植保無人機噴灑系統的設計

宋天明 任喆 劉國崇

摘要：我國作為農業大國，有18億畝基本農田，每年需要大量的農業植保作業。我國大部分農民還是使用手動噴霧器，這種噴霧器農藥的有效利用率很低。而且我國每年農藥中毒人數有10萬之眾，致死率約20%。傳統農業作物噴藥方法存在施藥器械落后，農藥浪費流失嚴重，防治效果差，反復用藥，致農藥殘留超標嚴重，施藥者與農藥直接接觸，生產性中毒事件時常發生，人工成本持續增高等一系列問題。針對我國無人機的需求，結合我公司自主研發的八旋翼植保無人機，圍繞植保無人機噴灑系統設計展開了相關研究。

關鍵詞：植保無人機；噴灑；控制系統

中圖分類號：S2523文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.007

0引言

近年來，以其結構簡單、易保養、維護成本低、尺寸小、重量輕等優點被農民所喜愛，逐漸走入了農業生產中。現有的植保無人機噴灑方式，完全依靠無人機駕駛員的手動操作，由駕駛員決定藥劑噴灑的地點和流量。但是依靠駕駛員的經驗進行判斷，常常會造成漏噴或者重復噴灑等問題，對農作物的生長有一定的影響。所以，噴灑的流量控制仍是其廣泛應用的一個障礙，如何能夠實現流速微調控制是目前亟待解決的問題。

本文設計的流速微調噴灑系統具有流量精準控制、低液位報警等優點，可以有效解決流量噴灑難以控制的問題，更加精細的實施噴灑作業。

1系統原理與設計

流速微調噴灑系統，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人機的飛行控制系統內，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。隨著植保無人機飛行速度的變化，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人機的飛行控制系統內。通過速度傳感器的檢測，把飛行速度數據傳送給飛行控制器，飛行處理器將速度信號數據轉化成數字信號傳輸給中央處理器，由中央處理器進行信號的線性化處理，處理好的信號數據傳送到變頻模塊，然后由變頻模塊對線性化數據轉化處理，處理成為噴灑泵的驅動信號，從而達到對噴灑泵的精準控制。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，主要作用是信號變頻，驅動噴灑泵。液位檢測系模塊的作用是實時檢測液位高度，在液位低于10%時進行低液位報警，并且逐步對水泵開閉進行相關的控制。

原理圖如下圖所示：

2結語

本文設計的流量微調噴灑系統，可以通過速度控制噴灑泵，達到流速微調噴灑，具有流量精準控制等優點，可以有效解決流量噴灑難以控制的問題，更加精細的實施噴灑作業。

參考文獻：

[1]王玲， 蘭玉彬， WClint Hoffmann，等. 微型無人機低空變量噴藥系統設計與霧滴沉積規律研究[J]. 農業機械學報， 2016（1）：15.

[2]陳愛國. 無人機噴灑農藥控制系統設計[J]. 機電信息，2015（33）：113.

[3]張菡. 植保無人機變量噴藥系統研制[D].泰安：山東農業大學， 2017.

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