توصيفگر ها :
هواپيماي بدون سرنشين , قطر ميانه حجمي , قطر ميانه عددي , شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش , بادبردگي , طيفسنجي , ارزيابي مزرعهاي
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير هواپيماهاي بدون سرنشين به عنوان يك فناوري جديد وارد عرصه كشاورزي شدهاند. راندمان بالاي سمپاشي، اتميزه شدن بهتر سموم و آفتكشها، همچنين ارائه راهحل براي سمپاشي در طول رشد محصول در شرايطي كه حركت ماشينهاي كشاورزي در مزرعه دشوار است، به تدريج استفاده از پهپادهاي حفاظت گياهي را به روش ترجيحي كشاورزان تبديل كرده است. در سمپاشي هوايي، تخمين توزيع و نشست قطرات به منظور بررسي اثربخشي فرآيند پاشش اهميت دارد. در پژوهش حاضر سنجش ويژگيهاي عملكردي پهپادسمپاش پليكان 1 ساخت ايران در دو گام مورد مطالعه قرار گرفت. در گام اول، كاليبراسيون، استخراج ويژگيهايي مانند نرخ پاشش، عرض مؤثر نوار پاشش در آزموني استاتيكي و ارزيابي مزرعهاي انجام شد و سپس، بررسي ميزان بادبردگي سم و تخمين ميزان نشست سموم در ناحيه غير هدف در ارزيابي مزرعهاي و تحت پرواز در ارتفاع و سرعتهاي متفاوت انجام شد. سامانهاي براي ثبت قطرات پاشش متشكل از: يك شاسي، غلتكهاي محرك و متحرك، موتور گامي، لامپهاي روشنايي الايدي، باطري، منبع تغذيه، دوربين عكاسي و كاغذ مايلار طراحي و ساخته شد و در آزمون استاتيكي و ارزيابي مزرعهاي براي تخمين اندازه قطرات پاشش استفاده شد. مقدار نشست در مزرعه به كمك سامانه طيفسنجي نيز ارزيابي شد. طيف نمونهها به روش عبوري سنجيده شد و از پيشپردازشهاي يكنواخت كردن، نرماليزه كردن، تصحيح پراكنش افزاينده، تصحيح خط پايه، متغير نرمال استاندارد، مشتق اول و مشتق دوم استفاده شد. رنگها و تكنولوژي طيفسنجي به دليل فرآيند تشخيص نسبتاً آسان و ارزان به شكل گسترده براي ارزيابي نشست پاشش پهپادها استفاده ميشوند. به اين منظور براي كليه آزمونها و ارزيابيها محلول پاششي حاوي آب، 10 گرم رنگ خوراكي تارترازين و 125 ميليليتر آفتكش ديازنون به ازاي هر ليتر آب تهيه شد. پهپاد در مزرعه آموزشي – پژوهشي دانشگاه صنعتي اصفهان مورد ارزيابي قرار گرفت، متغيرهاي مستقل شامل دو سطح ارتفاع (3 و 5 متر) و سه سرعت پرواز (5، 6 و 7 متر بر ثانيه) و متغيرهاي وابسته شامل غلظت محلول پاشش، درصد پوشش، VMD و NMD بود. نتايج نشان داد كه، عرض و طول پاشش براي يك نازل از پهپادسمپاش مورد مطالعه در حدود 5/2 متر ميباشد ودر مجموع، دو نازل 5 متر عرض پاشش خواهند داشت. براي داشتن كمترين ضريب تغييرات، فاصله بين دو مسير پرواز مجاور بايد به مقدار2 متر و 60 سانتيمتر تنظيم شود. هر دو شاخص VMD و NMD با فاصله گرفتن طولي و عرضي از محل استقرار نازل افزايش يافت. شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش (VMD/NMD) در نزديك نازل بزرگتر از نقاط دورتر از نازل گزارش شد. درصد پوشش در ارزيابي ارتفاع پاشش در جهت عرضي نشان داد كه بيشينه درصد پوشش در تمام ارتفاعها متعلق به نقاطي در فاصله طولي 2 متر از محل قرارگيري نازل و نزديكترين ارتفاع به سطح زمين (فاصله نيم متر) است. مقدار نشست بين 00/0 ميكروليتر بر سانتيمترمربع تا 096/0 ميكروليتر بر سانتيمترمربع متغير بود. نشست قطرات در موقعيت صفر خط مركزي (خط پرواز) بيشتر و با دور شدن از خط مركزي مقدار نشست كاهش يافت. كمترين نسبت بادبردگي به ميزان 18/42% در پرواز با سرعت 6 متر بر ثانيه و در ارتفاع 3 متر ثبت شد. كاهش ارتفاع به ميزان قابل توجهي نسبت بادبردگي را كاهش داد. به دليل اثر باد فرووزش ناشي از چرخش روتور پهپاد در حين پرواز و باد مخالف در آزمون مزرعهاي مقدار VMD و NMD از مقدار اين شاخصها در آزمون استاتيكي كوچكتر گزارش شد.
چكيده انگليسي :
In recent years, unmanned aerial vehicles have emerged as a new technology in the field of agriculture. Plant protection drones have become the preferred method for farmers due to their high spraying efficiency, improved atomization of poisons and pesticides, and ability to spray during crop growth in challenging field conditions where agricultural machinery movement is limited. It is crucial to evaluate the distribution and deposition of droplets in aerial spraying in order to determine the efficiency of the spraying procedure. In this study, the performance characteristics of the Iranian-produced Pelican 1 plant protection drone were investigated in two stages. The first stage included calibration, feature extraction such as spraying rate and effective spray width in a static test, and field evaluation. Subsequently, the examination of pesticide drift and the estimation of pesticide deposition in non-target areas during field evaluation and under flight at different altitudes and speeds were carried out. A spray droplet recording system was developed and constructed for the purpose of static testing and field evaluation. The system comprises a chassis, driven and movable rollers, a stepper motor, LED lighting lamps, a battery, a power supply, a camera, and Mylar sheet. Its primary function was to estimate the size of spray droplets. A spectrometer system was also used to evaluate the deposition amount in the field. The samples' spectra were measured using a transmittance method, and a range of pre-processing techniques, including Smoothing, Normalizing, Multiplicative scatter correction, Baseline correction, Standard normal variable, First derivative, and Second derivative, were applied. Colors and spectroscopy technology are frequently utilized to assess the deposition of plant protection drones due to their convenient and cost-effective detection process. A spray solution was prepared for all tests and evaluations, consisting of water, 10 grams of Tartrazine food color, and 125 milliliters of Diazinon insecticide per liter of water. The plant protection drone underwent assessment at the educational-research farm of Isfahan University of Technology. The evaluation involved two flight heights (3 and 5 meters) and three flight speeds (5, 6, and 7 meters per second) as independent variables, while spray solution concentration, coverage percentage, VMD, and NMD were considered as dependent variables. The outcomes indicated that the plant protection drone under investigation possesses a spray width and length of approximately 2.5 meters for each nozzle. When two nozzles are utilized, the total spray width expands to 5 meters. Achieving the smallest coefficient of variation requires adjusting the distance between two neighboring flight paths to 2.6 meters. The VMD and NMD indices show an increase as the distance from the nozzle location increases both longitudinally and laterally. The study showed that the uniformity index of droplet spectrum (VMD/NMD) was greater near the nozzle compared to points farther from it. Analysis of spray height coverage percentage laterally demonstrated that the highest coverage percentage at all heights was found at points positioned 2 meters longitudinally from the nozzle and at the nearest height to the ground surface (half-meter distance). The variability of the deposition amount, which ranged from 0.0 to 0.096 microliters per square centimeter, was observed. It was observed that droplet deposition was more pronounced at the centerline (flight path), while diminishing as the distance from the centerline increased. At a speed of 6 meters per second and a height of 3 meters, the flight recorded a minimum drift ratio of 42.18%. A substantial decrease in altitude contributed to the reduction in drift ratio. The indices of VMD and NMD were observed to be smaller in field testing as compared to static testing, primarily due to the wind effect caused by rotor rotation and opposing wind.