液位監(jiān)測(cè)技術(shù)在植保無(wú)人機(jī)中的應(yīng)用分析

劉 鶴

(黑龍江省鶴崗市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 鶴崗 154101)

植保無(wú)人機(jī)主要部件是藥箱，要想準(zhǔn)確控制施藥，必須對(duì)藥量密切重視。液位監(jiān)測(cè)技術(shù)是獲取信息的主要方法，監(jiān)測(cè)液位過(guò)程中容易出現(xiàn)劇烈震動(dòng)液面、理化特點(diǎn)不同、空間狹小等問(wèn)題。通過(guò)液位監(jiān)測(cè)技術(shù)可以有效解決這部分問(wèn)題，與監(jiān)測(cè)需求高度相符，其功耗低、精度高、抗腐蝕較強(qiáng)，為無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確施藥提供了重要依據(jù)。

1 植保無(wú)人機(jī)的操作優(yōu)勢(shì)

我國(guó)當(dāng)前具體通過(guò)幾種方式開(kāi)展農(nóng)作物施藥：人工背負(fù)式、行走機(jī)械式、飛機(jī)打藥。其中傳統(tǒng)人工方式比例達(dá)60%，行走機(jī)械式比例達(dá)38%，飛機(jī)打藥比例很小不足1%[1]。

傳統(tǒng)打藥方式不僅工作任務(wù)繁重，并且存在操作風(fēng)險(xiǎn)。比如迎風(fēng)操作，高溫操作，或者是高桿作物操作。人與藥物容易發(fā)生接觸，若無(wú)充分防護(hù)則容易出現(xiàn)中毒。資料顯示，每一年都會(huì)發(fā)生農(nóng)藥中毒事件，導(dǎo)致死亡的有3000～5000人。此外，傳統(tǒng)操作會(huì)產(chǎn)生較大霧滴且不均勻，容易導(dǎo)致過(guò)量用藥現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生一定的污染。每一年由于過(guò)量施藥或污染減少糧食100億kg。傳統(tǒng)方式穿透能力不佳，無(wú)法到達(dá)根部與葉背面，利用率較低，相對(duì)不能獲得最佳效果[2]。

航空植?？梢詮氐追蛛x人藥，安全且效率極高。但大飛機(jī)不能實(shí)現(xiàn)低空低速飛行，在低空操作與小區(qū)域地塊無(wú)法有效適應(yīng)。無(wú)人機(jī)不僅可以成功分離人藥，還能夠分離人機(jī)，同時(shí)擺脫了地理位置的約束，體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。具體如下：操作效率高?？梢猿晒鉀Q人員不足問(wèn)題；效果良好。飛機(jī)帶來(lái)的向下風(fēng)場(chǎng)能夠向作物根部與葉背面直接吹送農(nóng)藥，同時(shí)借助較快的速度，可采用高倍濃縮農(nóng)藥，獲得最佳的殺蟲(chóng)效果；節(jié)約藥物。由于藥物濃度較高，且在飛行過(guò)程中形成的旋轉(zhuǎn)氣場(chǎng)對(duì)漂移藥液有效控制，所以不會(huì)產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)；提高了安全性。由于人機(jī)、人藥分離，避免藥物帶來(lái)的傷害，高度保證了人生安全；更好適應(yīng)環(huán)境。無(wú)人機(jī)屬于低空飛行，突破了地理區(qū)域的約束，大部分地區(qū)都可以使用；廣泛的用途。在施藥、施肥、授粉、測(cè)量土地中廣泛應(yīng)用；均勻分布藥液沉降。飛機(jī)通過(guò)超細(xì)霧化，迅速吸收藥液，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)量且污染問(wèn)題。

2 植保無(wú)人機(jī)中液位監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

利用數(shù)字混合濾波算法與陀螺儀角度數(shù)據(jù)校正限幅，將液面波動(dòng)濾除避免其影響測(cè)量液位操作。

結(jié)合藥液存在不同的理化特點(diǎn)，使用空心管內(nèi)氣壓對(duì)液位間接測(cè)量，避免濃度不同藥物影響檢測(cè)結(jié)果的現(xiàn)象。由于液體壓縮了空心管內(nèi)部氣壓，導(dǎo)致內(nèi)部氣壓明顯超過(guò)外部氣壓。當(dāng)噴灑具有粘度特點(diǎn)的農(nóng)藥或助劑以后，液體不會(huì)留在內(nèi)壁上而產(chǎn)生測(cè)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(chǔ)氣壓數(shù)值以后，僅密切聯(lián)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(cè)量媒介可彎曲空心氣管，不僅縮小了設(shè)備體積，還節(jié)省了內(nèi)部空間。

利用微型傳感器對(duì)空心管內(nèi)部氣壓測(cè)量從而對(duì)液位間接測(cè)量，與傳統(tǒng)變送器比較，由于傳感器與被測(cè)對(duì)象不會(huì)發(fā)生直接接觸，可以有效避免發(fā)生腐蝕機(jī)器或污染問(wèn)題。

綜合分析，液位監(jiān)測(cè)技術(shù)在應(yīng)用中表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：當(dāng)震蕩、波動(dòng)與傾斜藥液時(shí)，可以對(duì)自行消除影響真實(shí)數(shù)據(jù)的因素；具備較強(qiáng)的抗腐蝕與污染的能力。在操作中，由于設(shè)備自身發(fā)生的晃動(dòng)或藥液慣性難免會(huì)向監(jiān)測(cè)設(shè)備飛濺，影響正常工作；監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量小、功耗低，不會(huì)影響無(wú)人機(jī)的操作載荷以及在空中的停留時(shí)間；監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)了傳輸數(shù)據(jù)接口，可以及時(shí)輸出遠(yuǎn)程液位數(shù)據(jù)以及指示功能，地面人員不僅可以遠(yuǎn)程掌控藥量剩余情況，還可以在飛控系統(tǒng)中有效融入液位信息，科學(xué)配置藥箱藥量與電池電量。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)在發(fā)展植保機(jī)械操作中，無(wú)人機(jī)植保直升機(jī)發(fā)展時(shí)間相對(duì)滯后，但其憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)與操作特點(diǎn)，已經(jīng)得到高度關(guān)注?？梢杂行Х蛛x人機(jī)與人藥，使用安全與高效。隨著不斷加快的土地流轉(zhuǎn)速度，新型農(nóng)業(yè)主體的壯大發(fā)展，這些都為無(wú)人機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造機(jī)會(huì)，加之不斷加深的液位監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，相應(yīng)也提高了推廣速度，逐步獲得市場(chǎng)的肯定，也為無(wú)人機(jī)開(kāi)闊了更為廣闊的發(fā)展市場(chǎng)。