液位監測技術在植保無人機中的應用分析

劉 鶴

(黑龍江省鶴崗市農業技術推廣中心，黑龍江 鶴崗 154101)

植保無人機主要部件是藥箱，要想準確控制施藥，必須對藥量密切重視。液位監測技術是獲取信息的主要方法，監測液位過程中容易出現劇烈震動液面、理化特點不同、空間狹小等問題。通過液位監測技術可以有效解決這部分問題，與監測需求高度相符，其功耗低、精度高、抗腐蝕較強，為無人機準確施藥提供了重要依據。

1 植保無人機的操作優勢

我國當前具體通過幾種方式開展農作物施藥：人工背負式、行走機械式、飛機打藥。其中傳統人工方式比例達60%，行走機械式比例達38%，飛機打藥比例很小不足1%[1]。

傳統打藥方式不僅工作任務繁重，并且存在操作風險。比如迎風操作，高溫操作，或者是高桿作物操作。人與藥物容易發生接觸，若無充分防護則容易出現中毒。資料顯示，每一年都會發生農藥中毒事件，導致死亡的有3000～5000人。此外，傳統操作會產生較大霧滴且不均勻，容易導致過量用藥現象，對農作物產生一定的污染。每一年由于過量施藥或污染減少糧食100億kg。傳統方式穿透能力不佳，無法到達根部與葉背面，利用率較低，相對不能獲得最佳效果[2]。

航空植保可以徹底分離人藥，安全且效率極高。但大飛機不能實現低空低速飛行，在低空操作與小區域地塊無法有效適應。無人機不僅可以成功分離人藥，還能夠分離人機，同時擺脫了地理位置的約束，體現出顯著優勢。具體如下：操作效率高。可以成功解決人員不足問題；效果良好。飛機帶來的向下風場能夠向作物根部與葉背面直接吹送農藥，同時借助較快的速度，可采用高倍濃縮農藥，獲得最佳的殺蟲效果；節約藥物。由于藥物濃度較高，且在飛行過程中形成的旋轉氣場對漂移藥液有效控制，所以不會產生巨大的浪費；提高了安全性。由于人機、人藥分離，避免藥物帶來的傷害，高度保證了人生安全；更好適應環境。無人機屬于低空飛行，突破了地理區域的約束，大部分地區都可以使用；廣泛的用途。在施藥、施肥、授粉、測量土地中廣泛應用；均勻分布藥液沉降。飛機通過超細霧化，迅速吸收藥液，不會出現過量且污染問題。

2 植保無人機中液位監測技術應用

利用數字混合濾波算法與陀螺儀角度數據校正限幅，將液面波動濾除避免其影響測量液位操作。

結合藥液存在不同的理化特點，使用空心管內氣壓對液位間接測量，避免濃度不同藥物影響檢測結果的現象。由于液體壓縮了空心管內部氣壓，導致內部氣壓明顯超過外部氣壓。當噴灑具有粘度特點的農藥或助劑以后，液體不會留在內壁上而產生測量誤差；另外，由于在相同操作中存在恒定氣管截面積和藥液濃度，存儲氣壓數值以后，僅密切聯系液面高度，因此有效解決了藥液理化形成的誤差。

選擇間接測量媒介可彎曲空心氣管，不僅縮小了設備體積，還節省了內部空間。

利用微型傳感器對空心管內部氣壓測量從而對液位間接測量，與傳統變送器比較，由于傳感器與被測對象不會發生直接接觸，可以有效避免發生腐蝕機器或污染問題。

綜合分析，液位監測技術在應用中表現出以下特點：當震蕩、波動與傾斜藥液時，可以對自行消除影響真實數據的因素；具備較強的抗腐蝕與污染的能力。在操作中，由于設備自身發生的晃動或藥液慣性難免會向監測設備飛濺，影響正常工作；監測設備質量小、功耗低，不會影響無人機的操作載荷以及在空中的停留時間；監測設備設計了傳輸數據接口，可以及時輸出遠程液位數據以及指示功能，地面人員不僅可以遠程掌控藥量剩余情況，還可以在飛控系統中有效融入液位信息，科學配置藥箱藥量與電池電量。

3 結束語

我國在發展植保機械操作中，無人機植保直升機發展時間相對滯后，但其憑借技術優勢與操作特點，已經得到高度關注。可以有效分離人機與人藥，使用安全與高效。隨著不斷加快的土地流轉速度，新型農業主體的壯大發展，這些都為無人機的發展創造機會，加之不斷加深的液位監測技術的研究，相應也提高了推廣速度，逐步獲得市場的肯定，也為無人機開闊了更為廣闊的發展市場。