用300余架,多以以电动多旋翼为主,广泛应用于水稻、柑橘果园等飞防植保作业。一、植保无人机施药效果(一)结构植保无人机由飞行器、地面遥控及喷洒系统组成,通过地面遥控或导航飞控实现喷洒作业,如图1。     

基于Porous模型的多旋翼植保无人机下洗气流分布研究

植保无人机进行果树施药时,果树冠层周围及内部的下洗气流时空分布对雾滴的附着和分布有重大影响,为明确无人机下洗气流时空分布规律,针对六旋翼植保无人机,结合RANS方程、RNG k-ε湍流模型、Porous模型、滑移网格技术及SIMPLE算法,建立了六旋翼植保无人机悬停施药下洗气流时空分布的三维CFD模型。数值模拟结果表明:无果树时,旋翼下洗气流近似呈"圆柱形"向下发展,到达地面后形成地面铺展,在旋翼正下方0. 6～1. 7 m区域内出现速度范围为3. 0～4. 0 m/s的"Z方向(竖直向下)速度稳定区";有果树时,冠层对旋翼下洗气流有明显的阻挡作用,不再出现"Z方向速度稳定区"。以本文模拟的3棵果树为例,Ⅰ号果树冠层周围气流从冠层上半部区域开始呈"圆锥形"向下发展,以一倾斜角发展到地面形成小范围地面铺展,地面铺展末端出现近地面卷扬,Ⅱ、Ⅲ号果树冠层周围气流卷扬严重,在计算区域内无明显地面铺展;旋翼中心正下方Z方向速度最大接近8 m/s,随着冠层压力损失系数的增大,旋翼中心正下方Z方向速度衰减加快,同时旋翼气流向四周产生扩散;计算冠层内部Z方向最大速度衰减比发现,除Ⅲ号果树冠层下半部,无果树和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号果树冠层内部Z方向最大速度衰减比依次增大。试验表明,无果树时旋翼正下方0. 3、0. 8、1. 3、1. 8 m处和近地面2. 3 m处试验值与模拟值的相对误差分别在10%以内和不大于25%,总体拟合优度0. 984 6,数值模拟准确;试验果树与模拟果树冠层内部的气流速度分布规律具有很好的一致性。     

植保无人机喷洒系统的设计

我国作为农业大国,有18亿亩基本农田,每年需要大量的农业植保作业。我国大部分农民还是使用手动喷雾器,这种喷雾器农药的有效利用率很低。而且我国每年农药中毒人数有10万之众,致死率约20%。传统农业作物喷药方法存在施药器械落后,农药浪费流失严重,防治效果差,反复用药,致农药残留超标严重,施药者与农药直接接触,生产性中毒事件时常发生,人工成本持续增高等一系列问题。针对我国无人机的需求,结合我公司自主研发的八旋翼植保无人机,围绕植保无人机喷洒系统设计展开了相关研究。     

山东省农用植保无人机应用现状及建议

<正>一、植保无人机的应用现状1.地域分布广。山东省于2011年由日照市岚山区华茂农业技术服务专业合作社引进购买第一架农用植保无人机并开始田间服务作业,截至2016年6月,全省17市共有植保无人机315台,平均每市超过18台,每个市都有无人机,达到市级无人机覆盖无空白;全省153个县市区中,近50%的有植保无人机。     

粳稻多旋翼植保无人机雾滴沉积垂直分布研究

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻垂直方向雾滴沉积的分布规律,在水稻冠层叶片、中部叶片、底部叶片分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻垂直方向的分布结果。试验结果表明:植保无人机低空喷雾在水稻垂直方向的雾滴覆盖率存在显著差异,有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。从水稻垂直方向的不同位置分析,雾滴总体覆盖率为冠层54.86%,中部32.69%,底部24.7%;水稻垂直各位置的粒径分布中,平均粒径范围处于110~140μm之间,粒径大小适合植物病虫的防治。冠层的点密度最大,而水稻中间部位和水稻底部的点密度分布较为相似;水稻中部雾滴扩散比(0.465)优于冠层(0.38)和底部(0.31),整体喷雾的雾滴扩散比与相对粒谱宽度的数值均低于正常值(0.67)。