CN104699117B - 单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法，属于农业无人机植保技术领域。该调整方法分为步骤：在一定的温度和湿度条件下，在喷头水平的情况下，根据蒸发系数和试验确定出最大的喷洒高度H1，喷洒高度在3‑5米之间，得出有效喷幅X；根据作业的温度和湿度，与步骤A中测定条件下的温度和湿度相比较，调整确定作业时的喷洒高度H2和喷头的倾斜角Δ，调整时，温度越高，作业对应的喷洒高度H2越小，湿度越大，作业对应的H2越大。本方法即提高了作业效率，保证了喷洒质量和喷洒效果，又能保证作物农药残留的安全性，适合在无人机农业植保中提高效率推广应用。

Description

单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法

技术领域

本发明涉及一种喷洒系统调整方法，特别涉及一种单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法，属于农业无人机植保技术领域。

背景技术

农用无人机植保技术由于其操作简单、工作效率高、喷药效果好等优点已经广泛的应用在农业植保领域，农用无人机喷洒作业时，为了达到好的技术效果，要求喷出的农药能够最大程度的到达作物表面，不许中途飘散，如果出现这种情况一是会导致植保效果差，二是会导致农药浪费，三是会导致农药对机身和环境的污染，由于喷洒作业是在不同的气候条件下作业，一般选择无风天气作业，但每次作业时空气的温度和湿度变化较大，在一定的喷洒高度下，温度和湿度都会影响农药是否能够顺利正常的达到作物表面，不同的温度和湿度下喷雾到达作物表面的最佳时间应该有区别，这个时间主要和喷头至作物表面的距离有关，距离越大，到达时间越长，反之就短，这主要和蒸发系数有关，关于温湿度与蒸发系数之间的关系，有成熟的理论解决，所以为了寻求最佳的喷洒效果，需要根据具体的作业天气情况实时的调整喷洒高度，甚至在同一天的不同时段会有不同的温度湿度，所以根据这些变化及时的调整喷洒高度是无人机植保取得良好效果的重要保证，无人机实施喷洒作业时，要求喷洒全覆盖，不同的喷洒高度下其覆盖面会有差异，过多的重合和漏喷都会影响无人机喷洒效率和防治效果，不同喷洒高度下如何调整喷洒系统实现高效喷洒是农用无人直升机植保过程中需要解决的技术问题，目前尚未见在此领域有好的解决方案。

发明内容

本发明的目的为克服以上现有技术的缺陷，提供一种单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法，所述的无人机在机身两侧下方对称的设置有两个喷头，调整方法分为以下步骤：

A：首先在一定的温度和湿度条件下，在喷头水平的情况下，根据蒸发系数和试验确定出最大的喷洒高度H1，喷洒高度在3-5米之间，由H1通过下式一得出有效喷幅X，

其中：ɑ：喷头的二分之一喷射角；L：两个喷头之间的距离；喷洒高度指喷头到作物表面的距离；

B：根据作业的温度和湿度，与步骤A中测定条件下的温度和湿度相比较，调整确定作业时的喷洒高度H2和喷头的倾斜角Δ，调整时，温度越高，作业对应的喷洒高度H2越小，湿度越大，作业对应的H2越大，且H2和倾斜角Δ应满足以下式二及式三：

其中：X：有效喷幅；ɑ：喷头的二分之一喷射角；L：两个喷头之间的距离；Δ：喷头的倾斜角，喷头的倾斜角至喷头与水平方向的夹角，喷头向机身外旋转方向形成的Δ为正，喷头向机身内方向形成的Δ为负，进一步的，在无人机中设置有喷嘴自动调整系统，所述的自动调整系统包括空气温度和湿度测定单元、控制单元、喷头高度调整单元、喷头倾斜度调整单元，空气温度和湿度测定单元将测定数据输至控制单元，控制单元根据空气温度和湿度得出喷洒高度H，控制单元发送信号至喷头高度调整单元将喷洒高度调整至H，根据喷洒高度H得出喷头的倾斜角Δ，控制单元发送信号至喷头倾斜度调整单元将喷洒倾斜度调整至Δ，进一步的，所述的调整方法分为以下步骤：

S1：开启喷嘴自动调整系统；

S2：空气温度和湿度测定单元测定温度和湿度并将实时测定的数据传输至控制单元；

S3：控制单元根据温度和湿度数据计算确定喷洒高度H2；

S4：控制单元发出指令至喷头高度调整单元将喷洒高度调整至H2；

S5：控制单元根据喷洒高度H计算喷头的倾斜角，喷头的倾斜角应满足以下式二及式三：

；

S6：控制单元发出指令至喷头倾斜度调整单元，将喷头的倾斜度调整至Δ。

本发明的有益技术效果在于：采用本发明的调整方法，根据作业的具体天气情况，实时的调节喷洒高度和喷嘴倾斜度，保证作业时喷药的农药最大限度的到达作物表面，喷洒时即不会漏喷，也不会因为降低了作业高度或防止漏喷而减少喷幅，保证了最大喷幅，实现了无人机农业植保喷洒农药过程中的效率最大化，较传统的不可调整的喷洒方式，相同药量的喷洒面积提高25%以上，农药有效利用率提高，作物接收的药量在科学安全可控的范围内，即提高了作业效率，保证了喷洒质量和喷洒效果，又能保证作物农药残留的安全性，适合在无人机农业植保中提高效率推广应用。

附图说明

图1是本发明喷头不倾斜状态下的示意图。

图2是本发明喷头倾斜后的示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明做进一步的说明，附图中各标记所示为：1：作业系统；2：喷杆；3：喷头；4：作物表面，本专利中“*”为乘号。本发明所提供的方法，直升机进行喷洒时喷洒系统上的两个喷头之间的距离是一定的，喷头的喷射角一定，可通过蒸发系数结合现场试验测试出不同条件下的喷洒高度H，测定喷洒高度H时，应保证喷雾药液能够充分的到达作物表面，测定和作业一般都在无风条件下进行，测定结果作为调整的数据库基础。本发明自动调整系统中的控制单元可采用直升机上的控制器，在控制器中植入相应的模块即可实现，温度和湿度传感器的数据可以采用通过A/D转换输入控制单元，其执行机构喷杆可连接在升降电机上，升降电机上带旋转编码器，根据旋转编码器来确定高度，同理倾斜角调节可将喷头设置在旋转电机上，旋转电机的输出上配置角度传感器或旋转编码器来实现其精确的角度调整。也可以在作业前采用人工根据本发明的方法进行调整。关于具体作业时喷洒高度的确定，可在控制单元中设立一数据库，数据库中为各种作业条件下的温度、湿度、喷洒高度、倾斜角之间的映射关系，将各种温度、湿度天气条件下的测定数字作为基础数据保存在数据库中，在执行时，根据测定的温度、湿度数据与数据库中的数据进行对比，在具体执行时，可采用两种方法，方法一：设定一个高度H2，由式二求出倾斜角Δ，再将求出倾斜角Δ代入公式三，如果式三成立，则可判定预设高度H2和倾斜角Δ可行，方法二：设定一个高度H2，由式二求出倾斜角Δ，并按照式三求出倾斜角Δ的范围，如由式二求出倾斜角Δ满足此范围，则可判定预设高度H2和倾斜角Δ可行。 更为具体的实施例如：机身上的两个喷头间距L=0.9m，喷头的二分之一喷射角ɑ=24.5^o，温度26℃，相对湿度71，倾斜角为0的情况下，无风天气，根据喷洒高度蒸发系数结合现场试验测试，喷雾药液能够充分的到达作物表面的喷洒高度为4m，得出喷幅X=4.5m，下表为几种实际作业时不同温度和湿度下对应的喷洒高度和倾斜角的调整和对比情况：

在这几种条件下按照上表的天气条件调整到对应的喷洒高度和喷头倾斜角，能够保证喷雾药液能够充分的到达作物表面、喷幅足够大、不漏喷，有效的提高了无人机喷洒效率。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (1)

1.单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法，所述的无人机在机身两侧下方对称的设置有两个喷头，在无人机中设置有喷嘴自动调整系统，其特征在于：所述的喷嘴自动调整系统包括空气温度和湿度测定单元、控制单元、喷头高度调整单元、喷头倾斜度调整单元，单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法分为以下步骤：

A：首先由人工在无人机飞行高度对应的温度和湿度条件下，在喷头水平的情况下测定，根据蒸发系数和试验确定出最大的喷洒高度H1，最大的喷洒高度H1在3-5米之间，由H1通过下式（1）得出有效喷幅X，

其中：ɑ：喷头的二分之一喷射角；L：两个喷头之间的距离；喷洒高度指喷头到作物表面的距离；测定的温度和湿度条件下对应的最大喷洒高度的测定结果作为调整的数据库基础；

B：喷嘴自动调整系统根据作业的温度和湿度，与数据库中步骤A中测定的温度和湿度条件下的温度和湿度相比较，调整确定作业时的喷洒高度H2和喷头的倾斜角Δ，调整时，温度越高，作业对应的喷洒高度H2越小，湿度越大，作业对应的H2越大，且H2和喷头的倾斜角Δ应满足以下式（2）及式（3）：

其中：X：有效喷幅；ɑ：喷头的二分之一喷射角；L：两个喷头之间的距离；Δ：喷头的倾斜角，喷头的倾斜角指喷头与水平方向的夹角，喷头向机身外旋转方向形成的Δ为正，喷头向机身内方向形成的Δ为负；单旋翼农用无人机植保喷洒系统调整方法调整分为以下步骤：

S1：开启喷嘴自动调整系统；

S2：空气温度和湿度测定单元测定温度和湿度并将实时测定的数据传输至控制单元；

S3：控制单元根据温度和湿度数据计算确定喷洒高度H2；

S4：控制单元发出指令至喷头高度调整单元将喷洒高度调整至H2；

S5：控制单元根据喷洒高度H2计算喷头的倾斜角，喷头的倾斜角应满足上式（2）及式（3）；

S6：控制单元发出指令至喷头倾斜度调整单元，将喷头的倾斜度调整至Δ。