无人机农药喷洒系统喷雾特性及影响因素探究

（木垒县英格堡乡农机管理站，新疆昌吉州木垒县，831900） 张忠喜

1 新疆昌吉州木垒县农业发展概述

新疆昌吉州木垒县的地貌主要可以分为山地、丘、平原以及沙漠四种类型，其水资源较为丰富，具有不英格堡河流、水磨河河流、东城河河流、木垒河河流以及博斯坦河六个河流，同时还涵盖了16条泉水沟。新疆昌吉州木垒县具有显著的干旱大陆性气候，有着冬季偏长且暖，夏季短且偏凉的特征，具有有效积温偏低，无霜期偏短，且整体光照充足的特点。同时，新疆昌吉州木垒县的农业用地约为1 246 054.36公顷，其中耕地约为52 229.2公顷，园地约为345.4公顷，林地约为36 792.1公顷，牧草地约为115 6212.6公顷，水面约为262.6公顷，未利用土地约为75266.7公顷。

农业作为社会发展的基础，对于国民经济的发展有着积极的推动作用，但是通过对木垒县的农业种植发现，其还是存在一定的问题与不足，在整体上来说，农药的有效率相对较低，木垒县的农产品农药残留相对超标，这种状况直接诱发了环境污染等问题。究其原因主要就是现有的施药工艺与施药器械相对滞后，而无人机农药喷洒系统的应用则可以有效的缓解此种问题与不足，对此必须要加强对无人机农药喷洒系统的分析，综合实际状况探究无人机农药喷洒系统的喷雾特性及影响因素，进而合理应用。

2 无人机农药喷洒系统喷雾特性及影响因素

2.1 无人机农药喷洒系统喷雾特性

在实践中，通过分析可以了解到影响无人机农药喷洒系统的喷雾特性的主要因素就是翻滚、偏转以及振荡等问题。其中翻滚就是在无人机农药喷洒系统中其喷杆绕机体前进方向中的水平轴呈现上下旋转的状态;而偏转则就是在无人机农药喷洒系统中其喷杆系统垂直与整个无人机方向进行旋转的状态；振荡指则是在整个无人机农药喷洒系统中的喷杆在运动过程中基于整个机体的平行方向进行上下摆动的状态。

通过对无人机农药喷洒系统的运动分解进行分析可以发现，其主要可以将整个运动分解为垂直方向的运动状态以及水平方向的运动状态，在无人机农药喷洒系统运行过程中无论其基于何种方向运动都会导致整个无人机农药喷洒系统喷雾输出受到不同程度的干扰。对此，在实践中要想提升其整体的喷雾效果，必须要及时调整喷杆的动态以及静态特性，对其进行深入分析，进而实现精准控制。

2.1.1 构建无人机农药喷洒系统模型

对悬架与喷杆进行模型设置，保障其两端可以实现折叠以及延伸，要基于新疆昌吉州木垒县中农业状况以及不同的工作状况进行工作模式的选择。无人机农药喷洒系统的不规则运动示意图如图1。

图1 无人机农药喷洒系统的不规则运动示意图

2.1.2 构建运动模型

悬架是整个无人机农药喷洒系统的关键内容，主要就是通过两组弹簧阻尼器以及喷杆进行连接；其中一组主在喷杆水平运行的平面上进行设置，其主要的作用就是控制整个喷杆的水平方向运动与操作；而另一组则位于垂直运动的平面之上，其主要就是控制喷杆在竖直方向运行过程中的状态。

通过对悬挂模型分析可以了解到，其在弹簧阻尼的支撑之下，可以分为水平以及垂直两个不同方向的矢量运动，针对其不同的平面运动进行运动模型的构建，了解其具体的状况。（详见图2）

图2 运动模型

2.2 无人机农药喷洒系统喷雾特性影响因素

通过对无人机农药喷洒系统模型的悬架与喷杆进行模型以及运动模型进行分析可以了解到，无人机农药喷洒系统的喷雾特性主要影响因素具体如下：无人机农药喷洒系统的因素有翻滚、偏转及振荡三种问题，在运行过程中喷杆基于弹簧阻尼支撑之下可以分解为水平以及垂直两种类型的矢量运动，在对其进行分析，了解到弹簧阻尼安装的位置以及对于整个无人机的结构性能影响相对较小。而偏转运动则在一定程度上导致喷雾波动问题的出现，相对来说没有翻转运动状况之下稳定。而在喷头速度在接近10的时候，就会导致整个喷雾效果高于预期的标准要求；在整个喷头速度相对较高的时候，就会出现一些不达标区域范围，这样就会导致整个喷雾区域呈现不均匀喷雾的状况，而出现此种问题的主要成因就是因为喷头角度变化、喷头间距设置缺乏均匀性导致的。

无人机农药喷洒系统在喷雾之后必须要综合喷雾装置喷雾特性以及喷雾控制中产生的各种影响，综合实际状况进行调整，进而保障喷雾质量。

3 规避无人机农药喷洒系统喷雾特性影响因素控制方式

综合现阶段新疆昌吉州木垒县的实际状况，通过对国内外文献研究分析，可以发现要想有效的规避无人机农药喷洒系统喷雾特性影响因素，必须要对其进行系统设计，通过对无人机农药喷洒系统控制系统研究，强化设计才可以保障无人机农药喷洒系统的整体效果。

3.1 完善无人机农药喷洒系统控制系统结构

综合实际状况进行无人机农药喷洒系统控制回路方案的设计，通过旁路节流调节回路的方式进行无人机农药喷洒系统的喷雾控制回路方式，加强对无人机农药喷洒系统控制回路的选型与控制，通过应用TEEJET 346BR-2型电动调节球阀、TT111002VP喷雾执行元件，TT111003VP,TT111004VP以及扇形喷头等相关无人机农药喷洒系统的主要控制元件的应用，强化控制与管理。

3.2 加强对无人机农药喷洒系统地面激励源控制

在运行过程中给喷杆运动产生的影响、无人机农药喷洒系统喷杆运动过程中对于喷雾装置喷雾效果的影响分析，通过无人机农药喷洒系统喷杆以及悬架模型，分析不同模式激励源状况之下无人机农药喷洒系统的运动特性，了解问题，综合实际状况进行无人机农药喷洒系统控制结构的设计，构建完善的无人机农药喷洒系统，通过硬件以及软件系统的构建，利用总线通信的主从结构模式，加强对整个无人机农药喷洒系统信号的智能化控制以及实时信息采集与处理，通过对无人机农药喷洒系统的和下位机电路设计、系统开发以及完善调试;通过Visual Basic软件对无人机农药喷洒系统上位机可执行程序进行研究，进行综合调试，保障无人机农药喷洒系统的稳定运行。

3.3 合理控制喷流量

根据新疆昌吉州木垒县农业状况以及在农药喷洒中对流量控制的要求，强化流量控制，通过节流阀开口度进行控制，进而保障喷雾量科学控制。

4 结束语

无人机农药喷洒系统在新疆昌吉州木垒县中应用，可以提升工作质量与效果，可以满足农业发展以及大面积种植发展的实际需求。而通过对无人机农药喷洒系统喷雾特性及影响因素的探究分析，可以对其进行深入分析了解，进而合理应用，提升其整体经济价值，在根本上推动我国农业的长足发展。