農(nóng)用植保無人機(jī)說明書
前言
中國作為農(nóng)業(yè)大國，18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬之眾，致死率約20%。農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無官方統(tǒng)計(jì)，想必更是一個(gè)驚人數(shù)字。植保無人機(jī)服務(wù)農(nóng)業(yè)在日本、美國等發(fā)達(dá)國家得到了快速發(fā)展，在中國無人機(jī)的需求越來越明顯。
《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》中明確的“一控二減三基本”方針，即嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)用水總量，減少化肥、農(nóng)藥施用量，地膜、秸稈、畜禽糞便基本資源化利用。力爭到2020年，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量零增長。
在“一控二減”方面，無人機(jī)將發(fā)揮巨大作用。采用無人機(jī)作業(yè)，可直接節(jié)約用水量90%，減少農(nóng)藥30%-50%。
農(nóng)機(jī)化生產(chǎn)中的植保缺位不僅與當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模化發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。利用無人機(jī)開展施藥技術(shù)的研究仍處于初級(jí)階段。
n美國：農(nóng)用航空作業(yè)占耕地面積近50%
n日本：農(nóng)用航空作業(yè)占總耕地面積的54%
n世界：農(nóng)業(yè)航空平均水平為17%
n中國：農(nóng)用航空作業(yè)占總耕地面積不足2%
綜上所述，農(nóng)用無人機(jī)有很大的發(fā)展空間，也需要更加規(guī)范的技術(shù)指導(dǎo)文件與之相適應(yīng)。
1. 無人機(jī)分類
隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，無人機(jī)的使用越來越多了，應(yīng)用也非常廣，涉及多個(gè)領(lǐng)域。無人機(jī)的應(yīng)用已滲透到了社會(huì)中的各行各業(yè)。
Ø 按飛行平臺(tái)分類：
無人機(jī)按主要分為：固定翼無人機(jī)，單旋翼無人機(jī)、多旋翼無人機(jī)等。
Ø 按結(jié)構(gòu)分類：
1) 微型飛行器 ------空機(jī)重量小于7千克的無人機(jī)
2) 輕型無人機(jī)------空機(jī)重量大于7千克，但小于等于116千克的無人機(jī)，且全馬力平飛中，矯正空速小于100千米/小時(shí)（55海里/小時(shí)），升限小于3000米
3) 小型無人機(jī) ------空機(jī)重量小于等于5,700千克的無人機(jī)，微型和輕型無人機(jī)除外
4) 大型無人機(jī) ------空機(jī)重量大于5700千克的無人機(jī)
Ø 按應(yīng)用分類
軍警用 ：偵察打擊、通信中繼、信息對抗、空中預(yù)警
專業(yè)應(yīng)用 ：電力巡線、土地測繪、安防監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、森林防火
商業(yè)消費(fèi) ：航模表演、個(gè)人航拍、商用快遞
2. 農(nóng)用植保無人機(jī)簡介
農(nóng)用植保無人機(jī)的定義，顧名思義是用于農(nóng)林植物保護(hù)作業(yè)的無人駕駛飛機(jī)，該型無人飛機(jī)有飛行平臺(tái)（固定翼、單旋翼、多旋翼）、GPS飛控、噴灑機(jī)構(gòu)三部分組成，通過地面遙控或GPS飛控，來實(shí)現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。由于農(nóng)用植保無人機(jī)體積小、重量輕、運(yùn)輸方便、可垂直起降、飛行操控靈活，對于不同地域、不同地塊、不同作物等具有良好的適應(yīng)性。因此不管在我國北方還是南方，丘陵還是平原，大地塊還是小地塊，農(nóng)用植保無人機(jī)都擁有廣闊的應(yīng)用前景。
農(nóng)用植保無人機(jī)是一種遙控式農(nóng)業(yè)噴藥小飛機(jī)，機(jī)體型嬌小而功能強(qiáng)大，以載荷為10公斤的電動(dòng)植保無人機(jī)為例，其噴灑效率是傳統(tǒng)人工的30倍，每天作業(yè)300~500畝。飛機(jī)采用智能操控，操作手通過地面遙控器定位對其實(shí)施控制，其旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果好，同時(shí)遠(yuǎn)距離操控施藥大大提高了農(nóng)藥噴灑的安全性。該飛行平臺(tái)還能通過搭載不同的任務(wù)系統(tǒng)，對農(nóng)業(yè)病蟲害等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、農(nóng)村土地確權(quán)、農(nóng)作物長勢及病蟲害的監(jiān)測、施藥、授粉、施肥作業(yè)。
3農(nóng)用植保無人機(jī)參考性能指標(biāo)
l 采用高效無刷電機(jī)作為動(dòng)力，機(jī)身振動(dòng)小，可以搭載精密儀器，噴灑農(nóng)藥等更加精準(zhǔn)；
l 地形要求低，作業(yè)不受海拔限制，在西藏、新疆等高海拔地域；
l 起飛調(diào)校短、效率高、出勤率高；
l 環(huán)保，無廢氣，符合國家節(jié)能環(huán)保和綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展要求；
l 易保養(yǎng)，使用、維護(hù)成本低，一般7天就可操作自如；
l 售價(jià)相對較低，普及化程度高；
l 載荷范圍5-15L；
l 單架次作業(yè)時(shí)間一般10分鐘左右，作業(yè)面積10-30畝/架次；
l 采用鋰電作為動(dòng)力電源，外場作業(yè)需要及時(shí)為電池充電；
l 專業(yè)化培訓(xùn)；
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技術(shù)參數(shù)
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技術(shù)指標(biāo)
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外形尺寸 長*寬*高
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2100 x 2100x 800 |
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飛機(jī)自重
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15-17Kg
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最大起飛重量
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30-40Kg
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農(nóng)藥容器容量
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（5-15）L
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機(jī)體材質(zhì)
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碳纖維&鋁合金
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充電器
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大功率鋰電平衡充電設(shè)備
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噴施系統(tǒng)
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藥箱、彌散式噴霧系統(tǒng)、增壓泵一套
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作業(yè)溫度
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-20℃-40℃
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鋰電池壽命
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300-500次充放電
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最大有效載荷
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（5-15）Kg（±5%）
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鋰聚合物動(dòng)力電池
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22.2V/16000mA/續(xù)航時(shí)間10min
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作業(yè)速度
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3~8m/s（風(fēng)速2~3級(jí)）
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相對飛行高度
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距離農(nóng)作物1～1.5米
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噴幅（6個(gè)0.3L/分鐘噴頭、2.15米長噴淋管）
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4～7米（逆風(fēng)或順風(fēng)、風(fēng)速2~3級(jí)）
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噴灑流量
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1L-1.2L/min（6個(gè)噴頭）
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高濃度農(nóng)藥消耗
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0.5-1.0L/畝（具體視不同農(nóng)作物）
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單機(jī)噴灑作業(yè)效率
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300畝/天（看飛手實(shí)際操作）
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四、植保無人機(jī)構(gòu)成部件圖解
機(jī)身部件
部件介紹:
1:碳纖維槳葉
碳纖維具有元素碳的各種優(yōu)良性能，如比重小、耐熱性極好、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導(dǎo)電性良好等。同時(shí)，它又具有纖維般的柔曲性，可進(jìn)行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優(yōu)良的性能是比強(qiáng)度和比模量超過一般的增強(qiáng)纖維，它和樹脂形成的復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量比鋼和鋁合金還高3倍左右。碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在航天、導(dǎo)彈和運(yùn)動(dòng)器材上，可以顯著減輕重量，提高有效載荷，改善性能，是航天工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。
2:無刷電機(jī)
無電刷、低干擾
無刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。
噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)順暢
無刷電機(jī)沒有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會(huì)低許多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。
壽命長，低維護(hù)成本
少了電刷，無刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。上下一比較，就知道無刷電機(jī)相對于有刷電機(jī)的優(yōu)勢在哪里了，但是萬事都不是絕對的，有刷電機(jī)低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點(diǎn)是無刷電機(jī)不可替代的，不過就無刷電機(jī)的使用方便性來看，隨著無刷控制器的成本下降趨勢和國內(nèi)外無刷技術(shù)的發(fā)展與市場競爭，無刷動(dòng)力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進(jìn)了模型運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。
3:碳纖維壁管
碳纖維管，又稱碳管，有抗拉強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)箏、航空模型飛機(jī)、燈用支架、PC設(shè)備轉(zhuǎn)軸、蝕刻機(jī)、醫(yī)療器械、體育器材等機(jī)械設(shè)備。
(1).組成：碳纖維布、環(huán)氧樹脂、其他。
(2).性能：抗酸堿腐蝕、抗拉強(qiáng)度高、密度小、高比模、耐疲勞、抗蠕變、耐高溫、尺寸穩(wěn)定、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑、吸能抗震。
(3).工藝：拉擠成型、纏繞成型、吹氣成型。
(4).應(yīng)用：球桿、釣魚竿、滑雪杖、GPS測繪儀、帆板桅桿，機(jī)械零配件、航模等等。
(5).規(guī)格：方管/圓管、亮光/啞光、平紋/斜紋、內(nèi)外徑或邊長可定制。
4：離心高霧化噴頭
(圖一):本公司使用進(jìn)口離心高霧化噴頭 (圖二):市面商家使用的普通噴頭
離心噴頭的優(yōu)點(diǎn):
1、改變旋流室的幾何形狀，使水流合理，大大提高霧化程度。
2、材質(zhì)優(yōu)良，采用黃銅、玻璃鋼或ABS，結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐磨，價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
3、進(jìn)水管采用卡扣連接，拆裝方便，易于保養(yǎng)。
4、噴霧性能良好，能大大提高水與空氣的熱濕交換效率。
5、降低噴水壓力至1KS/cm2，仍能保持良好的霧化程度，是理想的節(jié)能產(chǎn)品。
6、產(chǎn)品規(guī)格多，選用范圍很廣,適用于粉狀藥劑和液體藥劑.
普通噴頭的缺點(diǎn)：
1、旋流室水流不合理，霧化效果不能有效發(fā)揮。
2、材質(zhì)大致為普通塑料，使用壽命短。
3、保養(yǎng)拆卸繁瑣。
4、不適用于粉狀藥劑，易堵塞，兼容性差。
5：臂桿管夾
（圖一）：CNC鋁合金折疊管夾 （圖二）：普通紐扣式管夾
產(chǎn)品特性：
1、CNC全鋁合金折疊機(jī)臂件（自動(dòng)式）機(jī)臂管夾，較比普通紐扣式管夾更機(jī)械化，性能更優(yōu)越。普通紐扣式管夾上紐扣多為塑料材質(zhì)，易斷裂。
2、為了增加飛行穩(wěn)定性，特設(shè)計(jì)向上5°傾角。
3、牢固，易操作。
4、此款折疊件適合四軸/六軸/八軸多旋翼機(jī)架使用
6、藥桶
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穿絲桿，加螺栓，安裝繁瑣，
易對桶壁造成損壞。
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內(nèi)部加隔段減少藥液晃動(dòng)
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全銅一體內(nèi)絲桿，省去螺栓，減少損壞。
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（圖一）新式藥桶 （圖二）老式藥桶
圖一（新式藥桶）優(yōu)點(diǎn)：
1、 固定點(diǎn)改為一體式內(nèi)絲桿，材質(zhì)為全銅，省去了老式安裝繁瑣事項(xiàng)，固定更牢固，外觀更流暢。
2、 桶壁厚度增加，使用新型超輕材質(zhì)，耐氧化，耐腐蝕。
3、 桶內(nèi)增加隔段，減少了工作過程中桶內(nèi)藥劑的晃動(dòng)，從而大大減輕了對植保機(jī)平衡的影響。
7、機(jī)身上下碳板
1.碳纖維板
碳纖維板材是用碳纖維和樹脂預(yù)制成型的復(fù)合材料。秉承了碳纖維自重輕、輕度高和耐腐蝕等特性。本公司碳纖維板專用樹脂（碳板膠）主要用于遙控模型、體育器材、漁具、眼鏡裝飾及碳纖維板加固工程中，其粘結(jié)性好，不流淌，滲透力強(qiáng)。
2、特性
· CFC碳纖維板紗線張力均勻，保持了碳纖維強(qiáng)度，產(chǎn)品性能穩(wěn)定；
· 抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的10倍以上，彈模優(yōu)于鋼材，具有優(yōu)異的抗蠕變和抗震性；
· 重量輕、柔韌性好、比強(qiáng)度高、重量僅為鋼的1／5，有較高的韌性，可以盤卷；
· 良好的耐久性和耐腐蝕性，耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境的腐蝕，不須定期維護(hù)；
· 柔韌性好、平整度好，表面光澤度高，美觀大方；
· 施工便捷，施工質(zhì)量易保證，材料不用預(yù)加工，工序方便。
8、槳葉固件
（圖一）新型槳葉固件
1、鋁合金材質(zhì)，經(jīng)久耐用。
2、安裝簡易，不用工具就可以固定槳葉。
3、連接牢固，越轉(zhuǎn)越緊。
（圖二）老式槳葉固件
1、絲桿固定，安裝繁瑣。
2、螺絲易生銹，拆卸困難。
3、螺絲易松動(dòng)、脫落，危險(xiǎn)系數(shù)高。
四：鋰電池
鋰電池的特點(diǎn)：
1、高的能量密度；
2、高的工作電壓；
3、無記憶效應(yīng)；
4、循環(huán)壽命長、
5，無污染；
6、智能型電池，電池里裝有芯片組成的內(nèi)置保護(hù)線路，能避免過放電、過充電。
五：遙控器（請參考遙控器包裝內(nèi)的使用說明書）
六：植保無人機(jī)的注意事項(xiàng)：
1) 安全操作
操作員應(yīng)嚴(yán)格按使用維護(hù)說明書執(zhí)行。酒后、睡眠不足、生病時(shí)、孕婦、未滿18周歲、未獲得資質(zhì)證書者不允許操作。作業(yè)結(jié)束后應(yīng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)閉遙控器電源，并將遙控器置于工具箱內(nèi)，取出鑰匙。當(dāng)植保機(jī)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，應(yīng)將植保機(jī)以最快方式飛離人群，并盡快降落或迫降。
2) 起飛前例行檢查
飛控員應(yīng)養(yǎng)成良好習(xí)慣，在每次起動(dòng)植保機(jī)前必須進(jìn)行例行檢查科目，從上到下，從前到后，從外到內(nèi)，檢查完畢后方可啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
3) 其它維護(hù)竅門
每次飛行完畢后需要養(yǎng)成良好習(xí)慣，對全機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)和清潔?？梢岳脡嚎s空氣、柔軟的抹布和稀釋的清潔劑對機(jī)身、旋翼、起落架、噴灑系統(tǒng)等進(jìn)行清理。同時(shí)檢查直升機(jī)各主要部件的螺絲是否牢固，活動(dòng)部件晃幅度是否過大，推桿是否牢固，機(jī)身是否有明顯裂縫等。
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