播撒系统要关注什么指标？中国农大教授测试结果告诉你
2019-05-04 15:11:49 农业植保 植保无人机网 围观0次
大疆播撒系统/图 来源网络
在我们目前积累的数十个植保案例中，作业药物基本都是液态，需要进行喷洒。事实上，农户对于播撒颗粒药剂、肥料、种子等颗粒状物质的需求也很大。大疆日前宣布发售的播撒系统就是为了解决这个问题。该播撒系统可播撒0.5-5毫米的颗粒状物质，如颗粒药剂、肥料、种子、饲料、融雪剂等。6月20日，中国农业大学副教授宋坚利的团队对大疆农业播撒系统进行了测试，我们获得授权发布本次试验报告并进行解读。
作业使用的无人机和药剂
评价一款播撒系统，主要观察以下指标：飞行高度、飞行速度、转盘转速如何设置最合适?播撒的幅宽是多少米?药物流量是否稳定、与播撒开口比例之间有什么关系?药剂播撒后分布是否均匀?
测试方法和药剂
先正达达将特
本次试验，宋教授测试了大疆播撒机抛撒先正达达将特颗粒状除草剂的性能。达将特是一款稻田除草药剂，外形呈长条状颗粒。
作业现场的蓝色箱子，作为接收播撒药剂的容器
宋教授将共45个蓝色箱子排成一字型，每隔30厘米放置一个，长度13.5米。箱子两侧各有一条距离相等的平行直线，作为起始线和终止线。播撒机开口分别为100%、25%，当有农药颗粒流出时开始计时，每1分钟更换药箱，测试重复三次。结束后用分析天平对每个药箱中的达将特颗粒进行称重，计算得出药箱从充满到全部播撒完过程中的流量变化。
测试现场往药箱填充药剂
飞行高度对单喷幅有什么影响?
无人机测试路线俯视图
一般飞行作业时，飞手的飞行速度控制在4-6米/秒，本次宋教授采取的飞行速度也位于此区间，为4.5米/秒。播撒时飞机要飞多高?宋教授针对高度对单喷幅的影响做了测量。他分别实验了飞机离地高度1.5米、2米、2.5米三个高度，于此同时，转速恒定、飞行速度4.5米/秒恒定，开口比例25%恒定，在这种情况下测试的作业幅宽显示如下图：
飞行高度对单喷幅分布影响
透过图示可以看出，飞行高度为1.5米时，播撒的幅宽与2米、2.5米高度下相比波动较大，而当飞行高度达到2.5米时，其幅宽和飞行高度2米的情况下区别不大，出于节省电量的考虑，2米就是最适合的飞行高度了。
横向看，为什么会出现马鞍形的分布?这因为转盘离心抛撒的原因，所以测试用的蓝色箱子中心点接到的药量相对偏低，中心点两侧箱子接收的药量因为叠加缘故反而更多。转盘转动方向的不同，也会使得两侧箱子出现药量的差异。在实际作业的时候，由于航线会有部分重叠，药量的部分差异将被弥补，药剂分布将变得更加均匀。
转速的秘密
转速，是播撒系统的转盘转动的速度，单位是rpm(每分钟转数)，理论上，转盘的转速越快，药剂受到的离心力越大，播撒的幅宽越大。
宋教授分别实验了800、1069和1200rpm的播撒效果，在2.5米高度、4.5米/秒的速度下，选择开口比例25%，可以看到一个有意思的现象：虽然在1200rpm的情况下，药剂的分散范围略宽，但三种转速的有效作业距离都为7.2米左右，说明这三种转速对于有效作业幅宽的影响并不大。不过，三种转速下都出现了播撒不均匀的情况，推测药箱内右侧沉积多于左侧沉积，这是需要大疆进一步优化的。
从三种转速的整体数据来看，在转速800rpm的情况下，药剂播撒时分布有较大波动，转速1069rpm时波动是最小的。这告诉我们，设定转速时，如果转速太低，容易使药剂颗粒受力不均，如果转速太高，则有可能造成无效播撒形成浪费。
转盘转速对单喷幅分布影响
流量开口比例多少合适?
药箱播撒时的流量开口，可以通过APP控制开口比例，比如100%就是完全打开，25%则是1/4的开口。药箱开口比例越大，单位时间内播撒的药剂越多。
经过测试，流量开口在100%时，流量平均为3.7kg/分钟，开口在25%时，流量平均为1.7kg/分钟。考虑到转速等因素，流量变化和开口变化的比例是不同的，所以不能简单地按照开口比例的百分比和平均流量进行换算。
开口100%时流量
开口25%流量
那么开口比例对于播撒农药的幅宽有影响吗?宋教授在2.5米高度、4.5米/秒速度、转盘转速1069rpm的数据下，测试了开口比例分别为25%、100%的两种情况。
开口开度对单喷幅分布影响
可以看到，开口比例100%的情况下农药播撒量相比开口比例25%时大幅上升，但是对于幅宽的影响并不大：开度25%时的有效喷幅为7.2m，开度为100%的有效喷幅为7.5m。飞手和农户朋友们可要注意了，在播撒时开口比例太大并不能提高太多幅宽，反而要小心是否会造成单位面积内的药剂分布太多，造成浪费甚至给作物造成伤害。
测试结论
总结整个测试结果，结论如下：以先正达达将特颗粒药剂为例，播撒量为1kg/亩，最合适的飞行高度是2米，速度4.5米/秒，转速1069rpm、开度25%，可以实现作业幅宽7.2米。一亩地面积666.7平方米，大家可以根据自己农田的长宽来计算飞行路线。
与此同时，切记不能为了提高作业效率而盲目提高转速。上述数据仅限于本次试验有效，具体到真实作业时，建议飞手和农户朋友们根据作业环境、药剂(化肥、种子等)情况进行反复试验，寻找最佳播撒方案。
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