液位监测技术在植保无人机中的应用分析

刘 鹤

(黑龙江省鹤岗市农业技术推广中心，黑龙江 鹤岗 154101)

植保无人机主要部件是药箱，要想准确控制施药，必须对药量密切重视。液位监测技术是获取信息的主要方法，监测液位过程中容易出现剧烈震动液面、理化特点不同、空间狭小等问题。通过液位监测技术可以有效解决这部分问题，与监测需求高度相符，其功耗低、精度高、抗腐蚀较强，为无人机准确施药提供了重要依据。

1 植保无人机的操作优势

我国当前具体通过几种方式开展农作物施药：人工背负式、行走机械式、飞机打药。其中传统人工方式比例达60%，行走机械式比例达38%，飞机打药比例很小不足1%[1]。

传统打药方式不仅工作任务繁重，并且存在操作风险。比如迎风操作，高温操作，或者是高杆作物操作。人与药物容易发生接触，若无充分防护则容易出现中毒。资料显示，每一年都会发生农药中毒事件，导致死亡的有3000～5000人。此外，传统操作会产生较大雾滴且不均匀，容易导致过量用药现象，对农作物产生一定的污染。每一年由于过量施药或污染减少粮食100亿kg。传统方式穿透能力不佳，无法到达根部与叶背面，利用率较低，相对不能获得最佳效果[2]。

航空植保可以彻底分离人药，安全且效率极高。但大飞机不能实现低空低速飞行，在低空操作与小区域地块无法有效适应。无人机不仅可以成功分离人药，还能够分离人机，同时摆脱了地理位置的约束，体现出显著优势。具体如下：操作效率高。可以成功解决人员不足问题；效果良好。飞机带来的向下风场能够向作物根部与叶背面直接吹送农药，同时借助较快的速度，可采用高倍浓缩农药，获得最佳的杀虫效果；节约药物。由于药物浓度较高，且在飞行过程中形成的旋转气场对漂移药液有效控制，所以不会产生巨大的浪费；提高了安全性。由于人机、人药分离，避免药物带来的伤害，高度保证了人生安全；更好适应环境。无人机属于低空飞行，突破了地理区域的约束，大部分地区都可以使用；广泛的用途。在施药、施肥、授粉、测量土地中广泛应用；均匀分布药液沉降。飞机通过超细雾化，迅速吸收药液，不会出现过量且污染问题。

2 植保无人机中液位监测技术应用

利用数字混合滤波算法与陀螺仪角度数据校正限幅，将液面波动滤除避免其影响测量液位操作。

结合药液存在不同的理化特点，使用空心管内气压对液位间接测量，避免浓度不同药物影响检测结果的现象。由于液体压缩了空心管内部气压，导致内部气压明显超过外部气压。当喷洒具有粘度特点的农药或助剂以后，液体不会留在内壁上而产生测量误差；另外，由于在相同操作中存在恒定气管截面积和药液浓度，存储气压数值以后，仅密切联系液面高度，因此有效解决了药液理化形成的误差。

选择间接测量媒介可弯曲空心气管，不仅缩小了设备体积，还节省了内部空间。

利用微型传感器对空心管内部气压测量从而对液位间接测量，与传统变送器比较，由于传感器与被测对象不会发生直接接触，可以有效避免发生腐蚀机器或污染问题。

综合分析，液位监测技术在应用中表现出以下特点：当震荡、波动与倾斜药液时，可以对自行消除影响真实数据的因素；具备较强的抗腐蚀与污染的能力。在操作中，由于设备自身发生的晃动或药液惯性难免会向监测设备飞溅，影响正常工作；监测设备质量小、功耗低，不会影响无人机的操作载荷以及在空中的停留时间；监测设备设计了传输数据接口，可以及时输出远程液位数据以及指示功能，地面人员不仅可以远程掌控药量剩余情况，还可以在飞控系统中有效融入液位信息，科学配置药箱药量与电池电量。

3 结束语

我国在发展植保机械操作中，无人机植保直升机发展时间相对滞后，但其凭借技术优势与操作特点，已经得到高度关注。可以有效分离人机与人药，使用安全与高效。随着不断加快的土地流转速度，新型农业主体的壮大发展，这些都为无人机的发展创造机会，加之不断加深的液位监测技术的研究，相应也提高了推广速度，逐步获得市场的肯定，也为无人机开阔了更为广阔的发展市场。