无人机农林植保技术及应用 课件 第1、2课时 绪论

Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第一课时绪论-1BUYUNAVIATION一、农林植保飞机的发展历程农林用载人飞机的发展历史植保无人飞机的发展历史二、农林用载人飞机的发展历史农用飞机是指为了农业目的而制造或改造的固定翼飞机农用飞机农林用载人飞机的发展历史第二次世界大战结束以后，大量轻型飞机被改装为农业飞机1950年代以后出现专门设计的农业飞机苏联安-2澳大利亚“空中卡车”PL-12农用飞机农林用载人飞机的发展历史体积小，结构简单仪表和无线电设备简单配合地面信号或者电子自动定位导航系统安装喷洒系统载药量有限，在跑道上频繁起飞和着陆波兰M-15载人农用飞机农林植保飞机的特点农林用载人飞机的发展历史20世纪40年代末，新西兰空军专门成立了一个部门，将中大型飞机应用于农用领域更多的新西兰空军飞行员在退役后购买价格低廉、前置料斗的小型飞机投入农业领域进行商业飞行新西兰农用飞机的应用农林用载人飞机的发展历史20世纪30年代至60年代之间美国农用飞机发展迅速2001年因“9·11”恐怖袭击影响，曾暂停农用飞机升空70年代以后，精细农作物的种植使美国成为主要的稻米出口国之一美国农用飞机的应用农林用载人飞机的发展历史20世纪五六十年代，国营农场开始推广使用农用飞机黑龙江垦区组建了我国最大的农林专业航空企业：龙垦通用航空公司我国农业航空的应用农林用载人飞机的发展历史1960年以来，诸多国家对飞机喷药施肥进行限制20世纪80年代以来，一些农用飞机已采用彩色气象数字雷达、固体数字测距仪和电子导航等先进技术装备减少农用飞机负面影响的措施农林用载人飞机的发展历史遥控飞机模型、充氦飞船和空间卫星等现代航空器已越来越多用于农业，开辟了航空遥感新业务近几年，农用飞机朝着专用、小型、轻体和采用高效率涡轮发动机的方向发展减少农用飞机负面影响的措施农林用载人飞机的发展历史植保无人飞机的发展历史既能适应不同地形又可满足不同作物，而且不受作物种植模式的影响升降简单，不要求有专用跑道洒效率约为人工喷洒效率的100倍减少了有毒农药对人体的伤害，且能使夜间作业得到安全生产的保障植保无人机的特点植保无人飞机的发展历史20世纪40年代中期至60年代末期应用保护性杀菌剂20世纪60年代末期以后，欧洲国家逐步形成大型农场专业化生产方式，建立了以大型地面植保机械和有人驾驶的航空植保为主体的防治体系20世纪80年代中后期，欧洲共同体(简称“欧共体”)决定禁止在欧共体国家内部使用航空施药航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史美国尚未立法允许无人机从事农药喷洒作业有人驾驶的农业航空领域主要使用作业效率较高的大型固定翼飞机和载人直升机农业航空应用技术最成熟的国家之一，已形成较完善的农业航空产业体系、政策法规以及大规模的运行模式航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史最早将小型单旋翼直升无人机用于农业生产的国家之一日本由于不适合有人驾驶固定翼大飞机作业，因此日本农业航空以直升机为主日本雅马哈公司第一代“R50”型农用植保无人机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史日本雅马哈公司第一代“R50”型农用植保无人机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史无人机旋翼和发动机转速被大大减少和降低以适应农业植保作业的要求日本采用小型单旋翼植保无人机进行农业施药已成为日本农业发展的重要趋势之一中国2005年12月，日本政府禁止雅马哈公司继续将植保无人机销售到中国我国首个应用植保无人机的农业服务公司在2000年从日本陆续进口了6架日本“YAMAHA-R50”型植保无人机用于农药喷洒日本“YAMAHA-R50”型植保无人机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史中国“3WSZ-15”型18旋翼植保无人机Z-3”飞行平台的油动单旋翼植保无人机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史无锡汉和“3CD-10”型单旋翼油动植保无人机国内第一款电动单旋翼植保无人机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史中国中国2015年11月，推出“MG-1”型电动多旋翼植保无人机，正式进军农用无人机领域2016年5月28日，国家航空植保科技创新联盟在河南安阳成立2016年，我国首个正式合法标准：江西省地方标准——《植保无人机(DB36/T930—2016)》出台大疆MG-1P系列农业植保机航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史中国截至2017年底，农用无人机已经在多种作物上进行了病虫害防治作业截至2016年5月，全国在用的农用无人机可适用于不同的施药条件，能有效、及时防治水稻病虫草害航空施药装备与技术的发展植保无人飞机的发展历史保障我国农业的稳定和可持续发展目的使用植保无人机进行低空低量高效航空施药技术取代人力背负手动喷雾作业现状提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史1）使用植保无人机进行农药喷洒作业优势明显解决方法与问题分析低空低量施药易于在小地块、复杂地形的丘陵、山地、水田等区域部署和使用施药加均匀、作业可靠且续航时间长、坚固耐用的无人机市场占有率高提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史应将均匀施药技术的研发放在首要地位低空低量无人机施药受气象影响较大，对实现均匀施药的各种施药参数需进一步研究制作专业喷雾系统，优化雾化与雾滴沉积状态提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史解决方法与问题分析2）植保无人机解决了高效作业的效率问题需建立专业的标准与规范，为不同天气和地面条件下无人机植保作业合理施药参数的确定提供可靠的指导提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史解决方法与问题分析2）植保无人机解决了高效作业的效率问题评价无人机施药效率和防治效果时需要优先考虑农药在作物冠层中的穿透性、雾滴沉积量、覆盖率和雾滴飘移控制需要研发先进的新型飞控系统、传感系统、软件平台提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史解决方法与问题分析3）先进技术研发与应用会对无人机发展的进程产生影响提升我国农业机械化作业水平植保无人飞机的发展历史解决方法与问题分析3）先进技术研发与应用会对无人机发展的进程产生影响需设法减少施药区域外附近敏感作物的药害需要研究基于田间测试的可飘移雾滴风险评估方法和减飘技术的运用Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第一课时绪论-2BUYUNAVIATION一、农林植保飞机的发展历程植保无人机的分类植保无人机的系统组成二、植保无人机的分类目前国内销售的植保无人机分为两类，油动植保无人机和电动植保无人机按动力源分类植保无人机的分类油动植保无人机和电动植保无人机优缺点对比单旋翼植保无人机、多旋翼植保无人机按机型结构分类植保无人机的分类单旋翼植保无人机多旋翼植保无人机直升机和多轴飞行器的优缺点按机型结构分类植保无人机的分类直升机和多轴飞行器优缺点对比植保无人机的系统组成主要包括飞机机体、动力系统、飞控系统、通信链路链系统、喷洒系统等植保无人机的系统组成机身机构植保无人机的系统组成无人机的机身机体玻璃、塑料、碳纤维、橡胶、铝合金、不锈钢等机体材料大疆MG-1机身结构机身机构植保无人机的系统组成支撑起无人机的组件，需要具有一定的强度和合理的架构，保证整个植保无人机的稳定性机架机身机构植保无人机的系统组成机架结构的延伸，用以扩充轴距，安装动力电机和旋翼脚架支臂四旋翼、六旋翼、八旋翼常见的植保无人机的结构机身机构植保无人机的系统组成用来支撑停放、起飞和着陆的部件，大多采用碳纤维材料结构；兼具保护任务设备的功能脚架植保无人机脚架电动单旋翼植保无人机和电动多旋翼植保无人机的动力系统由电池、电子调速器、无刷电机、螺旋桨等共同构成植保无人机的系统组成动力系统电动植保无人机动力系统构成1.放电截止电压：2.75V，低于此电压继续放电将会对电池性能造成损伤动力系统植保无人机的系统组成2.充电截止电压：4.20V，高于此电压继续充电将会对电池性能造成损伤3.标准电压：3.7V，计算电压时所使用的参数4.铺存电压：3.8～3.9V，锂电池具有自放电低的特点锂聚合物电池电子调速器ESC简称电调动力系统植保无人机的系统组成作用：根据飞控的控制信号，将电池的直流输入转变为一定频率的交流输出，用于控制电机转速电子调速器无刷电调无刷直流电机简称无刷电机（BrushlessDCmotor,BLDC）动力系统植保无人机的系统组成多旋翼植保无人机常用的是三相无刷外转子电机植保无人机6010无刷电机三相无刷电机运转原理示意图无刷电机动力系统的最终执行部件动力系统植保无人机的系统组成为植保无人机提供升力植保无人机动力螺旋桨结构螺旋桨1.长度：英寸、厘米螺旋桨主要参数2.螺距：螺旋桨在不可压缩的流体中旋转一周前进的距离，单位为英寸动力系统植保无人机的系统3.正反桨：按照螺旋桨工作的旋转方向分为正浆和反桨螺旋桨主要参数动力系统植保无人机的系统正桨：逆时针旋转（CCW）反桨：顺时针（CW）固定翼飞机的螺旋桨正反桨的区分动力系统植保无人机的系统组成塑料桨螺旋桨的分类按材质分类：塑料桨、碳桨、木桨按结构分类：折叠桨、非折叠桨折叠碳纤维桨木桨动力系统植保无人机的系统组成飞控系统IMU：角速度及加速度传感器，侦测运动姿态并反馈给主控磁罗盘：无人机方向传感器，侦测方向位置并反馈给主控GNSS：全球定位系统，保障无人机实现定点悬停及自动航线飞行RTK：作载波相位差分技术，通过对普通GNSS信号进行差分计算获得厘米级定位动力系统植保无人机的系统组成遥控器：展开天线并保持正确的角度，获得良好的控制距离和效果GNSS和RTK定位原理遥控器天线的展开形式喷洒系统植保无人机的系统组成包括继电器、电动泵和喷头组植保无人机主要使用的喷头：压力喷头、离心喷头植保无人机系统主要包括：药箱、水泵、软管和喷头喷洒系统植保无人机的系统组成水泵分类：蠕动泵、齿轮泵、高压泵蠕动泵植保无人机齿轮泵喷洒系统植保无人机的系统组成喷头按药液雾化的动力来源分类：压力喷头、离心喷头压力式喷头与离心式喷头的优缺点对比压力式喷头喷洒系统植保无人机的系统组成压力式喷头原理：通过压力泵对药液施加一定的压力，使药液通过喷嘴时在压力作用下破碎成细小液滴特点：药液下压力较大、产生的药液飘逸量较小、在干旱地区的蒸发量较小缺点：药液雾化不均匀，雾滴直径相差较大离心式喷头喷洒系统植保无人机的系统组成离心式喷头原理：通过电机带动离心喷头高速旋转将药液破碎后利用离心力甩出特点：药液雾