植保无人机喷洒系统的设计

宋天明 任喆 刘国崇

摘要：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。

关键词：植保无人机；喷洒；控制系统

中图分类号：S2523文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.007

0引言

近年来，以其结构简单、易保养、维护成本低、尺寸小、重量轻等优点被农民所喜爱，逐渐走入了农业生产中。现有的植保无人机喷洒方式，完全依靠无人机驾驶员的手动操作，由驾驶员决定药剂喷洒的地点和流量。但是依靠驾驶员的经验进行判断，常常会造成漏喷或者重复喷洒等问题，对农作物的生长有一定的影响。所以，喷洒的流量控制仍是其广泛应用的一个障碍，如何能够实现流速微调控制是目前亟待解决的问题。

本文设计的流速微调喷洒系统具有流量精准控制、低液位报警等优点，可以有效解决流量喷洒难以控制的问题，更加精细的实施喷洒作业。

1系统原理与设计

流速微调喷洒系统，它包括速度传感器、飞行控制器、中央处理器、变频模块、液位检测模块、喷洒泵和雾化喷头。速度传感器和飞行控制器集成在植保无人机的飞行控制系统内，速度传感器和飞行控制器用杜邦线连接，飞行控制器和中央处理器用杜邦线连接。速度传感器、飞行控制器和中央处理器都安装在飞控板上。中央处理器和变频模块用通信线连接，液位检测模块与中央处理器用通信线连接，变频模块和喷洒泵用通信线连接，喷洒泵和喷头把药剂喷出。随着植保无人机飞行速度的变化，喷洒的流量也随之改变，速度越快，流量越大。

速度传感器和飞行控制器集成在植保无人机的飞行控制系统内。通过速度传感器的检测，把飞行速度数据传送给飞行控制器，飞行处理器将速度信号数据转化成数字信号传输给中央处理器，由中央处理器进行信号的线性化处理，处理好的信号数据传送到变频模块，然后由变频模块对线性化数据转化处理，处理成为喷洒泵的驱动信号，从而达到对喷洒泵的精准控制。速度传感器、飞行控制器和中央处理器都安装在飞控板上。变频模块为封装模块，主要作用是信号变频，驱动喷洒泵。液位检测系模块的作用是实时检测液位高度，在液位低于10%时进行低液位报警，并且逐步对水泵开闭进行相关的控制。

原理图如下图所示：

2结语

本文设计的流量微调喷洒系统，可以通过速度控制喷洒泵，达到流速微调喷洒，具有流量精准控制等优点，可以有效解决流量喷洒难以控制的问题，更加精细的实施喷洒作业。

参考文献：

[1]王玲， 兰玉彬， WClint Hoffmann，等. 微型无人机低空变量喷药系统设计与雾滴沉积规律研究[J]. 农业机械学报， 2016（1）：15.

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