无人机喷洒的挑战

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

Tom Wolf总部位于SK的萨斯卡通,在喷涂业务方面有33年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),并在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。Tom专注于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

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无人机喷洒在这里。这在东南亚是一种常见的做法,现在有相当大比例的农业地区都是这样对待的。例如,据韩国的估计,他们大约30%的农业区域是由无人机喷洒的。在美国也是如此。的雅马哈RMax和法泽直升机早在20世纪90年代中期就在日本率先使用无人机喷洒,自2015年起已被批准在加州使用。世界最大的无人机制造商大疆(DJI)介绍了他们的ag型无人机阿格拉MG-1到北美。许多其他喷雾无人机可用或正在开发中。

正如《Johnny Mnemonic》的作者William Gibson曾经说过的:“未来就在眼前,只是还没有广泛传播而已。”

大疆Agras MG-1喷雾无人机(来源:DJI.com)

无人机喷洒的支持者指出,无人机能够进入地形有问题的地区,比如人工喷洒效率低得多的陡坡,或者土壤潮湿导致地面车辆无法行驶的低洼地区。与手持应用程序相比,操作员暴露减少。

反对者谈论的是与载人航空应用、喷雾漂移和流氓使用相比的生产力和成本因素。

在无人机喷洒成为常态之前,需要做两件重要的事情。

  1. 联邦法律需要更新以适应远程驾驶飞机系统(RPAS)的独特功能,他们现在就是这么叫的.目前的法律对载人飞船做出了许多独特的假设,纠正这一假设的过程需要一些耐心。对美国法律及其缺陷的全面回顾可以发现在这里
  2. 联邦农药标签需要允许使用无人机进行应用。截至2021年8月,加拿大的标签已经有了没有该等注册用途

毫无疑问,我们需要为包括无人机喷洒在内的未来做好准备。地形调整高度一致性和自主带状控制等功能已经基本成为标准,提高控制和安全性的能力将继续发展。

然而,我一直对无人机施用农药的前景感到紧张。我最关心的是——你猜对了——喷雾漂移。由于无人机的有效载荷相对较小(根据型号不同,约为5至25升),因此应用量需要较低才能具有任何类型的生产力。多低?对于有200至600加仑料斗的有人驾驶飞机,2至4美国gpa(18至36升/公顷)是最低的常见容量。较低的体积需要中等喷雾质量(在现代臂式喷雾实践中较细的喷雾)以达到所需的覆盖范围。

这是一个简单的概念:水用得越少,水滴就需要越小,才能在目标上提供必要的水滴密度。使用较粗的喷雾进行漂移控制需要更大的体积,而真正的基于液滴大小的低漂移喷涂不能在小于5至7美制当量的体积下进行。

在2到4美国gpa,一架无人机将能够做大约1英亩每负载。虽然点喷还可以,但对于更大的地方来说,这意味着严重的生产力限制。产量将会降低,可能为0.5 - 1gpa(5 - 10升/公顷)。提供足够覆盖的唯一方法是使用更细的喷雾,ASABE细到非常细,预计会对脱靶运动和蒸发产生问题。这些细小的液滴也更容易产生飞机的气动偏心。

来自转子的漩涡可以产生不可预测的液滴运动(来源:kasetforward.com)

目前北美用于空中漂移评估的监管模型AgDISP和AgDRIFT还不能模拟无人机应用。但是通过在这些传统的有人驾驶旋翼飞机模型中加入更细的喷雾,我们可以看到缓冲区将会更高。高得多。这一结果将让监管机构踌躇不前。无法控制喷雾的运动是,也应该是一个问题。

使用三种农药毒理学和两种喷雾质量,对参考旋翼喷雾飞机进行了估计缓冲带(由AgDISP计算)。

此外,超低量(ULV)喷雾可以改变一些产品的功效,这将需要新的性能研究。目前,监管机构正在寻求的信息不仅包括喷雾漂移,还包括产品功效、操作人员和旁观者暴露以及作物残留。

监管机构目前正在从无人机上收集喷雾漂移和功效数据。由于目前市场上的无人机不像固定翼或旋转翼有人驾驶飞机那样符合通用的设计标准,每种型号可能都有自己的特点,需要自己的研究。有些将有旋转雾化器,其他将使用空心锥形液压喷雾。有些会带有静电电荷,有些可能会建议使用特殊佐剂。

一旦对数据进行评估,可能会对飞行高度、飞行速度、风速、喷雾质量、水量,也许还有空气温度和相对湿度(或Delta T)进行限制。这对喷雾来说并不新鲜,因为目前的标签已经限制了地面和空中喷雾的使用,空中喷雾更是如此。

显而易见的问题是如何保证这些适当的应用程序实践。运营商使用无人机不仅需要获得监管机构的批准,还需要接受适当的培训,类似于现在商业空中操作人员在运营业务之前接受的培训。

回想一下,我们的空中应用程序是由国家组织管理的NAAA在美国和CAAA在加拿大。这些组织定期与联邦监管机构联系,以确保合规。他们还帮助资助应用有效性和安全性的研究。他们在淡季组织会议,在生长季节组织校准诊所。在这些条件下,确定流量并测量沉积的液滴大小。在必要时评估和纠正喷涂图案的均匀性。

无人机应用应该不受这些管制吗?我不认为那是明智的。我们准备好实施它们了吗?绝对不是。

这些要求将改变无人机的经济模式。尽管有这些预防措施,无人机仍然可能由于不可预见的技术或人为事件而脱离飞行员的控制。

在美国,雅马哈没有出售他们的无人驾驶直升机。相反,他们部署自己的团队来开发应用程序。这样,他们就可以保证只有受过训练和有经验的飞行员才能使用这项技术。

随着无人机行业为第一批注册做好准备,我们看到无人机服务公司在测试中发挥主导作用。例如,通过液体微量营养素的合法应用,或在批准的研究许可下限制农药的使用,人们了解了很多情况。我很高兴地看到通过使用低漂移喷嘴在这些努力中对漂移管理的认可。我们有了一个充满希望的开端。

使用无人机的申请我们的监管机构正在进行。他们的风险评估结果将提供重要的初步指导,并供人们思考和讨论。与此同时,无人机的开发继续快速进行,每次迭代都有新的功能和更大的容量。

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