慧飞学堂 | 飞防植保作业降本增效之航线规划技巧篇

植保

更新日期:2018-12-21来源:作者:慧飞总部 程忠义
2018年临近收尾,这是飞防植保激情澎湃的一年,只用了4年时间,我国的植保无人机保有量就由2300部增加到30000部,发展速度有目共睹。但是,我们也看到,作业价格随着植保无人机保有量的增加,植保无人机价格也随之有了一定幅度的下滑。在这个下滑的过程中,有部分飞手感叹今年比2017年挣钱要难了,实现飞防植保降本增效成为所有飞手共同关注的话题。慧飞学堂会将为广大植保同仁提供建议,以便提高作业效益。今天我们将围绕如何降低电池使用成本、减少空飞(非作业航线)时间、提高作业效率和延长电池使用寿命等方面进行话题的展开。

作业航线的生成逻辑

基础航线

在不考虑内缩距离以及GNSS信号误差的情况下,植保无人机沿行距中点前进到达端部,到达端部时是机壳到达航线边界,这时植保机无人机有可能会与田块边界的障碍物发生撞击,所以就需要设置内缩距离。内缩距离是指作业航线与边界保持的安全距离,当作业区域四周没有任何障碍物时,可将内缩距离调整为0米(没有飘移药害的前提下)。当内缩距离为0米时,航线两端与边界重复,起始航线与边界保持半个行距的距离。例如,当航线为5米时,航线与边界的距离为2.5米。


当内缩距离为0米时


在实际作业过程中,因为田块周边总会有防风林、电线杆等障碍物,所以需要设置内缩距离以保证飞行安全,当设置内缩距离为1米时,航线的两端以及两侧都会向内缩1米。


当内缩距离为1米时

需要注意的是,植保无人机并不是单一的点,所以在设置内缩距离时,应充分考虑到植保无人机的实际大小。例如,如果作业区域四周全部是障碍物,植保机的实际长度为2米,当内缩距离设置为1米时并不能保障植保机的安全。


内缩距离为1米时发生的情况

所以设置内缩距离时,应充分考虑障碍物的位置、植保机的大小、飞行精度带来的误差等各种情况。其中,GNSS定位技术的植保机飞行精度在0.6-1米,RTK定位技术的植保机飞行精度在0.1米以内。

可通过设置单边内缩距离,去适应更复杂地形的航线规划,单边内缩设置可通过点击航线进入。


设置单边内缩距离

合理选择航线的方向


1、经济长度范围内,宜长不宜短。因为短航线横移次数较多,会降低作业效率,例如,下面的100米*500米地块,航线走东西方向横移次数少,作业效率更高;



2、当航线长度超过700-800米时,其经济性反而下降,这是因为,过长的航线要求植保无人机必须满载,例如,当长度为1000米时,以下图的作业参数进行作业,无人机在不到一个完整的来回航线时,就需要拉回来重新加药换电池,这时,选择较短的250米航线,反而经济型较好。


提前计算作业量,减少空飞时间

目前部分区域植保操作手仍然没有按照地形实际情况安排加药量与合理提前中断作业的习惯,下面我们将以实际的案例进行剖析。某田块作业长度为500米,以大疆MG-1P植保无人机为例,喷洒亩用量1L/亩、行距为4.5米,该操作手如果药箱装满药作业,一直到无药才返回将会发生什么情况,下面我们可以计算下。

一箱药实际喷洒9.5L(药箱会有少量剩余),可作业面积为9.5亩(药量除以喷洒亩用量),预计植保机将在红点处出现无药报警(9.5亩X667平米÷4.5米行距=1408米),这时将植保无人机降落回来再加药飞过去,会产生哪些情况呢?

空飞距离长

1、产生将近1000米(无药报警点距离起飞点500米左右)空飞距离,额外产生15%-20%电量损耗,增加电池成本2-2.5元;
2、1000米空飞距离预计耗时2分钟(以7M/S速度为例),这2分钟原本可作业2亩地,收入减少10-15元;
3、电池剩余电量预计40%左右,单块电池药液喷洒量9.5L。

在这空飞的2分钟时间内,12-17.5元已经离你而去,而且电池利用率也并未上升。

如何降低作业损失,其核心在于减少空飞距离、提高电池利用率。同样是这个航线,我们不妨采取就近主动降落的方式,见下图。


空飞距离短

就近降落需要提前计算载药量,这个计算并不复杂,500x2x4.5÷667x1=6.74升(航线长度x行距÷667平方x喷洒亩用量)考虑到药箱会有少量剩余,实际加药在7.5L左右。这样的作业方式将带来哪些好处呢?

1、空飞距离减少到100米以内,空飞电量损耗减少70-80%(这个方式降落频率会高一些),单次起降降低作业成本1.5-2元;
2、空飞时间减少70-80%,每小时作业效率可增加10亩左右(每小时5-6次起降);
3、一块电池可作业2个架次(7.5L加药量),单块电池药液喷洒量增加到14-15亩,电池使用成本下降。

所以,在实际作业过程中,完全可以根据实际的地形情况来提前规划航线,提高电池使用效率,减少空飞时间,通过合理的规划航线,植保老手能够以6块电池即可完成整个作业循环,真正实现了降本增效的目的。植保操作手应当在作业中不断总结经验,对自己目前作业式进行不断评估是否需要提升,这样才能做到更低的作业成本、更高的作业效率。

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