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无人机在农业相关应用论文

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无人机在农业相关应用论文

植保无人直升机喷洒飞行速度为2亩/s,喷洒装置宽度为3-4m,作业宽度为4-8m,并且能够与农作物的距离最低保持在1-2m的固定高度,规模作业能达到每小时80-100亩,其效率要比常规喷洒至少高出100倍。农用无人直升机自动飞控导航作业最大限度的减少了工作人员接触农药的时间,从而可以保证工作人员的生命安全!2、飞控导航自主作业无人直升机喷洒技术的应用无人直升机不受地形和高度限制,只要在无人直升机的飞行高度内,在田间地头起飞对农作物实施作业,无人直升机采用远距离遥控操作和飞控导航自主作业功能,只需在喷洒作业前,将农田里农作物的GPS信息采集到,并把航线规划好,输入到地面站的内部控制系统中,地面站对飞机下达指令,飞机就可以载着喷洒装置,自主将喷洒作业完成,完成之后自动飞回到起飞点。而在飞机喷洒作业的同时,还可通过地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况。(无人机自动导航作业基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时飞行轨迹的农用飞机作业飞控导航系统。)3、覆盖密度高防治效果好喷雾药液在单位面积上覆盖密度越高、越均匀,防治效果就越好。在药液雾滴药液雾滴飘移试验反映了用无人直升机喷洒作业对农药飘失程度的一个优势,无人直升机是螺旋机翼,作业高度比较低,当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流,直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性,减少了农药飘失程度,并且药液沉积量和药液覆盖率都优于常规,因而防治效果比传统的好,还可以防止农药对土壤造成污染。4、节水节药成本低无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,这将很大程度的降低了资源成本。无人直升机折旧率低、油量消耗小、单位作业人工成本不高、易于维修。

像卡特农用无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或GPS飞控,来实现喷洒药剂、种子、粉剂等。农村主要使用手动背负式喷雾器承担防治病虫害的任务,平均一人一天只能喷洒15亩到20亩。如果使用农用无人机的话,kt02可明显提升喷洒效率。根据无人机的型号不同,每小时可喷洒数十亩至数百亩,远超人工效率。与人工喷洒相比,农用无人机喷洒更均匀,几乎每株作物都能喷洒到药水。旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果更好。同时,农用无人机采用远距离遥控操作的方式,喷洒作业人员可避免与农药直接接触,有利于增强喷洒作业的安全性。每年都会出现因人工喷洒农药不当造成的事故,采用农用无人机可有效避免此类状况。另外,农用无人机采用喷雾喷洒方式,至少可节约50%的农药使用量、90%的用水量,很大程度上降低了资源成本。农用无人机的众多优势,让其拥有广阔的市场前景,发展潜力巨大。

数字农业、精准农业、智慧农业,正一步步从理想走向现实。

最近,由中央广播电视总台与工业和信息化部联合打造的大型工业纪录片《强国基石》第五集《逐梦》在央视 财经 频道播出,其中就展示了在智慧农业领域的 科技 创新实力和赋能农村青年逐梦创业的故事。

如何让年轻人心甘情愿地从事农业生产?如何让农业重获竞争能力?通过无人化的技术推动农业价值链的重新分配,至少是目前业界努力的方向之一。

无人机飞防,就是 科技 赋能传统农业的重要变量。

无人机飞防不仅可以实现人机分离、人药分离,规避农药对人体的毒害,并且通过全自主作业的形式,可以大大提升效率。目前,无人机已深入农作物的播种、施肥、打药等各环节,作业范围也从有关大田低矮作物向高杆作物、经济作物深度延伸。

无人机植保飞防现状到底如何,近期又有哪些新的发展趋势和动态,目前还存在哪些不足?其对我国智慧农业的未来,又将意味着什么?

「探客Tanker」联系到了相关专家、植保作业队伍以及行业内的重要厂商,来一窥乡村振兴大环境下,以无人机为代表的智能化产品在农业产业化和数字化落地过程中的重要助推角色。

在无人机行业应用之中,植保飞防无疑是目前为止发展得最好的领域。根据前瞻产业研究院的数据显示,2020年我国民用无人机市场中,农林植保类无人机占比最多,达42%,远高于无人机在电力巡检、物流运输、安防方面的占比。

“农业植保是农业生产最大的难题之一,因为打药时正值农业生产高温季节,加之我国农业从业人员老龄化,还有不合理使用农药造成的中毒风险,未来用喷雾机器人替代人工作业,实现人机分离、人药分离、提高效率是它的主要发展方向。”中国农业大学无人机系统研究院院长、中国农业大学药械与施药技术研究中心主任何雄奎教授对「探客Tanker」表示。

当前,植保飞防发展迅速,也是紧跟农业的发展趋势。除了植保无人机对各种地形的适应性好之外,无人机“人机分离、人药分离”打药可以不碾压地面,不跟作物接触,不造成损伤,这都是无人机的优点,也是其吸引年轻人甘愿回乡种地的重要原因之一。

出生于1960年的王炳南,已经在新疆一线从业多年,他认为无人机植保让年轻人对种地明显有加分的效果。“现在很多农民都不想人工打药了,越来越喜欢用无人机,即便只是三五亩地也不例外。”

王炳南之前当过老师和管教干部,后来开始搞农资。2013年,他去大面积种植棉花的库尔勒时,发现当地每年都有人因农药中毒而身亡。在了解相关情况后,他跟朋友们做了市场考察,发现用无人机代替人力去打农药这一业务有发展前景。之后,他便跟朋友们成立了一家公司,以植保为起点,兼顾售卖农药化肥种子的业务。

“农业无人机这类智慧农业生产工具的出现,逐渐改变了传统农业管理环节中‘面朝黄土背朝天’的生产模式,用高 科技 设备代替了传统危险繁复的体力劳作,让农民不必再担心种地的辛劳。”极飞 科技 联合创始人龚槚钦对「探客Tanker」表示。

在他看来,随着农业无人机这类智能化装备的普及应用,农村出现了无人机飞手、无人机教员等新兴工作岗位,为农村年轻人带来了更多全新、体面的职业选择,让年轻人愿意留在乡村。更重要的是,随着产品技术智能化更强,使用门槛降低,在年轻人的带动下,越来越多年纪大的农户也开始使用农业无人机进行作业。

“据我所知,现在使用极飞农业无人机的人年龄跨度从20多岁的小伙子到60岁的老农户,都有覆盖。”龚槚钦说。

近期,央视大型工业纪录片《强国基石》“逐梦”篇就报道了回乡的那些年轻人的故事,主人公之一闫文炯,1996年出生,退役返乡后加入无人机植保行业,今年带领团队通过 社会 化竞标,获得了当地县政府一个百万亩级的小麦统防统治订单。

因为要在一周内完成任务,他每天要调度200多架农业无人机同时作业,完成10万亩的植保任务。

“每到小麦统防统治期间,在安徽,在河南,在陕西等麦区,有 100 多个像闫文炯这样的新农人,他们不分昼夜地调度着上万架农业无人机,连着数万名飞手和农户,守护着‘中国粮仓’的安全。”龚槚钦说。

图 / 闫文炯植保作业中

强化农业 科技 和装备支撑,建设智慧农业,全面推进乡村振兴,也是十四五规划的题中之义。

2021年中央“一号文件”提出了“强化现代农业 科技 和物质装备支撑”的新目标,提高农机装备自主研制能力,支持高端智能、丘陵山区农机装备研发制造,加大购置补贴力度,开展农机作业补贴。

“中国有近20亿亩耕地,虽然耕种收综合机械化率超过70%,但还存在着薄弱的环节、产业和区域,如中小田块植保、山地果园植保等等。”大疆农业市场总监樊文泽对「探客Tanker」表示。

他认为,相比地面机械,农业无人机除了具有效率高,还具有地形适应性强、智能化水平高等优势。无人机的普及,特别是在机械化薄弱地区的普及,能提高农业“种管”环节整体机械化与自动化水平。

而在中原植保联盟秘书长叶文成看来,传统农业对于年轻人的吸引力欠缺一直是阻碍农业发展的一个重要问题,叶文成认为,“乡村振兴”有一个关键就是“人才振兴”,但仅有无人机这样的智能装备就能吸引人才回流,并让年轻人产生种地热情吗?也不尽然。

“大家都知道,北上广或者说大城市特别吸引人,大家对这些城市也很有热情,但吸引大家的从来都不是城市里的高楼大厦,而是城市里面的发展机会,是在这些城市可以挣到钱。顺着这个思路,未来农村想要吸引年轻人应该也得靠发展机会,得让大家看到做农业能挣到钱。”叶文成说。

在他看来,尽管农业的空间很大,机会也一定很多,但乡村振兴才刚刚开始,“我们只是离机会最近的一群人,但我们要学会寻找和发现机会。”

时至今日,植保无人机已由高价格门槛向成本价倾斜,行业门槛不断降低,行业巨头逐渐明朗,大疆和极飞已成为无人机植保的“双巨头”。

大疆农业市场总监樊文泽介绍,截至2021年9月29日,大疆植保机年度作业面积突破10亿亩次,增长率高达90%以上。这个数据的达成,代表着无人机将不仅在北方大田有了普及,而且在南方中小田块也有了规模化的应用,这是大疆植保机在喷洒应用方面的大致情况。

图 / 大疆植保机作业现场

而在播撒和果树应用方面,也不乏大疆无人机的踪迹。

“今年来,随着无人机固体播撒技术的成熟,肥料播撒已在黑龙江、江苏等地区实现了突破。它不仅效率高,而且更均匀。”樊文泽说,中国仅水稻种植面积就有亿亩,随着一系列技术的投放,在播撒应用市场将进入快速普及期。

目前,黑龙江无人机播撒作业已超过6000万亩次,但在全国其他种植大区,无人机肥料播撒还处于发展初期。

图 / 作业中的大疆农业无人机

在果树应用方面,根据大疆农业方面提供的数据,中国的果树种植面积约为2亿亩,平均年作业规模将超过17亿亩次,这是一个庞大的市场。

“今年来,随着喷洒效果的提升,作业流程的优化,果树飞防也在海南、广西、江西等地区获得了规模应用。特别是在海南,无人机不仅帮助当地芒果园实现了全自动化作业,减少人工依赖,还实现了30%的农药减量。随着面向果园场景的一系列技术应用的落地,这个市场也将持续进入普及期。”樊文泽说。

图 / 无人机配药现场

据「探客Tanker」了解,植保作业涉及到很多专业的问题,比如不同作物之间,药剂的喷洒方式都会不一样,飞手如果不专业,可能会影响作业的效果。

“中国地大物博,各省各地因地制宜种植不同的农作物,不同农作物之间的生长习性、管理要求也不同,这是客观存在的情况。”龚槚钦说,极飞研发和创新的智能化、无人化农业 科技 产品和技术,聚焦在不同农作物“耕种管收”环节的痛点,这些客观存在的农业生产痛点也恰是极飞的市场机会。

图 / 极飞无人机在棉田作业

如棉花,作为我国最大的经济作物之一,也是极飞进入农业的起点。2013年,极飞团队在新疆发现农业无人机可以有效地在棉花杀虫,除草和化调等管理环节起到明显效果,具有广阔的市场需求。

因此,从技术在棉花上验证开始,极飞随之深度介入水稻、玉米、小麦三大粮食作物在生产管理不同的痛点和场景,包括播种、施肥、打药等等,通过对产品进行功能模块化的设计实现对不同工作场景的智能化工具替代。

“农业价值链也存在着一条‘微笑曲线’,位于两端的产前供应体系和产后销售加工体系价值较高,而处于中部的产中生产体系为价值洼地。”龚槚钦表示。

随着国际粮食价格的普遍上涨,国家对种业、农业的政策扶持加大,农业产业链上游的种业公司占领了价值高地。而位于产业链下游的营销与品牌环节,由于人们的消费方式已从纯粹的物质消费向文化消费转变,因而农产品的市场竞争也从价格竞争、质量竞争和服务竞争转向品牌竞争,附加价值也显著上升。

但中游的农业种植和养殖环节仍面临着 科技 含量低、深加工不足和产品质量不高的困境,成为整个价值链条中附加值最低的部分,处于“微笑曲线”的最底端。

目前,随着越来越多农业 科技 产品及技术落地,一方面提高了生产效率且可替代生产环节繁重重复的工作,减少了用人成本,另一方面,因为先进技术带来了更精准的管理,有效节约了农资投入等硬成本,两厢增加实现对中游整体成本的下降,而这些减少的成本则直接增加为农民的收入。

图 / 极飞双旋翼植保机V40

可以说,得益于新技术的在农业领域的大规模使用,整个农业价值链将会更均衡,同时,因为生产成本的降低,也将有助于中国农业在世界竞争力的增强。

客观来看,无人机飞防作为智慧农业的重要体现,不仅对农业的管理环节有帮助,也正重塑农业的价值链,那么,在这些一线操作者和实践者的眼中,是如何看待目前的飞防植保行业现状的?

图 / 无人机植保作业

在叶文成看来,目前无人机飞防行业已初具规模,其中植保队的发展就可分为以下四种模式:

第一种是传统的“以跨区作业挣服务费”的模式。其中,老道的从业者对市场熟悉,也有相对稳定的客户资源,发展稳定;而行业新手容易过于乐观、接受不了现实的残酷,进得快,出得也快,赔钱落跑的人较多。

第二种是“在本地市场扎根”的模式。其中,一部分人已度过转型阵痛期,逐步稳定存活;另一部分人正在转型阵痛期,但若咬牙坚持下去,来年可能就会有收获。

第三种是“转型和农资合作”的模式。这种算是折衷的选择,但依附于别人并不能保持长期的稳定。

第四种是“原有农资经销商主动增加植保业务”的模式。“这一类的队伍运行相对封闭独立,并不被大家所熟知,但这一类才是在本地扎根的队伍要着重去学习的,毕竟他们在农资行业深耕多年,植保知识比较扎实,思想比较开明,又能主动拥抱新事物,将是未来飞防植保市场的一支重要力量。”叶文成说。

不过,他认为从行业总体来看,无人机植保的发展还算不上很成熟。“到现在我们还能见到认不全药名的飞手且不在少数,对作物管理更是一窍不通,所以相对于设备的迭代进步,从业者的专业水平提升是严重滞后的,这就是为什么说从原有农资经销商转型飞防植保或引入飞防植保业务的这类群体值得我们学习。”

图 / 无人机给树林喷洒农药

飞防植保是一个季节性很强的营生,所以大家逐“水草”迁徙——哪里有活儿去哪里,跨区作业依然是大部分植保队伍的主要作业方式。

但有一小部分队伍目前已经“上岸了”——开始摆脱对飞防费的依赖或对跨区作业的依赖,主动选择在本地市场扎根,有了稳定的客户资源并涉及更多的农机服务和农资销售,这也是叶文成所在的联盟近两年一直在大力推动的发展模式。

目前,中原飞防植保联盟联接较为紧密的飞手维持在200人左右,这些飞手经验丰富,熟悉市场,而且他们每个人身边都有围绕紧密的小团队,通过这200人的联接,能迅速响应的飞机数量保守估计在1000架以上。

“我们在小麦作业高峰期可以做到一天内抽调300架以上无人机,响应速度非常快。”叶文成对「探客Tanker」说,“事实上,这两年老队伍、成熟飞手的沉淀速度,并没完全跟上行业发展的速度,快进快出的人多了,所以我们认为抓住圈子里面的核心力量才是重点。”

而在王炳南看来,无人机原本是门槛比较高的高 科技 的产品,现在因为进入门槛降低,也影响到行业的发展,尤其是作业的价格体系混乱,行业尚未有统一规范。“由于价格的混乱,让无人机行业给人的印象是‘吃苦不挣钱’。”

比如,之前有植保队伍将打药的价格压低到3、4块钱一亩地,这意味着根本赚不到什么钱了,但却把行业的价格体系打乱了。

他认为最少还要五六年,行业乱象才会得到遏制,而且很多不利于发展的东西都会被淘汰。“原来我打算搞个无人机农药培训班,但现在找不到合适的赞助商以及政策支持。”

总的来说,无人机飞防在我国的智慧农业战略中,已体现出不小的助力作用——让智能机器替代人力,解放了人们劳作的双手,从而让农业的生产成本降低、生产效率提升、生产方式创新、产品的产量增加、农民的收入增长……这也让更多的年轻人愿意回归乡土,成为一名新农人。

如今,作为新农人的新战场,无人机飞防行业不仅诞生了规模化的植保队,还有无人机厂商的发展壮大以及农业无人机的应用范围扩大,都在说明这个行业的发展向好。但与此同时,市场的快速发展也产生了不少的乱象,亟待政策端的规范与约束,才能让无人机飞防进入更良性的发展循环。

无人机7大商业用途。农业事实上,多数无人机产业相关人员认为无人机技术在农业方面有巨大用途。通过辨别正在衰败的作物,实地清点谷物数量等,无人机可以帮助农民减少损失。此外,无人机还可以用来丈量和开发农场及其附属灌溉系统。以上原本费时费力的工作无人机都能在短时间内有效解决。另外,装配上盛有农药、化肥或水的装置后,无人机还可以变身为迷你喷洒机;对于饲养了家禽的农场来说,无人机还可以用来监测动物,并快速收集和反馈动物的健康和数量情况。建筑与施工建筑公司和工程承包商也能通过无人机受益。尤其是在房地产行业,建筑师可以使用图片和短视频等素材制作出设想建筑物的3D 模型。而使用无人机能够快速获取建设地点航拍素材,建筑师可以利用这些素材创建出真实场景的虚拟概念,然后将设计建筑物的3D模型放入虚拟建设地点中以便于精确计算和调整,从而获得最佳施工方案。并且在施工过程中无人机还可以用于实时监测及数据反馈,从而保证施工全程精确进行。派送业务包裹派送应该算是目前最为明显的无人机商业用途之一。虽然目前无人机限载量相当低(加上机身最多55磅),但无人机派送业务前景却十分看好。尽管有人质疑亚马逊旗下Amazon Prime Air无人机派送业务的可行性,但随着技术越来越成熟,无人机送货上门也显得越来越真实。尤其对于交通不便的偏远地区。工程作业工程公司也在使用无人机进行深度作业,如石油管道、传输电缆、维护检查等。北达科他州商务部航空业务发展处主任布莱恩?奥普(Brian Opp)称:“工程公司的工作包括道路施工及维护、机场规划、基础设施建设等,当涉及到测量工作时,无人机和传感器的应用在提高工作效率方面至关重要。”环境监测及保护跟在农场监测动物和农作物相似。无人机不易被动物察觉,因此可以在不干扰动物作息的情况下对其实施监测,并获取保护效果、迁徙路径、栖息地管理及洪水估测(由其是沿海地区)等重要信息。无人机还能提供动植物健康情况及数量等数据,并且能在人类难以到达的地方检测新物种。媒体播报无人机的另一个明显用途就是媒体播报。早前,只有大型新闻公司才能负担起使用直升机录制航拍视频;如今,即使是当地报社或小型媒体公司也能利用无人机快速获取新闻播报所需的航拍素材。相对于直升机,无人机能够进入更紧凑、离地面更低的地方。而对于面对面访谈等简单录制工作,盘旋于附近的摄制无人机则完成得更加出色。无线互联网传播最后一个则是Facebook买下Titan Aerospace太阳能无人机公司时,媒体高度关注的无人机互联网推送应用。Facebook首席执行官扎克伯格计划利用旗下Aquila无人机向偏远地区推送互联网,而前不久Aquila无人机刚取得首次成功试飞。

无人机在农业方面的应用论文

在农业方面的应用是比较广泛的,在查看粮食的成长情况的时候是需要使用到无人机的。

1、高效安全植保无人直升机喷洒飞行速度为2亩/s,喷洒装置宽度为3-4m,作业宽度为4-8m,并且能够与农作物的距离最低保持在1-2m的固定高度,规模作业能达到每小时80-100亩,其效率要比常规喷洒至少高出100倍。农用无人直升机自动飞控导航作业最大限度的减少了工作人员接触农药的时间,从而可以保证工作人员的生命安全!2、飞控导航自主作业无人直升机喷洒技术的应用无人直升机不受地形和高度限制,只要在无人直升机的飞行高度内,在田间地头起飞对农作物实施作业,无人直升机采用远距离遥控操作和飞控导航自主作业功能,只需在喷洒作业前,将农田里农作物的GPS信息采集到,并把航线规划好,输入到地面站的内部控制系统中,地面站对飞机下达指令,飞机就可以载着喷洒装置,自主将喷洒作业完成,完成之后自动飞回到起飞点。而在飞机喷洒作业的同时,还可通过地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况。(无人机自动导航作业基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时飞行轨迹的农用飞机作业飞控导航系统。)3、覆盖密度高防治效果好喷雾药液在单位面积上覆盖密度越高、越均匀,防治效果就越好。在药液雾滴药液雾滴飘移试验反映了用无人直升机喷洒作业对农药飘失程度的一个优势,无人直升机是螺旋机翼,作业高度比较低,当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流,直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性,减少了农药飘失程度,并且药液沉积量和药液覆盖率都优于常规,因而防治效果比传统的好,还可以防止农药对土壤造成污染。4、节水节药成本低无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,这将很大程度的降低了资源成本。无人直升机折旧率低、油量消耗小、单位作业人工成本不高、易于维修。

植保无人直升机喷洒飞行速度为2亩/s,喷洒装置宽度为3-4m,作业宽度为4-8m,并且能够与农作物的距离最低保持在1-2m的固定高度,规模作业能达到每小时80-100亩,其效率要比常规喷洒至少高出100倍。农用无人直升机自动飞控导航作业最大限度的减少了工作人员接触农药的时间,从而可以保证工作人员的生命安全!2、飞控导航自主作业无人直升机喷洒技术的应用无人直升机不受地形和高度限制,只要在无人直升机的飞行高度内,在田间地头起飞对农作物实施作业,无人直升机采用远距离遥控操作和飞控导航自主作业功能,只需在喷洒作业前,将农田里农作物的GPS信息采集到,并把航线规划好,输入到地面站的内部控制系统中,地面站对飞机下达指令,飞机就可以载着喷洒装置,自主将喷洒作业完成,完成之后自动飞回到起飞点。而在飞机喷洒作业的同时,还可通过地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况。(无人机自动导航作业基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时飞行轨迹的农用飞机作业飞控导航系统。)3、覆盖密度高防治效果好喷雾药液在单位面积上覆盖密度越高、越均匀,防治效果就越好。在药液雾滴药液雾滴飘移试验反映了用无人直升机喷洒作业对农药飘失程度的一个优势,无人直升机是螺旋机翼,作业高度比较低,当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流,直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性,减少了农药飘失程度,并且药液沉积量和药液覆盖率都优于常规,因而防治效果比传统的好,还可以防止农药对土壤造成污染。4、节水节药成本低无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,这将很大程度的降低了资源成本。无人直升机折旧率低、油量消耗小、单位作业人工成本不高、易于维修。

行业主要上市公司:北方导航(600435)、洪都航空(600316)

本文核心数据:中国无人机市场结构、农林植保无人机发展情况

无人机在中国的起步较晚,且最开始主要用于中国军用领域。2014年,中国无人机行业贡献度主要以军用无人机为主,贡献率高达90%,而民用领域则仅占10%左右。但民用领域的需求规模在近两年得到较大的释放,尤其是2016年,无人机在消费级以及工业级层面得到了消费者以及行业客户的认可,并部分实现了规模化生产,民用领域无人机规模陡升,增速在50%-70%之间。

而根据公开资料显示,2020年我国民用无人机市场中,农林植保类无人机占比最多,占到了42%。电力巡检、物流运输、安防无人机的占比分别为19%、16%和14%,其他无人机占比9%。

应用领域广阔

农林植保无人机指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人机由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或GPS飞控实现喷洒作业,可喷洒药剂、种子、粉剂等。

在林业中的应用主要可以分为事前预防、事中解决控制和时候补救三个方面。

高效节能易操作等优势明显

目前无人机在农作物的播种(授粉)、洒药、施肥,以及长势和病虫害的监测等方面无论与人工相比,亦或是与传统机械相比均具有明显优。以洒药为例,无人机撒药与手工撒药相比一方面可以提高效率节约资源,另一方面也可以提高食品安全和环境保护。

2020年大疆基本占领国内市场

我国农林植保型无人机发展起步较晚,直到2005年我国才开始自行研制农林植保无人机,并于2010年首次投入使用。直到2013年5月份,在国家农业部发布的《关于加快推进现代职务保护体系建设的意见》中明确指出加强农业航空建设,农林植保型无人机才进入了快速发展阶段。截至目前,我国农林植保领域的无人机市场基本被大疆公司占据,市占率在9成左右。

由于农林植保无人机在播种、授粉、撒药、施肥等方面能够极大得提升效率、节约资源等优势,近年来,国家不断出台相关政策,支持农林植保无人机的发展。

2020年农林植保无人机市场规模约68亿元

目前农业病虫害的预防多是靠经验总结,病虫害检测往往具有滞后性。这就导致我国的农产品用药不当或者用药过量,结果农产品中农药残留量往往超标,严重影响消费者的身体健康,也影响我国农产品在国际上的竞争力。除此之外,我国农业用地的土壤湿度的检测往往也具有滞后性,土壤严重缺水时才进行灌溉。这样一方面造成水资源的浪费,

另一方面耽搁农作物的生长,最终影响农作物的产量。我国是农业大国,有18亿亩的耕地,这为工业无人机在农林植保方面提供了广阔的空间。历经10年探索,我国植保无人机保有量和作业面积大幅增加。根据Frost&Sullivan披露的数据,2020年我国农林植保无人机市场规模在68亿元左右。

综合来看,考虑到我国国土面积辽阔,耕地、林地等自然资源丰富,而伴随着现代化的进程,务农务林人数有一定程度的减少,机械化、现代化、智能化转型是必行之路,因此农林植保无人机应用前景广阔。

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国无人机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

无机化学应用论文

随着自由贸易的发展,我国所遭受的倾销越来越严重,运用反倾销 措施 来维护公平竞争的市场环境、保护国内企业的合法利益、保证产业安全已刻不容缓。下面是我为大家推荐的化工论文,供大家参考。

化工论文 范文 一:能源化学工程专业无机化学教学改革

能源化学工程专业[1]是利用化学、化工的理论与技术来解决能量的转换、储存及传输等问题,通过生产清洁、高效的新能源服务于人类生活的一门学科。无机化学是本专业所开设的第一门专业基础课,其教学质量直接影响到培养的应用创新型人才的质量。而目前无机化学的教学中面临着很多问题,如大一新生刚从高中迈入大学,面临如此信息量大的课程感到迷茫;教师面对课时量日趋减少的趋势,而传递的信息量大的困扰,不知如何把握日常教学;另外,加上教师科研压力等方面的因素,使得其未能全身心地投入教学中。因此,无机化学教学的改革与探讨在本专业教学过程、人才培养模式中的地位尤为重要。例如:

(1)武汉工程大学化工与制药学院从优化课程内容入手,对无机化学的 教学 方法 进行了改革[2];

(2)钦州学院化学化工学院从无机化学的重要地位出发,结合无机化学的教学目的,对无机化学多媒体课件进行了构建和探讨[3]。菏泽学院是一个应用型的地方性教学型本科院校,于2012年成功申请了与国家战略性新兴产业密切相关的能源化工专业。我系主要从教学目标、教学内容、现代化的教学手段等方面对无机化学的教学进行了改革与探索。

1明确合理的教学目标

根据能源化学工程专业的培养目标及培养模式,结合无机化学课程特点,菏泽学院化学化工系于2012年制定了能源化工无机化学教学目标。通过该课程的理论基础及实验实践的学习,能够使学生掌握无机化学基本知识和技能,为培养成高素质劳动者和化工专业技能人才做好准备;同时,也为今后学习专业知识和职业技能打下坚实的基础。此目标主要分为以下几个方面的目标。

知识目标

主要分为了解、理解、掌握三个层次方面目标。通过该课程的教学,应使学生了解:气体的扩散定律,气体分子的速率分布和能量分布;反应速率的概念及反应速率理论;强电解质解离、离子氛、活度系数的概念;微观粒子运动的特殊性;路易斯结构式,等电子体原理,分子轨道理论;化学电源与电解;卤素单质的物理性质,金属卤化物、拟卤素和拟卤化物、互卤化物和多卤化物;硫和硫化物、单质硫、硫化氢和氢硫酸的物理性质;硅的单质、硅烷、硅的卤化物、硅的含氧化合物。通过该课程的教学,应使学生理解和掌握:气体的状态方程及混合气体的分压定律;热力学第一定律,化学反应的热效应、热化学方程式、盖斯定律、生成热的概念及应用,化学反应进行方向的判断方法;浓度对反应速率的影响;缓冲溶液的原理及应用;沉淀溶解平衡及移动;核外电子运动的描述,核外电子排布和元素周期律及基本性质的周期性;价键理论,价层电子互斥理论及杂化轨道理论;基本概念:原电池、电极电势和电动势及能斯特方程;卤素单质的化学性质,卤化氢和氢卤酸的化学性质;氧、氧化物、臭氧、过氧化氢的物理化学性质,硫的含氧化合物的化学性质。掌握氮的氢化物、氮的含氧化合物的化学性质。

专业能力与素质目标

能力目标方面主要是培养学生谦虚的品格、勤奋好学的习惯以及知识迁移的能力;培养学生勤于动手创作、做事严谨的良好作风;培养学生学会运用唯物主义辨证的思维分析问题及解决问题的能力;培养学生工程质量意识和规范意识以及严谨、认真的工作态度。专业能力目标方面使学生能够掌握重要元素及其化合物的主要性质、结构、存在、制法、用途等基本知识;培养学生独立进行化学计算和利用参考资料等方面的能力;具有通过对实验数据的分析,绘制出特性曲线,能够写出规范实验 报告 并加以 总结 概括的能力。素质目标方面主要是培养学生具备良好的职业道德;培养学生勤苦奋斗、勇于创新、敬业乐业的工作作风。

2丰富合理的教学内容

科研成果与课堂教学相结合,保持教学内容的前沿性

科研成果与课堂教学相结合包含两部分内容:一是在教学过程,教师能将自己的科研成果带入教学内容之中。这就要求教师教学的同时展开科研,而科研课题也要紧紧围绕教学内容展开,这样会更能了解学科的前沿动态并能深入把握,有利于增强教学的深度、广度,有效地提高教学质量[4]。另外教师将科研成果带入课堂分析中,将科研成果与教学有机地结合起来,将最新知识与信息传递给学生,科研推动教学,教学促进科研。二是在教学过程中结合学科发展情况,充分利用别人的研究成果,及时补充教学内容,进行教材建设。另外,在教学实践中可采用“案例教学”,对具体科研案例进行讨论、分析,比较各种方案的优缺点及产生原因,选择合理方案。在项目设计过程中,通过教师的引导作用,学生可以自主查阅资料并开展项目的研究性学习。

建设开放的无机化学实验教学环境,理论与实验相结合

充分利用我系基础实验室和化学工程实验中心的仪器设备和师资力量,结合我系化学能源工程专业及无机化学教学内容的特点,试图探索出一套完善的开放式无机化学实验教学模式,注重实验与课堂教学相结合、开展系内实验技能竞赛及无机化学创新实验设计竞赛等项目,激励学生的学习积极性及培养今后创新实践的能力。开展大学生创新研究计划,引导学生在大三下学期进入教师的科研室进行锻炼,参与课题的研究,培养学生的创新意识和实践能力;鼓励大二学生参加无机化学实验技能竞赛,鼓励学生进行科技创新;另外聘请国内外无机化学研究领域的专家学者来我系作学术报告,增加学生的科研兴趣及全面了解无机化学的前沿动态,为今后的科研之路做好准备。

3多媒体与板书相结合的现代化教学手段

针对目前无机化学课时缩减而传递信息量大的情况,传统的板书教学手段已不能满足时代的需要,因此多媒体技术已广泛使用在课堂教学中。这样一方面将节省下的板书的时间能够用于重点难点的讲解,另一方面多媒体中引入一些无机化学演示实验、实物图像,将枯燥的理论教学表现的更加生动直观,提高了学生的学习积极性。然而仅利用多媒体也有一定的缺陷,如对一些公式的推导,仅利用多媒体会受到一定的限制,因此多媒体跟板书结合会更加有利于公式的推导。另外,还会避免仅利用多媒体的教学进度过快,学生不能融会贯通的缺点。总之,鼓励学生 课前预习 ,采用板书与多媒体技术相结合既能考虑教师的教学进度与学生的掌握程度,又能兼顾教学的广度与深度的问题,取得了较好的教学效果。

4结束语

无机化学是能源化学工程专业学生迈入大学的第一门专业基础课,其教学效果直接影响着学生学习本专业的积极性及掌握本专业基础知识的扎实程度。本系以上结合能源化学工程专业特点对无机化学的教学目标、教学内容及教学手段的初探具有一定的意义。今后会继续探索无机化学其他方面的改革。

化工论文范文二:油藏化学工程研究发展趋势

推动我国油藏化学工程研究与我国社会进步有着密不可分的联系。为了赶上发达国家对油藏化学工程研究的脚步,我国必须大幅度提升在这一方面的开发技术,更好地促进化学工程研究大步向前发展。

1油藏化学工程研究的发展背景

人类面临的最大危机之一就是能源问题,世界各国都在担忧石油问题。迄今为止,人类只开采了大约总储藏量1/3的原油,因此,油藏开发及提高效率是每一个科技工作人员的头等任务。半世纪以前,世界对石油的总需求量日益增长,工人们利用油藏工程的原理提高采收率来满足市场需求,同时也促进了油藏工程原理的发展。作为石油工程的重要组成部分,油藏工程主要负责各类研究,在掌握动态规律与原理的同时,也辅助了钻井与采油工程的开展。

2三次采油技术

自改革开放以来,世界各国石油界的精英们一直努力提高石油的采收率。一次和二次采油主要是靠自身压力和注气注水等方法,三次采油是采用之前的任何工业技术[2]。因而提高油藏采收率并没有局限在某一阶段或手段,它主要是靠原来油藏中没有的物料开采。它的定义与分类是不矛盾的。油藏化学工程是在三次采油的背景下发展起来的,它和化学工程学科共同发展。随着现代科技的迅猛发展,人们不断引进新技术,取得新成就。这一阶段也让人们认识到发展的多样性,开始探究多方面技术,涉及各种学科,主要有胶体与界面科学、化学工程学、化学反应动力学、渗流力学、热力学、计算数学等多种高等学科。

3化学复合驱技术

我国油田多数是陆相沉积,分布相当不均匀,原油中的蜡含量和芳烃含量比例较大,且黏度大,导致水驱采收率只在33%左右。三次采油的研究技术表明,化学复合驱能够有效提高采收率,它是在单一化学剂驱的基础上组合两种不同的化学剂,形成多种复合体系。通过实验证明,复合驱的相互作用比单一化学驱剂效果显著的多。随着各方面技术的发展和完善,复合驱逐渐成为我国提高原油采收率的主导技术。复合驱配方体系主要是由高浓度小段塞和低浓度大段塞2种体系组成。高浓度小段塞是利用表面活性剂和助剂,使油水形成中相微乳液体系,增强原油的乳化。典型的代表有胶束.聚合物驱体系,它的表面活性剂浓度在~,段塞小于,若形成微乳液,效率更大,能达到80%以上。低浓度大段塞是后期才引进的策略,它的驱油原理主要是毛管准数理论,利用碱和表面活性剂降低油水界面张力。这种体系应用相对广泛,高酸值和低酸值都适用。近年来,随着研究力度加强,新型产品不断出现,如梳形聚合物KYPAM,星形聚合物STARPAM,疏水缔合聚合物。这些新型耐温抗盐聚合物,有利于节约淡水资源,保护环境。也扩展了油藏水的矿化度和文档范围。

4油田堵水调剖技术

开发油田主要采用水驱开发在在这一过程中,因储存分布不均,导致注水过程中出现沿高渗透带窜流,水波效果差,油井含水快速上升,尤其当进入高含水阶段,会出现水短路的现象,加深开采工作难度。为改变这一现状,专家们提出采用“堵水调剖”这一方法。堵水调剖具有颇多优势,操作简洁、规模较小、周期短、效果显著,能有效提高注水开发效果。油田堵水调剖技术历经磨难,从单井油井堵水油井堵水到单井水井调剖,目前主要发展到调整深部调驱。直到2006年底,才开始着手整体堵水调剖示范工程,在采油研究院的带领下,全面开展现工作,有条理的分析堵水调剖工艺技术,给予独特的评价以及实地示范。为改善注水开发的现状,应做如下调整目标:将单井措施向区块整体转变;将近井剖面转向深部液流;阶段上实施一体化转变;评价上从单井向整体转变;应用上改用多种复杂油藏,不再局限在常规水驱油藏据调查,仍有多个区块可以进行整体调堵,由此看来,堵水调剖技术发展趋势将奋力往前。

5评价与改进

综上所述,虽然油藏采收率明显提高,技术也不断突破,但仍然要看清形势。在取得成果的同时,也要擅于总结 经验 ,找出不足,精心解析。例如耐温抗盐聚合物产品的溶解性和长期热稳定性都还不是很乐观,在现场实施过程中,不能有效地达到施工要求,高效率的完成任务。同样地,化学驱技术需要改进解决的问题也是各方面的,需要研究者在过程中分层次去进行。只有抱着永不止步的态度去钻研,去创新,去探索,才能攻克这些技术上遇到的“疑难杂症”,才能进一步将化学驱油技术往特色道路上发展,不断为油藏化学工程研究的发展做贡献。

6结束语

为推动我国油藏化学工程持续发展,还需加强工作。不停探索实验技术,顺应环境变化。掌握化学驱技术,在实际工作中解决问题。还要继续研究物理化学模型,对敏感参数进行验证。油藏化学工程研究的全方位发展,有利于解决能源紧缺问题,有利于稳定我国石油市场,有利于世界和平。

1 [考纲要求] 常见金属元素(Na、Mg、Al、Fe、Cu等)与常见非金属元素(H、C、N、O、Si、S、Cl等)各部分知识的综合应用。 热点一 常见离子的检验及物质鉴别 1.常见阴离子的检验 (1)利用酸碱指示剂检验 (2)利用盐酸和其他试剂检验 CO2-3:加入BaCl2或CaCl2溶液后生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶解,并放出无色无味的气体。 SO2-4:先加入足量稀盐酸,无沉淀生成,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。 SO2-3:加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,放出无色有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体。 (3)利用AgNO3(HNO3酸化)溶液检验 (4)利用某些特征反应检验 I-:滴入淀粉溶液和氯水,溶液变蓝色(或加入氯水和四氯化碳,四氯化碳层呈紫红色)。 2.常见阳离子的检验 H+―→滴入紫色石蕊溶液,溶液变红色 3.离子检验实验操作的答题模板 操作 ⇒ 现象 ⇒结论 取样,加入„„ ⇒ 有„„生成 ⇒„„的是„„ 例如:检验某溶液中含有Fe2+而不含Fe3+的方法是取适量溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,不显血红色,再向溶液中滴加几滴H2O2(或新制氯水),溶液变为血红色,说明溶液中含有Fe2+而不含Fe3+。 4.物质鉴别遵循的原则 (1)选择的方法或试剂要简单,实验现象要明显。 (2)用物理方法时,一般可按观察法→嗅试法→水溶法的顺序进行。 (3)用化学方法时,对固体可按加热法、水溶法、指示剂测试法、指定试剂法等进行;对液体可按照指示剂测试法、指定试剂法等进行;对气体可用点燃法、通入指定试剂法等进行。

农业无人机论文文献综述

如果你不知道如何写,但是又急着交。一个非常简便的方法,就是去知网上面找你要写的那方面的硕士论文,上面有完整的文献综述(那最好,你稍稍改动即可),如果是开题报告形式,你就可以找好它上面的内容(其实跟文献综述写的内容差不多,只是格式和形式不太一样)。你按照以下的提纲自己复制粘贴内容即可(我们这学期写了一篇文献综述),也有可能每个学校的要求提纲不太一样,不过都是差不多的不用太担心,主要是内容要找准: 1.论文题目:一般不超过25个字,要简练准确,副标题统一为“文献综述及研究思路”可分两行书写; 2.摘要:中文摘要字数应在300字左右,英文摘要与中文摘要内容要相对应; 3.关键词:关键词以3—5个为宜,应该尽量从《汉语主题词表》中选用,分号隔开; 4.正文:正文要符合一般学术论文的写作规范,内容层次分明,数据可靠,文字简练,观点正确,能运用现代经济学、管理学的分析方法,并能学会利用计量经济学、统计学等相关工具对所涉及的问题进行分析,文章主体字数为4000字以上。正文基本结构如下: 一、选题背景及选题意义 二、有关国内外研究成果综述 (一)国外研究成果 (二)国内研究成果 (三)对研究成果的评述(这个地方就不要把引用的写出来了,我被我们老师就批了) 三、基本研究思路(最好有图,把你参考的文章所有的提纲画一个简易图即可,不单是自己的文献综述,是你参考的整篇论文的内容) 四、研究方法及创新处 5.参考文献:参考文献应按文中引用出现的顺序列出,只列出作者直接阅读过、在正文中被引用过的文献资料,一律列在正文的末尾,特别在引用别人的科研成果时,应在引用处加以说明。每篇论文的参考文献一般不应少于五条。 希望对你有用~~

文献综述也称研究综述,是指在全面掌握、分析某一学术问题 (或研究领域) 相关文献的基础上,对该学术问题 (或研究领域) 在一定时期内已有研究成果、存在问题进行分析、归纳、整理和评述而形成的论文。

综述一般都包括题名、著者、摘要、关键词、正文、参考文献几部分。文献综述的格式与一般研究性论文的格式有所不同。这是因为研究性的论文注重研究的方法和结果,而文献综述介绍与主题有关的详细资料、动态、进展、展望以及对以上方面的评述。

其中正文部分又由前言、主前言用 200~300 字的篇幅,提出问题,包括写作目的、意义和作用,综述问题的历史、资料来源、现状和发展动态,有关概念和定义,选择这一专题的目的和动机、应用价值和实践意义,如果属于争论性课题,要指明争论的焦点所在。

扩展资料

文献综述具有客观性、综合性、评述性、前瞻性和继承性的特点。撰写文献综述时,应坚持选文献的“三最”原则,阅读文献的忠实原则,写作时的综述结合原则和读者意识,这样才能写出高质量高水准的学术论文。

文献综述是对某一方面的专题搜集大量情报资料后经综合分析而写成的一种学术论文,它是科学文献的一种。格式与写法文献综述的格式与一般研究性论文的格式有所不同。这是因为研究性的论文注重研究的方法和结果,特别是阳性结果,而文献综述要求向读者介绍与主题有关的详细资料、动态、进展、展望以及对以上方面的评述。因此文献综述的格式相对多样,但总的来说,一般都包含以下四部分:即前言、主题、总结和参考文献。撰写文献综述时可按这四部分拟写提纲,在根据提纲进行撰写工。前言部分,主要是说明写作的目的,介绍有关的概念及定义以及综述的范围,扼要说明有关主题的现状或争论焦点,使读者对全文要叙述的问题有一个初步的轮廓。主题部分,是综述的主体,其写法多样,没有固定的格式。可按年代顺序综述,也可按不同的问题进行综述,还可按不同的观点进行比较综述,不管用那一种格式综述,都要将所搜集到的文献资料归纳、整理及分析比较,阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向,以及对这些问题的评述,主题部分应特别注意代表性强、具有科学性和创造性的文献引用和评述。总结部分,与研究性论文的小结有些类似,将全文主题进行扼要总结,对所综述的主题有研究的作者,最好能提出自己的见解。参考文献虽然放在文末,但却是文献综述的重要组成部分。因为它不仅表示对被引用文献作者的尊重及引用文献的依据,而且为读者深入探讨有关问题提供了文献查找线索。因此,应认真对待。参考文献的编排应条目清楚,查找方便,内容准确无误。关于参考文献的使用方法,录著项目及格式与研究论文相同,不再重复。

本科毕业设计(论文)文献综述院 (系):专 业:班 级:学生姓名: 学 号:年 月 日本科生毕业设计(论文)文献综述评价表毕业设计(论文)题目综述名称 注意综述名称(综述内容中不要出现本课题怎么样等等)评阅教师姓名 职称评 价 项 目 优 良 合格 不合格综述结构 01 文献综述结构完整、符合格式规范综述内容 02 能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果03 文字通顺、精练、可读性和实用性强04 反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平、新原理、新技术等参考文献 05 中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求,格式符合规范06 围绕所选毕业设计(论文)题目搜集文献成绩综合评语:评阅教师(签字):年 月 日文献综述: 小四号宋空一行标题 二号黑居中空一行1 XXX 三号黑XXX 小四号宋,行距20磅 XXXX 小三号黑XXX 小四号宋,行距20磅 XXX 四号黑XXX 小四号宋,行距20磅空一行2 XXXX 三号黑(空1行)参 考 文 献(空1行)[要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写,例如:][1] 袁庆龙,候文义.Ni-P合金镀层组织形貌及显微硬度研究[J].太原理工大学学报,2001,32(1):51-53 .(宋体五号,行距固定值20磅)[2] 刘国钧,王连成.图书馆史研究[M].北京:高等教育出版社,1979:15-18,31.下面的是我的文献综述文献综述:FTO透明导电薄膜的溅射法制备1 前言为了更好的开展毕业论文及毕业实验工作,在查找和阅读与《DSSC用FTO透明导电玻璃的溅射法制备》相关的文献和资料,完成撰写了本文献综述。随着科技的日趋成熟,导电玻璃的制备方法也越来越成熟,种类也衍生得越来越多。本文章将对国内外的制备方法,种类,发展现状及趋势,工艺性能,退火处理对性能的影响等方面做一简要介绍。2透明导电玻璃的种类及制备方法简介透明导电玻璃的种类 .1 TCO导电玻璃TCO(Transparent Conductive Oxide)玻璃,即透明导电氧化物镀膜玻璃,是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜而形成的组件.主要包括铟、锡、锌、铬的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。 ITO透明导电玻璃ITO透明导电玻璃全称为氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)透明导电膜玻璃,多通过ITO导电膜玻璃生产线,在高度净化的厂房环境中,利用平面磁控技术,在超薄玻璃上溅射氧化铟锡导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。 ITO玻璃产品广泛地用于液晶显示器(LCD)、太阳能电池、微电子ITO导电膜玻璃、光电子和各种光学领域。透明导电玻璃FTO透明导电玻璃为掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2:F),简称为FTO。FTO玻璃可以做为ITO导电玻璃的替换用品,广泛用于液晶显示屏,光催化,薄膜太阳能电池基底等方面,市场需求极大. FTO玻璃因其特殊性,在染料敏化太阳能电池,电致变色和光催化方面对其透光率和导电率都有很高的要求,其综合性能常用直属FTC来评价:FTC=T10/RS。T是薄膜的透光率,RS是薄膜的方阻值;在光学应用方面,则要求其对可见光有好的透射性和对红外有良好的反射性。对其基本要求是:①表面方阻低,②透光率高,③面积大、重量轻,④易加工、耐冲击。透明导电玻璃制备方法FTO透明导电玻璃的制备方法有,物理方法:溅射法、真空蒸发镀膜法、离子辅助沉积镀膜法等;化学方法:喷雾热解法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法等。目前适合批量生产且研发较多的有真空蒸发镀膜法、磁控溅射法、化学气相沉积法和喷雾热解等方法![1]化学气相沉积法和真空镀膜法制备的薄膜和玻璃基板的结合强度不够,溶胶-凝胶法制备的导电薄膜电阻较高。适合于批量生产且已经形成产业的工艺,只有磁控溅射法和溶胶-凝胶法。特别是,溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜。磁控溅射法镀膜:溅射镀膜(sputtering deposition)是指用离子轰击靶材表面,使靶材的原子被轰击出来,溅射产生的原子沉积在基体表面形成薄膜。溅射镀膜有二级、三级或四级溅射、磁控溅射、射频溅射、偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等装置。目前最常用的制备CoPt 磁性薄膜的方法是磁控溅射法。磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气,在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁) 之间施加几百K 直流电压,在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电,使氩气发生电离。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面,将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间,便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜:真空蒸发镀膜(vacuum vapor deposition)是在工作压强低于10-2 Pa,用蒸发器加热物质使之汽化蒸发到基片,并在基片上沉积形成固态薄膜的一种工艺方法。真空蒸发的加热方式主要有电阻加热蒸发、电子束加热蒸发、高频加热蒸发和激光加热蒸发等。对于镀制透明导电氧化物薄膜而言,其真空蒸发镀膜工艺一般有三种途径:(1)直接蒸发氧化物;(2)采用反应蒸发镀,即在蒸发金属的同时通入氧气进行化学反应生成金属氧化物;(3)对蒸发金属镀膜进行氧化处理。溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法(so1-gel)是近年来发展起来的能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体薄膜材料的一种新方法。它将金属醇盐或无机盐经溶液、溶胶、凝胶而周化,再将凝胶低温处理变为氧化物的方法,是应用胶体化学原理制各无机材料的一种湿化学方法。溶胶-凝胶工艺是一种制备多元氧化物薄膜的常用方法。按工艺可分为浸涂法和旋涂法。浸涂法是将衬底浸人含有金属离子的前驱体溶液中,以均匀速度将其提拉出来,在含有水分的空气中发生水解和聚合反应,最后通过热处理形成所需薄膜;而旋涂法则是通过将前体溶液滴在衬底后旋转衬底获得湿膜。化学气相沉积法:化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态薄膜沉积在加热的固态衬底表面,是一种重要的薄膜制各方法。CVD法所选的反应体系必须满足:(1)在沉积温度下,反应物必须有足够的蒸汽压;(2)化学反应产物除了所需的沉积物为固态外,其余必须为气态;(3)沉积物的蒸汽压应足够低,以保证能较好地吸附在具有一定温度的基体上,但此法因必须制各具有高蒸发速率的铟锡前驱物而使生产成本较高。影响化学气相沉积薄膜的工艺参数很多,包括基体温度、气压、工作气体流量和反应物及其浓度等。化学气相沉积技术的主要特点包括:设备及工艺简单、操作维护方便、灵活性强;适合在各种形状复杂的部件上沉积薄膜:由于设备简单,薄膜制备的成本也比较低。但是,薄膜的表面形貌很大程度上受到化学反应特性以及能量撒活方式的影响。喷雾热分解法:喷雾热分解法是化学法成膜的一种,其过程与APCVD法比较相似。它是将前驱体溶液在高压载气的作用下雾化,然后输送到基片表面,在高温作用下,前驱体溶液发生一系列复杂的化学反应,在基片表面上得到需要的薄膜材料。而反应副产物一般是通过气相形式排出反应腔。常用的高压载气主要有:压缩空气、氮气、氩气等等。但是由于压缩空气中常含有大量的水蒸气,所以用氮气作为载气的情形比较多。如果需要在基片表面上发生分解反应,基片温度一般在300℃以上,在玻璃上制备FTO薄膜的基片温度一般为500℃。影响最终薄膜性能的喷涂参数有:载气压力、前驱体溶液流量、基片温度、喷口与基片的距离、喷枪移动速度等等[2]。在成膜过程中基材的温度、液体的流速、压缩气体的压力以及喷嘴到基材的距离等参数均可实现精确控制[3]。3 FTO透明导电玻璃的研究现状、应用及发展趋势透明导电玻璃的研究现状自1907年Badeker首次报道了热氧化溅射的Cd薄膜生成半透明导电的CdO薄膜,引发了对透明导电氧化物(TCO)薄膜的研究。1950年前后出现了硬度高,化学稳定性好的SnO2基薄膜及综合光电性能优良的In2O3基薄膜,ZnO基薄膜的研究始于2O世纪80年代 。目前研究和应用较多的TCO薄膜主要有SnO2、In2O3。和ZnO基三大体系,其中以In203:Sn(ITO),SnO2 :F(FTO)和ZnO:Al(ZAO)最具代表性,这些薄膜具有高载流子浓度(1018~1021cm-3)和低电阻率(10-3~1O-4Ω•cm),且可见光透射率8O%~90%,使这些薄膜已被广泛应用于平面显示、建筑和太阳光伏能源系统中。[4] 已经商业化应用的TCO薄膜主要是In2O3Sn(ITO)和SnO2:F(FTO)2类,ITO由于其透明性好,电阻率低,易刻蚀和易低温制备等优点,一直是显示器领域中的首选TCO薄膜。FTO薄膜由于其化学稳定性好,生产设备简单,生产成本低等优点在节能视窗等建筑用大面积TCO薄膜中,具有很大的优势[5]。Sn02:F(FTO)掺杂体系是一种n型半导体材料,表现出优良的电学和光学性能,并且耐腐蚀,耐高温,成本低,化学稳定性好,是现在研究较多,应用范围较广的一类TCO薄膜。苗莉等[6]采用喷雾热解法,以NH4F、SnCl2•2H20为原料,在普通玻璃衬底上制备出了方块电阻最低达到Ω/口,可见光透光率为%的FTO薄膜,且薄膜晶粒均匀,表面形貌平整致密。Yadav等[7]采用喷雾热解法,制备了不同厚度的FTO薄膜,最低电阻率达到 X 10-4 Ω•cm。Moholkar等[8]采用喷雾热解法,制备了不同掺F浓度的FTO薄膜,研究了氟的掺杂浓度对Sn02薄膜的光学,结构和电学性能的影响。中国科学院等离子体物理研究所的戴松元小组[9、10]将FTO用于染料敏化太阳电池的透明电极,并获得较高的光电转换效率。射频溅射:射频溅射的基本原理是射频辉光放电。国内外射频溅射普遍选用的射频电源频率为13.56MHz,以防止射频信号与无线电信号的相互干扰。通常直流溅射的基本过程是,从阴极发出的电子,经过电场的加速后获得足够的能量,可以使气氛气体发生电离。正离子在电场作用下撞击阴极表面,溅射出阴极表面的原子、分子到衬底表面发生吸附、凝聚,最终成膜。直流溅射不能用于绝缘体材料的薄膜制备,因为绝缘材料在受到正离子轰击时,靶材表面的正离子无法中和,使靶表面的电位逐渐升高,导致阴极靶与阳极问的电场减小,当靶表面电位上升到一定程度时,可以使气体无法电离,溅射无法进行。而射频溅射适合于任何一种类型的阻抗耦合,电极和靶材并不需要是导体,射频溅射非常适合于制备半导体、绝缘体等高熔点材料的薄膜。在靶材表面施加射频电压,当溅射处于上半周时,由于电子的质量比离子的质量小很多,故其迁移率很高,用很短时间就可以飞向靶面,中和其表面积累的正电荷,从而实现对绝缘材料的溅射,并且在靶表面又迅速积累起了大量的电子,使其表面因空间电荷而呈现负电位,导致在射频溅射正半周期,也可吸引离子轰击靶材。从而实现了在电压正、负半周期,均可溅射。磁场的作用是将电子与高密度等离子体束缚在靶材表面,可以提高溅射速度。[11]用JPGF一450型射频磁控溅射系统在玻璃衬底上制备SnO2:F薄膜,系统的本底真空度为10-3Pa.溅射所用陶瓷靶是由纯度为%SnO2和NH4F,粉末经混合、球磨后压制成坯,再经1300℃烧结而成,靶中NH4F的重量比是%,用纯度为99.99% 的氩气和氧气作为工作气体,由可控阀门分别控制气体的流量。溅射过程中,控制真空室内氩气压强为1Pa,氧分压为— Pa,靶与衬底间的距离为5cm.溅射功率为150W,溅射时间为25 min,衬底温度为100℃。用RIGAKU D/MAX—yA型x射线衍射(XRD)仪(CuKa辐射波长, nm)测试样品的结构,用APHM一0190型原子力显微镜(AFM)观测样品的表面形貌,使用 rv一1900型紫外可见光分光光度计测量样品的吸收谱,使用激发源为325 nm的He—Cd激光器的光谱仪测量样品的室温光致发光谱,使用普通的万电表测试它的导电性(前提是尽量保持测量条件的一致性)。透明导电玻璃的应用FTO透明导电玻璃具有优良的光电性能,被广泛用于太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导电材料及各种显示器和非晶硅太阳能电池中作为透明玻璃电极等,与生活息息相关。在薄膜太阳电池上的应用太阳能电池是利用光伏效应,在半导体p-n结直接将太阳光的辐射能转化成电能的一种光电器件。TCO薄膜是太阳电池关键材料之一,可作为染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSCS)[12]等的透明电极,对它的要求是:具有低电阻率(方块电阻Rsh约为15Ω/□);高阳光辐射透过率,即吸收率与反射率要尽可能低;化学和力学稳定性好的特点。在薄膜太阳电池中,透明导电膜充当电极,具有太阳能直接透射到作用区域几乎不衰减、形成p-n结温度较低、低接触电阻、可同时作为防反射薄膜等优点。在显示器上的应用显示器件能将外界事物的光、声、电等信息,经过变换处理,以图像、图形、数码、字符等适当形式加以显示。显示技术的发展方向是平板化。在众多平板显示器中,薄膜电致发光显示由于其主动发光、全固体化、耐冲击、视角大、适用温度宽、工序简单等优点,引起广泛关注,并发展迅速。FTO薄膜具有可见光透过率高、电阻率低、较好的耐蚀性和化学稳定性,因此被广泛用作平板显示器的透明电极。在气敏元件上的应用气体传感器是把气体的物理、化学性质变换成易处理的光、电、磁等信号的转换元件。半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。二氧化锡薄膜气敏器件具有灵敏度高、响应速度和恢复速度快、功耗低等特点,更重要的是容易集成。随着微电子技术的发展,传感器不断向智能化、微型化方向发展。[13]在建筑幕墙玻璃及透明视窗上的应用喷雾热解法制各的FTO薄膜能用于阳光节能玻璃,对可见光高透射,但对红外光高反射,其反射率大于70%。让阳光中可见光部分透过,而红外部分和远红外反射。阳光中的可见光部分对室内采光是必需的,但可将红外部分的热能辐射反射回去,能有效调节太阳光的入射和反射。利用FTO薄膜在可见光区的高透射性和对红外光的高反射性,可作为玻璃的防雾和防冰霜薄膜。 FTO透明导电玻璃的发展趋势随着LCD的商品化、彩色化、大型化和TFT的驱动或太阳能电池的能量转变效率的提高,人们对透明导电氧化物(TCO)薄膜的要求越来越严格,至少需要满足如下条件:(1)导电性能好,电阻率较低;(2)可见光内透光率较高:(3)镀膜温度更接近室温,能大面积均匀地镀膜;(4)膜层加工性能好,可以进行高精度低损伤腐蚀;(5)热稳定性及耐酸、碱性优良,硬度高;(6)表面形状良好,没有针孔;(7)价格较低,可实现大规模工业化生产。目前,TCO薄膜已普遍达到下列水平:膜厚为500 nm的情况下电阻率在10-4 Ω•cm数量级,在可见光区透光率达80%,载流子迁移率一般达到40cm2/(v•s)。虽然TCO薄膜的性能指标可以满足当前应用需要,但随着器件性能的不断提升,对TCO薄膜提出了更高的性能要求。一些学者提出了TCO薄膜发展的一个量化的前景指标:禁带宽度>3 eV,直流电阻率~5×10-5 Ω•cm,可见光段在自由电子作用下的吸收系数<2x103 cm-1,载流子迁移率>100 cm2/(v•s)。几十年来,人们一直在努力提高透明导电薄膜的透明性和导电性。SnO2:F(TFO)透明导电薄膜由于其兼备低电阻,高的可见光透过率,近红外高的反射率,优良的膜强度和化学稳定性等优点,越来越受到人们的青睐,必将在平板显示器件、建筑物玻璃和气敏传感器等众多领域中得到更广泛的应用。利用溅射法制备FTO透明导电玻璃它的生产工艺简单,操作方便,利于控制。成本较低,原料易得,但在制备过程中NH4F加热分解放出有污染的氮氧化物和氨烟,这对以后商业化生产造成了很大的制约。所以对原料的改进和污染的控制方面还有待开发。4 制备条件对膜结构及光电性能的影响长安大学材料科学与工程学院段理等做了磁控溅射制备银掺杂ZnO薄膜结构及光电性质研究实验,发表了文献[14],并在文献14中得出了——的结论。制备条件对膜厚的影响文献中采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了银掺杂ZnO薄膜,当薄膜淀积时间从30rain延长到90min时,薄膜的厚度几乎按照线性关系从约270nm增加到820nm,即薄膜的淀积速率大致稳定在9nm/min左右,为匀速生长。溅射功率与膜厚呈线性增长,及沉淀速率与溅射功率大致呈线性关系。制备条件对膜结构的影响晶体质量随溅射功率的增大而降低,随溅射气压的增大而降低。制备条件对膜光电性质的影响在固定溅射总气压的条件下,增大氧分压可以增强薄膜的紫外发光强度,增大薄膜的载流子浓度。 退火对薄膜的影响退火能显著提高薄膜晶体质量,并增强薄膜的PL发光强度和导电能力,其原因是退火能使银离子完成对锌离子的替代从而形成受主。[15]5 退火后处理对膜结构与成分的影响光敏薄膜的光电、形貌性能与退火处理密切相关,退火处理优化了薄膜表面形貌、减小了光学能隙、增大了薄膜的导电率和载流子迁移率。光敏薄膜性能的优化,有利于增大聚合物太阳电池的填充因子、开路电压和短路电流,对于提高其能量转换效率、改善器件光伏性能具有非常重要的意义。[16]分别对较低氧分压反应磁控溅射制备的 薄膜进行氧化性气氛和惰性气氛退火。通过XRD和SEM 分析,发现氧化性气氛退火薄膜为表面多孔的金红石结构 ,而惰性气氛退火薄膜表面较为致密,结构分析不仅观察到金红石结构的 ,还发现了四方结构的 。XPS表面分析进一步表明,氧化性气氛退火后,薄膜成分单一,未氧化的 完全氧化成稳定的 ,而且具有稳定结构的 薄膜表面吸附水很少。相对而言,惰性气氛退火后,薄膜表面 、 和 共存,表面化学吸附氧和吸附水较明显,薄膜的稳定性降低。[17]6 FTO导电玻璃制备相关参数根据范志新等所提出的理论表达式: 带入相关数据可得到,SnO2:F(FTO)的最佳掺杂含量为[18]通过对比总结,参考大量数据,选择溅射功率:100W,溅射压力:5Pa,溅射时间:,溅射靶距:38mm[13、19]做产品。进行相关参数的选择与优化。7 参考文献1、张志海, 热解法制备氟掺杂二氧化锡导电薄膜及其性能研究 合肥工业大学2、汪振东, 玻璃基TiO<,2>-SiO<,2>/SnO<,2>:F薄膜的喷雾热分解法制备和表征 武汉理工大学3、郝喜红, 喷雾热解法制备掺杂二氧化锡导电薄膜 西安建筑科技大学4、张明福等, 透明导电氧化物薄膜研究的新进展 压电与声光5、方俊 杨万莉, n型透明导电氧化物薄膜的研究新进展 陶瓷6、苗莉等, SnO2:F导电薄膜的制备方法和性能表征 材料导报7、Yadav A A,Masumdar E U,Moholkar A V,et a1.Effect of quantity of spraying solution on the properties of spray deposited fluorine doped tin oxide thin films[J].Physiea B:Condensed Matter,2009,404(12—13):1874 - 1877.8、Moholkar A V,Pawar S M,Rajpure K Y,et a1.Effect of fluorine doping on highly transparent conductive spray deposited nanocrystalline tin oxide thin films[J].Applied Surface Science,2009,255(23):9358—9364.9、Dai S,Wang K,Weng J,et a1.Design of DSC panel with efficiency more than 6%[J1.Solar Energy Materials and Solar Ceils,2005,85(3):447—455.10、Huo Z,Dai S,Wang K,et a1.Nanocomposite gel electrolyte with large enhanced charge transport properties of an 13-/I- redox couple for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells[J].Solar Energy Materials and Solar Cells,2007,91(20):1959-1965.11、王璟和,射频溅射法制备透明导电陶瓷薄膜 天津大学12、姜磊等, 染料敏化太阳电池研究进展 内蒙古大学学报(自然科学版)13、曾志峰等, 射频溅射法制备掺杂SnO2纳米薄膜的研究 武汉大学学报(理学版)14、段理、樊小勇等, 磁控溅射制备银掺杂 薄膜结构及光电性质研究 材料导报(研究篇)15、SunLL,TanO K,ZhuW G,et a1.Pb(Zro 3Ti0. 7)03/Pb-TiO3 multilayer thin films for pyroelectric infrared sensorapplication[J].J Appl Phys,2006,99(9):0941016、顾锦华、钟志有等, 真空退火处理对光敏薄膜及聚合物太阳电池性能的影响 中南民族大学学报(自然科学版)17、王磊、杜军等, 退火气氛对SnO2薄膜结构与成分的影响 材料导报18、范志新等, 二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式 电子器件19、刘庆业等, 射频溅射法研制SnO2纳米薄膜 广西师范大学学报(自然科学版)

关于无人机机臂毕业论文

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文,希望能够对您有所帮助。

无人机航测技术的应用分析

【摘 要】以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线,介绍了无人机航测技术方面的应用分析。

【关键词】无人机、航测技术

【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.

【Key woerds】UAV、aerial surveying technology

中图分类号:V279+.2文献标识码:A 文章编号:

0 引言

无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术,在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大,影像有明显畸变等问题,这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。

本文从生产案例出发,以无人机航测技术为主线,对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。

1 生产实践

主要技术依据

《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);

《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);

《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);

《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...

数据源及预处理

数据源

本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像,航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ,焦距为:35mm,相幅大小为:5616×3744,像元分辨率为。影像地面分辨率为米。

遥感影像预处理

无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机,因此,在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时,需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)

无人机航测总体作业流程

无人机航空摄影

本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好,影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。

像片航向重叠度为75%,旁向重叠一般为35%-45%,旋偏角一般控制在12度以下。

像片控制测量

像控点精度要求

像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米,高程中误差不大于米。

像控点布点方案

项目布点方案确定为双模型布点,全部布设为平高点。

像控点测量

在像控测量之前,首先对测区内收集到的已知控制点进行联测,检核控制点情况;为满足后续像控测量,联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测,采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个,新设控制点2个,观测时具体技术参数依据规范,像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量,满足要求。

空中三角测量

本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密,根据航飞及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,检查点平面中误差为米,高程中误差为米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。

数据采集

在空三完成后,利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况,第一架次无法建立的模型有29个,占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大,航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求,我们提出了如下解决方案:在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。

项目精度报告

根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计,统计了3幅地形图,其中高程精度中误差最大为米,最小为米,从统计的结果看,粗差率比较高,有的达到了5%,平面精度中误差为米。

2 结 论

(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性,比如,区域网整体加密精度评定良好,但单模型定向精度存在超限情况,在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等,可以通过外业实测进行补充测量、验证。

(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时,应采用试验区的作业方法,即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验,分析精度指标后确定作业方案。

(3)目前,无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面,如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域,在载人机不便或无法完成的情况下,由无人机来完成。

参考文献:

[1] 范承啸,韩俊,熊志军,赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009,34(5):214-215;

[2] 崔红霞,李杰,林宗坚,储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005,30(1):105-107;

[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010,8(1):20-22;

作者简介:徐锦前(1982-),男,辽宁铁岭人,工程师,主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。

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电力企业输电线路巡检工作中无人机的运用论文

在当前形势下,电力企业的体制改革已取得了一定的成效,供电服务范围进一步扩大,输电线路的分布也越来越广。由于各地区的自然环境具有一定的差异性,因此,采用人工方式对输电线路进行日常巡检已远远达不到要求。而采用无人机巡检可以在第一时间查明故障位置,且不会受到地形条件的影响,同时,还可以实现多角度、全方位的巡检,进而从整体上掌握输电线路的运行状况。可见,无人机的应用对于电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

1 无人机的研究设计分析

当前,在输电线路巡检中,应用最为广泛的是遥控直升机和四旋翼无人机。应用无人机对输电线路进行全方位的巡视,可以迅速、准确地判断故障的发生点,大大提高巡视工作的效率。从产生和自身结构来看,无人机是先进科学技术创新研究的产物,它的形成主要涉及以下几方面。

技术方面

遥控直升机采用的是普通直升机的气动布局,一般可以携带图像采集和实时传输设备,在飞行过程中,可以将所“看”

到的各种信息通过传输设备及时传输到监控中心,从而大大提高输电设备巡视、检修工作的效率。四旋翼无人机的气动布局结构是 4 个旋翼相互对称分布。这种结构设置使其具有较高的起降能力。此外,四旋翼无人机还安装有减振云台和无线传输设备,在对输电线路进行巡检时,可以利用微型高分辨率的图像采集设备获得高清信息,并将所获信息及时传输到监控中心。

自身系统构成方面

遥控式无人机的构成主体是遥控直升机的本体。此外,遥控直升机还包括减振悬挂装置、信息采集和传输设备、地面图像的监视和操控系统等。四旋翼无人机主要由本体和地面监控站构成。

功能方面

无人机的功能分析应用遥控直升机巡检的工作流程是由人工进行遥控飞行或者悬停在输电线路的上空,而后再利用信息采集设备对线路的图像信息进行实时采集和传输;应用四旋翼无人机巡检的工作流程是在地面站的引导下,根据输电线路的布设状况进行信息的采集和传输。具体来说,分为以下几个步骤:①四旋翼无人机自主悬停于特定空间位置,而后再进行图像信息采集;②通过调节四旋翼的航向和减振云台,对图像采集设备、被检测设备的光学角度和距离进行合理调整,实现对输电线路设备图像的实时采集和传输;③根据人工操作的各项指令进行控制,而后沿输电线路进行飞行式观测和信息采集。

地面站的功能分析四旋翼无人机地面站的基本功能包括与四旋翼无人机协调进行遥控、遥测通信,对四旋翼无人机的图像信息采集位置的确定起引导作用,实时接收和整理分析无人机所获得的输电线路信息,实时操作、控制无人机的飞行状态和云台状态。

关键技术要点和创新点的分析

无人机巡检输电线路的关键技术要点和创新点主要包括以下几个:①四旋翼无人机具有自主悬停、自主导航飞行的特点,可以进行输电线路跳闸后的故障点查找,并在此基础上,构建一个完整的输电线路全过程立体式的巡检系统。②四旋翼无人机的另一个功能就是可以对输电线路起到防碰撞保护作用,用于输电线路的巡视和检测,同时,还可以对严重自然灾害下的输电线路起到保护作用,比如常见的大风、暴雨等。③地面实时监控技术和图像防抖降噪技术在输电线路巡检中的应用。无人机所配备的可见光视频可以在网络信息技术的作用下及时传输到监控中心。④对四旋翼无人机一体化设计和输电线路的快速检测系统进行优化,有效解决流线型机身的碳纤维制作工艺问题,进而解决锂电池的选型、旋翼的升力、电机的选型和空气动力等相关问题。⑤自主悬停和飞行控制系统具有自驾和手动两种工作模式。在自主悬停的状态下,无人机不仅可以通过地面站的高清录像检查线路,并保留手动模式,还可以按照既定的路线进行自主导航的飞行和巡检。

2 无人机的应用分析

实际应用效果

在输电线路的巡检中,应用无人机可以实现多角度、全方位的高空信息采集,有效降低架空输电线路巡检工作的强度,减少安全隐患,促进巡检效率和质量的提高,尤其是在恶劣的'环境中,比如在铁塔打滑时,无人机可以代替人工蹬杆和走线,进而保障了电网的安全、稳定运行。另外,应用无人机可以大大降低巡检工作的成本,为生产生活用电提供保障。

可见,无人机的应用对当前电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

无人机的发展前景

无人机的发展前景可以概括为以下几点:

①在高压输电线路中,可快速、准确地查找故障点,并对存在的可疑故障点进行高效、合理的巡检,是高压输电线路稳定运行的保障。

②在输电线路具体的某个路段或局部设备中,可以快速对故障进行巡检,成本低、效率高,具有较好的安全性和技术性。

③可以智能化定点悬停在输电线路金具和绝缘子的上方进行局部检测,操作简单,从而减少人工巡检的任务量和时间,尤其是在环境条件恶劣的输电线路中,无人机的优势更为明显。

④无人机所具有的陀螺稳定可见监视器和红外线成像仪设备不仅能够对输电线路起到录像和检测的作用,实现自动巡检,还能够有效解决地形巡视困难等问题,进一步降低人工巡检的潜在危险性,提高输电线路的运行质量。

3 总结

电力在现代社会发展中发挥着重要作用,是国民经济健康、稳定发展的保障。在科技的推动下,将无人机应用于输电线路巡检中,可以大大提高输电线路的运行效率和质量,并进一步提升其运行的可靠性和稳定性。因此,电力企业要加大对无人机的应用和研究力度,提升其实际应用效果。

参考文献

[1]张永,李德波,吴翔,等。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报,2013,28(8):87-88.

[2]诸葛葳。无人机巡检输电线路技术的应用探析[J].科技经济市场,2015(5):16.

[3]周海峰。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计,2015(18):1238.

浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文

前言: 随着无人机产品的不断增加,市场之间的竞争力,也逐渐的提升,对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机,产品不仅定位合理,同时与其他产品存在一定的差异,该任务系统,是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务,存在较高的能量利用效率、载荷运输性能,是其它无人机产品,在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划,会给企业带来一定的经济效益。

1 多旋翼无人机定义概述

我们常称无人飞行载具,为无人飞机系统,主要是利用无线电智能遥控设备,以及自带的控制程序装置,对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机,包括狭义无人机以及航模。

多旋翼飞行器,主要由动力系统、主体、控制系统组成,动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站,以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼,是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、,鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来,对于系统的控制功能的研究趋势,为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为,数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。

2 控制系统改进发展阶段

多旋翼无人飞行器的控制系统,最初是由惯性导航系统,借助了微机电系统技术,形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究,有效的降低了其传感器数据噪音的问题,最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用,最终在2005年,制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价,可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降,以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面,不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。

3 技术原理

系统组成

无人多旋翼任务系统,总体技术方案框图如图1所示;如图所示,无人多旋翼任务系统,由无人机、地面工作站构成。无人机,由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站,由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。

系统技术原理

多旋翼无人机,通过对于螺旋桨微调的推力,实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述,对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比,可以明显的看出,多旋翼无人机,在任务飞行方面,具有多能量的优势,从而更好的执行完成飞行任务,改善了飞行姿态维持,消耗大量能量的缺陷,从而更好的保证了其能量利用率,直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面,做了大量的简化,省去了传动机构,使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。

无人机,与地面工作站之间的通信,通过设备数据链实现连接,起到通信中介的作用,同好也是无人机、地面工作站之间,实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机,对于地空信息的转换连接,只是普通的点对点通信,收到信号传输距离的影响,性能发挥受到严重的影响,只能实现一些简单遥控数据信号的传输。

但是本项目,对于无人多旋翼任务系统的研究,是通过数据链协议MAVLink的研究后,将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中,有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题,将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一,保证了通信之间的无障碍,从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测,是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信,是指对于远方的电气开关、设备,以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控,是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调,是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视,是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。

传统的无人机,在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作,对其飞行姿态进行的控制,体现出其自动程序的不完善,功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究,在地面工作站,通过飞行任务规划软件的配套,有效的改善了以往功能单一的缺点,直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件,具备GoogleMap高速API接口,实现对于无人机飞行航线,在三维地图上的简易规划,同时也能对其航线进行启动,使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。

4 技术关键点及创新点

技术关键点:

地空信息的的数据通信。

先进智能装备数据链协议MAVLink的应用,能够对其所有数据进行有效的整合,并全部归纳在数据链路中,整合五遥操作,有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题,提高了通信效率,保证了通讯功能得以有效发挥。

解决飞行姿态操控问题

嵌入式操作系统,在ARM处理器平台上的应用,加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法,从而更好的保证了控制系统的功能增加,除此之外,不仅实现了无人操作飞行,在飞行操纵方面,也有效的降低了能耗,增加了能量利用率。

在工业控制领域应用的扩展

本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路,针对于型号相同的多旋翼飞行器,设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷,实现快速更换载荷,使其飞行任务之间,能够良好、稳定的切换、衔接,保证该系统的实用性,同时也减少了任务执行的成本。

增强地面工作站功能

通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库,以及地面任务规划软件、分析数据分析软件,从而更好的增强地面工作站的功能,以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作,带来更多的便利。

项目的技术创新性

在无人机、地面站,在植入数据链MAVLink的同时,加强整体系统功能的改进,有效的实现了五遥的综合统一。

卡尔曼滤波、四元数算法,加上嵌入式ARM平台,对其飞行姿态实现有效控制。

同一载具+多种载荷思路的研究,实现了无人机,对任务执行模式的有效转换。

同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用,提高了系统的控制功能,以及系统智能化程度。

5 总结

综上所述,通过对于无人多旋翼任务系统的分析,发现我国针对于此方面的研究,仍存在很多不完善的地方,该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等,照比以往的无人机飞行器,在系统功能改进方面,实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面,实现了灵活转换;在飞行姿态方面,实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上,有效的规避了其以往的缺陷,同时自主飞行控制软件编程,这种飞控任务的提供,有效的实现了飞行中,自主导航智能飞行。

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