農(nóng)業(yè)植保無人機的結(jié)構(gòu)原理和使用方法

崔永明

摘 要：農(nóng)業(yè)植保無人機是農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域出現(xiàn)的新生事物，具有省工、省時、安全的優(yōu)點，通過說明無人機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、操作要點，闡述了基層農(nóng)機工作者在實踐過程中對植保無人機的一些基本認(rèn)識和掌握的操作要點，希望對同行有所幫助。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)植保無人機；結(jié)構(gòu)原理；工作原理；操作要點

中圖分類號：S252.3文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.021

年陡鎮(zhèn)在安徽省當(dāng)涂縣西南，南與蕪湖經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)相連，西與當(dāng)涂經(jīng)濟開發(fā)區(qū)相連，東靠當(dāng)涂縣主要河流青山河（青弋江支流，發(fā)源地安徽黃山北），隨著農(nóng)民大量外出務(wù)工以及農(nóng)田大規(guī)模的土地流轉(zhuǎn)，農(nóng)業(yè)植保問題突顯出來，農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社和個人開始從事無人機飛防作業(yè)，解決了農(nóng)業(yè)承包戶的治蟲問題。對這一新機械，許多種田大戶和農(nóng)民非常陌生，因此鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)機推廣站的工作人員有必要徹底掌握農(nóng)業(yè)植保無人機的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，才能對種田大戶及農(nóng)民進行指導(dǎo)。

1 農(nóng)業(yè)植保無人機的結(jié)構(gòu)簡要概括

農(nóng)業(yè)植保無人機由飛行平臺（多軸飛行器）、地面遙控、噴灑機構(gòu)三部分組成，通過地面遙控或?qū)Ш斤w控，來實現(xiàn)噴灑作業(yè)。

飛行平臺主要包括無人機的核心部分——動力系統(tǒng)，主要以電動機為主。電動的動力系統(tǒng)主要包含電機、電調(diào)、螺旋槳以及電池。

（1）電機指將電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種轉(zhuǎn)換器，由定子、轉(zhuǎn)子、鐵心、磁鋼等部分組成。無人機的電機主要以無刷電機為主，通過螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向下的推力。

（2） 電調(diào)指電子調(diào)速器，其主要作用就是將飛控板的控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮?，以控制電機的轉(zhuǎn)速。

（3） 螺旋槳是指將電機轉(zhuǎn)動功率轉(zhuǎn)化為推進力或升力的裝置。

（4） 無人機上的電池一般是高倍率鋰聚合物電池，特點是能量密度大、重量輕、耐電流數(shù)值較高。

2 農(nóng)業(yè)植保無人機的工作原理簡要概述

農(nóng)業(yè)植保無人機采取旋翼設(shè)計，這是最初的飛機升空設(shè)計，四旋翼和六旋翼無人機一般都用于植保機械，旋翼的基本理論是空氣動力學(xué)的一部分，多旋翼無人機也是由電機的旋轉(zhuǎn)，使螺旋槳產(chǎn)生升力而飛起來的。比如四旋翼無人機，當(dāng)飛機四個螺旋槳的升力之和等于飛機總重量時，飛機的升力與重力相平衡，飛機就可以懸停在空中了。當(dāng)升力之和大于無人機總重量時，無人機能夠向上飛起。

四旋翼飛行器通過遙控器將信號傳遞到傳感器和電調(diào)來調(diào)節(jié)4個電機轉(zhuǎn)速，從而改變旋翼轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，控制飛行器的姿態(tài)和位置，無人機植保工作狀態(tài)如圖所示。

3 農(nóng)業(yè)植保無人機操作要點

3.1 安全作業(yè)注意事項

（1）參與運營的農(nóng)業(yè)植保無人機必須符合中國民用航空局飛行標(biāo)準(zhǔn)司簽發(fā)的《輕小無人機運行規(guī)定（試行）》的相關(guān)規(guī)定。

（2）飛行范圍應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)方案執(zhí)行，飛行距離控制在視距范圍內(nèi)，同時了解作業(yè)地周圍的設(shè)施及空中管制的要求。

（3）飛行應(yīng)遠離人群，作業(yè)地有其他人員作業(yè)時嚴(yán)禁操控運行。

（4）起降飛行應(yīng)遠離障礙物5 m以上，平行飛行應(yīng)遠離障礙物10 m以上，并作相應(yīng)減速飛行。

（5）操控人員應(yīng)佩帶口罩、安全帽、防眩光眼鏡、身穿反光工作服并嚴(yán)禁穿拖鞋，且在上風(fēng)處和背對陽光操作。操控人員應(yīng)與農(nóng)業(yè)植保機保持5 m以上安全距離；作業(yè)過程中操控人員應(yīng)關(guān)閉手機及其他有電磁干擾設(shè)備。

（6）操控人員使用對講機通話必須簡潔、明確、并且重復(fù)2次以上。

（7）地面近距離維護保養(yǎng)時，必須切斷動力電源，避免意外啟動，防止發(fā)生事故。

3.2 作業(yè)前準(zhǔn)備

（1）作業(yè)區(qū)塊要求。作業(yè)區(qū)塊及周邊應(yīng)避免有影響安全飛行的林木、高壓線塔、電線、電桿等障礙物。作業(yè)區(qū)塊及周邊應(yīng)有適合農(nóng)業(yè)無人機起落的場地和飛行航線。國家有規(guī)定的禁飛區(qū)域禁止飛行。

（2）操控人員的要求。操控人員必須獲得相關(guān)機構(gòu)的培訓(xùn)證書。操控人員不能在酒后及身體不適的狀態(tài)下操控?zé)o人機，對農(nóng)藥有過敏情況者不能操控?zé)o人機。

（3）農(nóng)藥要求。根據(jù)作物要求，選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，適合農(nóng)業(yè)植保無人機要求的高效低毒農(nóng)藥。

（4）氣象條件。作業(yè)前應(yīng)查詢作業(yè)區(qū)塊的氣象信息，包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象信息。雷雨天氣禁止作業(yè)。風(fēng)力大于3級或室外溫度超過30 ℃禁止作業(yè)。

（5）確定作業(yè)方案。 根據(jù)作業(yè)區(qū)地理情況，設(shè)置農(nóng)業(yè)植保無人機的飛行高度、速度、噴幅寬度、噴霧流量等參數(shù)。根據(jù)作業(yè)區(qū)作物及病蟲害情況、農(nóng)藥使用說明或咨詢當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)植保部門，確定藥品、藥量、以及配藥標(biāo)準(zhǔn)。制定突發(fā)情況的處理預(yù)案，確定農(nóng)業(yè)植保無人機如發(fā)生故障的緊急迫降點（必須遠離人群）。

（6）設(shè)備準(zhǔn)備。農(nóng)業(yè)植保無人機必須按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，有企業(yè)的產(chǎn)品合格證。根據(jù)使用說明書要求檢查農(nóng)業(yè)植保無人機的完整性及輔助設(shè)備是否齊全。操控人員做好無人機的各項檢查，確保農(nóng)業(yè)植保無人機處于正常狀態(tài)，嚴(yán)禁農(nóng)業(yè)植保無人機帶病作業(yè)。 檢查電池電量或燃料量及飛行信號燈狀態(tài)。調(diào)試對講機、檢查輔助人員在作業(yè)區(qū)最遠處通訊是否正常，確保操控人員作業(yè)時溝通順暢。 操控人員對農(nóng)業(yè)植保無人機進行不噴農(nóng)藥的模擬飛行，模擬飛行正常后，才可以進行作業(yè)飛行。

參考文獻：

[1]趙云超，鄭宇.無人機的入門寶典[M].濟南：山東人民出版社，2017.