無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性及影響因素探究

（木壘縣英格堡鄉(xiāng)農(nóng)機(jī)管理站，新疆昌吉州木壘縣，831900） 張忠喜

1 新疆昌吉州木壘縣農(nóng)業(yè)發(fā)展概述

新疆昌吉州木壘縣的地貌主要可以分為山地、丘、平原以及沙漠四種類型，其水資源較為豐富，具有不英格堡河流、水磨河河流、東城河河流、木壘河河流以及博斯坦河六個(gè)河流，同時(shí)還涵蓋了16條泉水溝。新疆昌吉州木壘縣具有顯著的干旱大陸性氣候，有著冬季偏長且暖，夏季短且偏涼的特征，具有有效積溫偏低，無霜期偏短，且整體光照充足的特點(diǎn)。同時(shí)，新疆昌吉州木壘縣的農(nóng)業(yè)用地約為1 246 054.36公頃，其中耕地約為52 229.2公頃，園地約為345.4公頃，林地約為36 792.1公頃，牧草地約為115 6212.6公頃，水面約為262.6公頃，未利用土地約為75266.7公頃。

農(nóng)業(yè)作為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用，但是通過對木壘縣的農(nóng)業(yè)種植發(fā)現(xiàn)，其還是存在一定的問題與不足，在整體上來說，農(nóng)藥的有效率相對較低，木壘縣的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留相對超標(biāo)，這種狀況直接誘發(fā)了環(huán)境污染等問題。究其原因主要就是現(xiàn)有的施藥工藝與施藥器械相對滯后，而無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的應(yīng)用則可以有效的緩解此種問題與不足，對此必須要加強(qiáng)對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的分析，綜合實(shí)際狀況探究無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的噴霧特性及影響因素，進(jìn)而合理應(yīng)用。

2 無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性及影響因素

2.1 無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性

在實(shí)踐中，通過分析可以了解到影響無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的噴霧特性的主要因素就是翻滾、偏轉(zhuǎn)以及振蕩等問題。其中翻滾就是在無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)中其噴桿繞機(jī)體前進(jìn)方向中的水平軸呈現(xiàn)上下旋轉(zhuǎn)的狀態(tài);而偏轉(zhuǎn)則就是在無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)中其噴桿系統(tǒng)垂直與整個(gè)無人機(jī)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)；振蕩指則是在整個(gè)無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)中的噴桿在運(yùn)動(dòng)過程中基于整個(gè)機(jī)體的平行方向進(jìn)行上下擺動(dòng)的狀態(tài)。

通過對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分解進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其主要可以將整個(gè)運(yùn)動(dòng)分解為垂直方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)運(yùn)行過程中無論其基于何種方向運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧輸出受到不同程度的干擾。對此，在實(shí)踐中要想提升其整體的噴霧效果，必須要及時(shí)調(diào)整噴桿的動(dòng)態(tài)以及靜態(tài)特性，對其進(jìn)行深入分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

2.1.1 構(gòu)建無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)模型

對懸架與噴桿進(jìn)行模型設(shè)置，保障其兩端可以實(shí)現(xiàn)折疊以及延伸，要基于新疆昌吉州木壘縣中農(nóng)業(yè)狀況以及不同的工作狀況進(jìn)行工作模式的選擇。無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)示意圖如圖1。

圖1 無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)示意圖

2.1.2 構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型

懸架是整個(gè)無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)容，主要就是通過兩組彈簧阻尼器以及噴桿進(jìn)行連接；其中一組主在噴桿水平運(yùn)行的平面上進(jìn)行設(shè)置，其主要的作用就是控制整個(gè)噴桿的水平方向運(yùn)動(dòng)與操作；而另一組則位于垂直運(yùn)動(dòng)的平面之上，其主要就是控制噴桿在豎直方向運(yùn)行過程中的狀態(tài)。

通過對懸掛模型分析可以了解到，其在彈簧阻尼的支撐之下，可以分為水平以及垂直兩個(gè)不同方向的矢量運(yùn)動(dòng)，針對其不同的平面運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，了解其具體的狀況。（詳見圖2）

圖2 運(yùn)動(dòng)模型

2.2 無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性影響因素

通過對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)模型的懸架與噴桿進(jìn)行模型以及運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行分析可以了解到，無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的噴霧特性主要影響因素具體如下：無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的因素有翻滾、偏轉(zhuǎn)及振蕩三種問題，在運(yùn)行過程中噴桿基于彈簧阻尼支撐之下可以分解為水平以及垂直兩種類型的矢量運(yùn)動(dòng)，在對其進(jìn)行分析，了解到彈簧阻尼安裝的位置以及對于整個(gè)無人機(jī)的結(jié)構(gòu)性能影響相對較小。而偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則在一定程度上導(dǎo)致噴霧波動(dòng)問題的出現(xiàn)，相對來說沒有翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀況之下穩(wěn)定。而在噴頭速度在接近10的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)噴霧效果高于預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)要求；在整個(gè)噴頭速度相對較高的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)一些不達(dá)標(biāo)區(qū)域范圍，這樣就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)噴霧區(qū)域呈現(xiàn)不均勻噴霧的狀況，而出現(xiàn)此種問題的主要成因就是因?yàn)閲婎^角度變化、噴頭間距設(shè)置缺乏均勻性導(dǎo)致的。

無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)在噴霧之后必須要綜合噴霧裝置噴霧特性以及噴霧控制中產(chǎn)生的各種影響，綜合實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而保障噴霧質(zhì)量。

3 規(guī)避無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性影響因素控制方式

綜合現(xiàn)階段新疆昌吉州木壘縣的實(shí)際狀況，通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)研究分析，可以發(fā)現(xiàn)要想有效的規(guī)避無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性影響因素，必須要對其進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)控制系統(tǒng)研究，強(qiáng)化設(shè)計(jì)才可以保障無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的整體效果。

3.1 完善無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜合實(shí)際狀況進(jìn)行無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)控制回路方案的設(shè)計(jì)，通過旁路節(jié)流調(diào)節(jié)回路的方式進(jìn)行無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的噴霧控制回路方式，加強(qiáng)對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)控制回路的選型與控制，通過應(yīng)用TEEJET 346BR-2型電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥、TT111002VP噴霧執(zhí)行元件，TT111003VP,TT111004VP以及扇形噴頭等相關(guān)無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的主要控制元件的應(yīng)用，強(qiáng)化控制與管理。

3.2 加強(qiáng)對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)地面激勵(lì)源控制

在運(yùn)行過程中給噴桿運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響、無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴桿運(yùn)動(dòng)過程中對于噴霧裝置噴霧效果的影響分析，通過無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴桿以及懸架模型，分析不同模式激勵(lì)源狀況之下無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性，了解問題，綜合實(shí)際狀況進(jìn)行無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，構(gòu)建完善的無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)，通過硬件以及軟件系統(tǒng)的構(gòu)建，利用總線通信的主從結(jié)構(gòu)模式，加強(qiáng)對整個(gè)無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)信號的智能化控制以及實(shí)時(shí)信息采集與處理，通過對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的和下位機(jī)電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)以及完善調(diào)試;通過Visual Basic軟件對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)上位機(jī)可執(zhí)行程序進(jìn)行研究，進(jìn)行綜合調(diào)試，保障無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 合理控制噴流量

根據(jù)新疆昌吉州木壘縣農(nóng)業(yè)狀況以及在農(nóng)藥噴灑中對流量控制的要求，強(qiáng)化流量控制，通過節(jié)流閥開口度進(jìn)行控制，進(jìn)而保障噴霧量科學(xué)控制。

4 結(jié)束語

無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)在新疆昌吉州木壘縣中應(yīng)用，可以提升工作質(zhì)量與效果，可以滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展以及大面積種植發(fā)展的實(shí)際需求。而通過對無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)噴霧特性及影響因素的探究分析，可以對其進(jìn)行深入分析了解，進(jìn)而合理應(yīng)用，提升其整體經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在根本上推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的長足發(fā)展。