1農(nóng)用無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)（unmanned aerial vehicleuav）是一種機(jī)上無(wú)人駕駛的航空器，其具有動(dòng)力裝置和導(dǎo)航模塊，在必定范圍內(nèi)靠無(wú)線電遙控設(shè)備或計(jì)算機(jī)預(yù)編程序自主操控飛翔[1]。20世紀(jì)初，無(wú)人機(jī)最早呈現(xiàn)在美國(guó)，并被運(yùn)用在軍事上，經(jīng)過(guò)近百年的開(kāi)展，無(wú)人機(jī)技能越來(lái)越老練，并且被廣泛運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，尤其是農(nóng)業(yè)方面越來(lái)越多的呈現(xiàn)無(wú)人機(jī)的蹤跡。農(nóng)用無(wú)人機(jī)按結(jié)構(gòu)能夠分為固定翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)。按動(dòng)力分，分為電動(dòng)、油動(dòng)混合動(dòng)力無(wú)人機(jī)。跟著科學(xué)技能的開(kāi)展，勞作本錢(qián)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)越來(lái)越多的被用在農(nóng)藥噴灑、灌溉作業(yè)、森林救活、電力尋線、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等農(nóng)業(yè)方面。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，開(kāi)展安全、節(jié)約、高效的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)開(kāi)展的一個(gè)方針。無(wú)人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)開(kāi)展中具有十分重要的運(yùn)用價(jià)值，因而也成為當(dāng)時(shí)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)開(kāi)展中的火急需求[2]。與固定翼、無(wú)人直升機(jī)比較，多旋翼農(nóng)用無(wú)人機(jī)在噴灑農(nóng)藥，液體肥料等方面有更大優(yōu)勢(shì)。其長(zhǎng)處首要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.1高效安全

與純手工比較，無(wú)人機(jī)噴灑功率提高近30倍，無(wú)人機(jī)灑藥均勻每667m2只需2min，每天可噴灑20hm2，而人工每人每天僅能完結(jié)0.67hm2[3]。人工打藥勞作強(qiáng)度大、功率低、天熱還簡(jiǎn)略中毒，無(wú)人機(jī)作業(yè)使人無(wú)需與藥物直接觸摸，能夠有用處理安全問(wèn)題。

1.2霧化作用好

無(wú)人機(jī)飛翔高度低、旋翼向下的巨大旋力推進(jìn)農(nóng)藥?kù)F流對(duì)作物從上到下穿透、漂移少、霧化作用較好。與地上慣例大容量噴霧比較，無(wú)人機(jī)低量噴霧的藥劑稀釋倍數(shù)減少了40倍，也即霧滴中的藥劑濃度進(jìn)步了40倍[4]，藥物用量大大減少了，而霧化作用大大進(jìn)步了。

1.3操作簡(jiǎn)略靈敏

多旋翼的最大特點(diǎn)是，操作簡(jiǎn)略，易上手。多旋翼無(wú)人機(jī)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)十分對(duì)稱，飛機(jī)的重心在機(jī)身的幾許中心點(diǎn)，再加之，其有智能化飛翔體系，所以飛機(jī)在空中姿勢(shì)特別平穩(wěn)。多旋翼無(wú)人機(jī)因?yàn)槟軌蚬P直起降、自在懸停，可適應(yīng)于各種速度及各種飛翔剖面航路的飛翔狀況[5]，具有很好的靈敏性。

2噴灑體系原理介紹

噴灑體系首要包含液位丈量體系與無(wú)線電遙控體系。液位檢測(cè)體系檢測(cè)機(jī)載端液位高度，無(wú)線電遙控體系傳輸實(shí)時(shí)液位高度數(shù)據(jù)，在低液位時(shí)進(jìn)行低液位報(bào)警，并對(duì)水泵開(kāi)閉進(jìn)行相關(guān)的操控[5]。當(dāng)飛機(jī)在遠(yuǎn)處進(jìn)行噴灑作業(yè)時(shí)，人的肉眼無(wú)法看到藥箱中藥物剩余量以及藥物是否噴盡。這時(shí)能夠在藥箱中設(shè)置一個(gè)電容式液位丈量傳感器，來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)液位高度。被丈量經(jīng)過(guò)傳感器的檢測(cè)，把液位高度數(shù)據(jù)傳送給處理器，處理器將機(jī)載端的液位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射端傳送到地上端數(shù)據(jù)接納端，數(shù)據(jù)接納端與地上遙控體系有線銜接，地上體系經(jīng)過(guò)無(wú)線電波操控履行機(jī)構(gòu)的開(kāi)閉，然后到達(dá)對(duì)丈量的操控。原理圖如圖1所示：

3噴灑體系硬件規(guī)劃

3.1噴灑體系液位丈量操控

噴灑體系液選用8031處理器進(jìn)行操控，液位丈量選用電容式液位傳感器。電容式傳感器是將被測(cè)非電量的改變轉(zhuǎn)化為電容量改變的一種傳感器[6]。首要包含1個(gè)丈量電路，包含以下幾個(gè)模塊：信號(hào)發(fā)作模塊、接納采樣模塊、dsp處理模塊和時(shí)鐘模塊。丈量的原理是：電容靈敏元件的南北極浸沒(méi)在被測(cè)液體，跟著液面高度的改變而改變，然后引起對(duì)應(yīng)電容量的改變，最終將電容量改變轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)液位高度即可。

噴頭是帶有防滴功能的硬管和軟管悉數(shù)兼容的內(nèi)走水噴頭，主體選用高強(qiáng)度尼龍，噴嘴選用銅制成，強(qiáng)度和耐性更好，一起可裝備50目或80目高質(zhì)量不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，不易堵、霧粒細(xì)、霧化均勻，大大進(jìn)步農(nóng)藥的利用率。

主體組成：該種噴頭由噴頭體、快接嘴、防隔閡、防滴帽、過(guò)濾網(wǎng)、密封墊、快拆帽、噴嘴等組成。更換或清洗噴嘴、過(guò)濾網(wǎng)時(shí)十分便利，只需將快拆帽擰動(dòng)1/4圈即可；噴嘴還能夠恣意調(diào)整噴灑視點(diǎn)。主體由高強(qiáng)度尼龍與銅組成，制造精巧，經(jīng)久耐用。

霧化：因?yàn)閲娮煊摄~制成，不只經(jīng)久耐用不變形，并且銅噴嘴的制造工藝比傳統(tǒng)塑料噴頭能夠做的愈加精密，所以使得霧化作用更好。

流量：因?yàn)榭旖幼爝\(yùn)用的管徑6mm的銅制成，而傳統(tǒng)噴頭運(yùn)用的管徑10mm尼龍制成。這樣的情況下，相同容量的水，運(yùn)用相同的壓力，該噴頭的壓力更大，流量更小。

3.2數(shù)據(jù)傳輸操控

飛翔數(shù)據(jù)處理選用疊加模塊（iosd），與飛控體系合作運(yùn)用，對(duì)飛翔數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，也可將噴灑體系的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加與傳送。

數(shù)據(jù)長(zhǎng)途傳送模塊包含2部分，圖傳發(fā)射極和圖傳接納極。發(fā)射極處于機(jī)載端，傳送飛翔數(shù)據(jù)及噴灑體系液位高度數(shù)據(jù)，接納極處于地上端，兩者是經(jīng)過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送的。

無(wú)線遙控模塊包含遙控發(fā)射極和遙控接納極，經(jīng)過(guò)無(wú)線電的來(lái)操控電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，進(jìn)而操控水泵的通與斷，最終到達(dá)操控液位的意圖。

4體系軟件規(guī)劃

噴灑體系首要包含液位丈量體系與無(wú)線電遙控體系。液位丈量體系軟件以arduino為開(kāi)發(fā)環(huán)境，以c/c++為基礎(chǔ)言語(yǔ)。體系軟件總流程圖如圖3所示，第1條句子if（millis（）-fast_looptimer>29）中的millis（）函數(shù)是在程序開(kāi)端運(yùn)行進(jìn)入體系初始化時(shí)開(kāi)端中止等候，如果等候時(shí)刻超越30ms時(shí)就會(huì)履行下面悉數(shù)程序，不滿足條件就會(huì)一直等候。初始化完結(jié)今后，然后體系會(huì)進(jìn)入體系參數(shù)檢測(cè)的子程序，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、讀取。如果體系體系的數(shù)據(jù)讀取不成功或許有誤，將會(huì)從頭回來(lái)，進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)，直至數(shù)據(jù)讀取成功停止。讀取的數(shù)據(jù)一方面經(jīng)過(guò)無(wú)線電長(zhǎng)途傳送，在顯現(xiàn)器上顯現(xiàn)液位高度，另一方面將讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)修改、儲(chǔ)存在flash中，回來(lái)到“中止等候”，預(yù)備下一次液位高度的讀取。其間，無(wú)線遙控體系首要是依據(jù)液位丈量體系獲取的液位高度，對(duì)履行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操控，即對(duì)水泵的長(zhǎng)途操控，到達(dá)操控液位高度的意圖。

5定論與展望

實(shí)際作業(yè)中標(biāo)明體系噴灑作用好，功率高。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)方式還未遍及，再加之勞作力的缺少，給無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的運(yùn)用與推廣帶來(lái)了史無(wú)前例的時(shí)機(jī)。多軸無(wú)人機(jī)因其智能化程度高，飛翔安穩(wěn)、操作簡(jiǎn)略，在噴灑農(nóng)藥方面，遭到人們的廣泛喜歡。因?yàn)槠鋭?dòng)力的約束，運(yùn)用鋰電作為動(dòng)力電池，所以續(xù)航時(shí)刻有限（15～20min）。希望能找到一種混合動(dòng)力來(lái)代替純電動(dòng)動(dòng)力，來(lái)突破續(xù)航時(shí)刻的約束。