Đằng sau sự ra đời của máy bay nông nghiệp DJI T40 và DJI T20P

Vừa qua, DJI đã chính thức cho ra mắt 2 dòng máy bay nông nghiệp mới là DJI T40 và DJI T20P với nhiều cải tiến công nghệ. Nhu cầu của ngành nông nghiệp thay đổi từng ngày thôi thúc những người sản xuất không ngừng tìm kiếm những giải pháp mới.

Mục đích cuối cùng là trải nghiệm của nông dân và nông nghiệp Việt Nam. Và sự ra đời của DJI T40 và DJI T20P chứng minh điều đó. Cùng dõi theo câu chuyện dưới đây để hiểu hơn về sự ra đời của 2 sản phẩm drone nông nghiệp T40 và T20P.

Những sự thay đổi trong ngành máy bay không người lái

Năm 2016, máy bay không người lái được biết đến trong lĩnh vực quân sự. Sau 6 năm phát triển nhanh chóng, máy bay phun thuốc không người lái đã làm nên một cơn địa chấn trong ngành nông nghiệp. Đặc điểm về lứa tuổi và trình độ học vấn của người sử dụng đặt ra yêu cầu cao hơn về tính thông minh của các thiết bị bay không người lái.

Mở rộng phạm vi ứng dụng

Năm 2021, một số lượng lớn nông dân ở ĐBSCL đã bắt đầu sử dụng máy bay không người lái bảo vệ thực vật trong toàn bộ quá trình làm nông nghiệp: gieo hạt lúa, bón phân và phun thuốc bảo vệ thực vật. Điều này đã giúp giải phóng sức lao động trong 2 khâu trồng trọt và thu hoạch cho người nông dân. 

Nông dân sạ lúa, rải phân, phun thuốc bằng máy không người lái

Trên thực tế, có rất nhiều nghi ngờ về việc liệu máy bay không người lái nông nghiệp có thể sử dụng cho cây ăn quả được không, đặc biệt là những vùng có địa hình trắc trở. Nhưng trong năm 2021, một số lượng lớn máy bay không người lái nông nghiệp đã được sử dụng trong canh tác các trang trại cây ăn quả rộng lớn trên khắp Việt Nam.

Số lượng người dùng ngày càng tăng

Ban đầu, nhiều người lựa chọn sử dụng dịch vụ phun thuốc của các trạm dịch vụ máy bay không người lái, tức là khi nào có nhu cầu, họ sẽ gọi đến hỗ trợ. Tuy nhiên, với việc mở rộng phạm vi ứng dụng cũng như gia tăng tần suất sử dụng, những người làm nông nghiệp đã bắt đầu sở hữu máy bay riêng của mình.

Sự ứng dụng rộng rãi của máy bay nông nghiệp đòi hỏi khả năng chịu tải, kích thước giọt nước, tốc độ vòi phun, tốc độ rải… phải ưu việt hơn để mang lại hiệu quả cao hơn.

2 siêu phẩm máy bay nông nghiệp ra đời 

Đối với hoạt động gieo hạt, rải phân, tải trọng 1 lần cất cánh 50kg là tối ưu nhất. Đối với hoạt động phun thuốc, không phải lúc nào tải trọng cao cũng có lợi. Đối với các vùng canh tác rộng lớn, khả năng chịu tải cao hơn mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn, lúc này DJI T40 là lựa chọn hợp lý.

Còn đối với các vùng canh tác nhỏ lẻ, yêu cầu về tính di động của thiết bị thì DJI T20P lại phù hợp hơn. Sự phân hóa tải trọng của máy bay nông nghiệp là xu hướng chung. Mỗi vùng nên lựa chọn dòng máy phù hợp theo nhu cầu thực tế.

Cả 2 dòng máy DJI T20P và DJI T40 giống nhau về cấu tạo và chức năng. Biểu đồ so sánh của từng chức năng cụ thể như sau:

Một số bất cập trên các dòng máy bay nông nghiệp hiện nay

Các dòng máy bay không người lái nông nghiệp hiện nay chủ yếu tập trung vào ứng dụng phun thuốc. Tuy nhiên, có một số điểm bất cập còn tồn tại như:

1. Hệ thống phun được lắp trên thân máy bay không chỉ gây lãng phí điện mà còn dễ bị phân hóa học ăn mòn;
2. Hoạt động rải phân bón hóa học yêu cầu rất cao về khả năng chống ăn mòn của thiết bị. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với thiết kế niêm phong của máy bay không người lái nông nghiệp;
3. Hệ thống phun có thể hiển thị lượng điện tích trong thời gian thực, nhưng hệ thống rải không thể.
4. Mật độ của chất lỏng hóa học về cơ bản là giống nhau, nhưng mật độ của vật liệu rải rất khác nhau, nên không thể đạt được tải chính xác.

Năm nay, 2 máy bay nông nghiệp DJI T40 và DJI T20P cũng tập trung cải tiến dựa vào những điểm nhức nhối trên. Về phần cứng, hệ thống phun được lắp đặt trên thùng phun, vì vậy nếu cần thay hệ thống rải, chúng ta có thể tháo rời toàn bộ hệ thống phun. Ngoài ra, vấn đề ăn mòn của hệ thống phun cũng được giải quyết:

• bảng mạch chính sử dụng công nghệ bầu,
• đầu nối có độ bảo vệ cao,
• mức chống thấm nước tổng thể đạt đến mức IPX6K (Khả năng chống nước với vòi áp suất cao)

Ngoài ra, thiết bị được trang bị thêm 3 cảm biến cân nặng, giúp người vận hành có thể dễ dàng theo dõi liên tục tải trọng của máy. Đồng thời, chúng ta có thể ghi nhận lại khối lượng đã rải,, số liệu này được sử dụng trực tiếp cho việc quyết toán sau khi máy bay hoạt động xong, giúp tiết kiệm thời gian và vô cùng tiện lợi.

Trọng lượng của tải có thể được hiển thị trong thời gian thực thông qua cảm biến trọng lực

Ngoài ra, để tối ưu hóa trải nghiệm vận hành, DJI T40 và DJI T20P đã bổ sung thêm đường dây kết nối hệ thống tải, giúp nhanh chóng chuyển đổi giữa hoạt động rải và hoạt động phun.

Nhiều cải tiến mới cho hoạt động trồng cây ăn quả

Hiện tại, có một số vấn đề trong canh tác cây ăn quả cần được tối ưu hóa.

• Đầu tiên, chúng ta phải giải quyết độ che phủ của thuốc ở mặt sau của lá.
• Thứ hai, chúng ta phải tăng thêm số lượng giọt phun ở phần giữa và phần dưới của thân cây. 

Do đó, vòi ly tâm là lựa chọn hàng đầu để hỗ trợ tốt hơn cho việc bón phân cây ăn quả. Vì vòi ly tâm có đặc điểm là lưu lượng lớn, có thể điều chỉnh lượng giọt, độ đồng đều cao về kích thước giọt và khả năng thích ứng với các loại thuốc cao hơn.

Nhưng vòi phun ly tâm ở các dòng máy hiện nay tồn tại một số nhược điểm sau:

1. Động cơ chổi than có tuổi thọ ngắn
2. Nó rất dễ nhỏ giọt và gây ra độc tính thực vật

Vì vậy, DJI cũng đã thiết kế một vòi phun ly tâm không chổi than nguyên tử hóa kép. Không chỉ sử dụng động cơ không chổi than để đảm bảo tuổi thọ; mà còn thiết kế một van ly tâm để ngăn thuốc lỏng được phun trong giai đoạn khởi động và dừng để tránh tạo ra các giọt lớn.

Để cải thiện khả năng xâm nhập của trường gió, cấu trúc bốn trục, tám cánh quạt đã được áp dụng trong 2 dòng máy bay mới này, tải trọng được tăng thêm 33% trong khi khối lượng thân máy bay tăng 12%.

Những cải tiến này sẽ khắc phục được những nhược điểm của các dòng máy bay trước và hỗ trợ tối ưu cho các hoạt động phun thuốc, bón phân trên cây ăn quả.

Ngoài ra, các loại thuốc bảo vệ thực vật cũng gây nhiều áp lực lên máy bơm. Khi chất nhũ hóa cô đặc bám vào thường làm cho hiệu suất của máy bơm giảm, thậm chí hoạt động sai. Vì vậy, công nghệ mới đã được áp dụng, thông qua ổ đĩa từ, thân máy bơm được cách ly hoàn toàn với thuốc lỏng. Thiết kế như vậy có thể giảm tần suất hỏng hóc của máy bơm nước, từ đó mang lại hiệu suất ổn định hơn.

Thân máy bơm và cánh quạt được cách ly hoàn toàn, sử dụng bộ truyền từ tính để tránh ăn mòn

Những tính năng thông minh của máy bay nông nghiệp mới

1. Máy bay sử dụng camera gimbal 1200W độ nét cao với góc gimbal có thể điều chỉnh;
2. Điều khiển từ xa sử dụng bộ xử lý tám lõi với sức mạnh tính toán vượt trội;
3. Không cần Internet, hình ảnh khảo sát trên không của máy bay có thể được truyền tới bộ điều khiển từ xa thông qua liên kết điều khiển từ xa.

Đo đạc và lập bản đồ bằng máy bay không người lái nông nghiệp

Môi trường hoạt động của máy bay nông nghiệp rất phức tạp và nhiều chướng ngại vật, điều này đòi hỏi khả năng cảm nhận môi trường của máy bay không người lái nông nghiệp cao hơn. Với 2 dòng máy bay mới này, chúng tôi đã áp dụng radar mảng pha chủ động ở phía trước, với khả năng phát hiện đa kênh, điều chỉnh góc phát hiện linh hoạt chướng ngại vật, có thể phát hiện cáp ngang 0,5 mm và cách xa 20 mét hay có thể phát hiện những chướng ngại vật khó như dây văng.

Ngoài ra, máy bay cũng được trang bị radar mảng pha nhìn từ phía sau và radar nhìn xuống. 

Radar mảng hoạt động theo từng giai đoạn và tầm nhìn của ống nhòm

Chế tạo máy bay giúp tối ưu hóa chi phí

Những tồn tại trong quy trình sạc hiện nay:

1. Chi phí sạc cao
2. Bộ sạc 7200W của T30 bị hạn chế do công suất sạc cao.

Vì vậy, khi chế tạoDJI T40 với tải cao hơn, việc thiết kế phương thức sạc như thế nào để giảm chi phí trở thành ưu tiên hàng đầu.

Cả hai trạm sạc D12000iE và D6000i trong 2 dòng máy mới đều sử dụng mô-đun DC có thể tháo rời. Bằng cách mua mô-đun AC, bạn có thể nhanh chóng chuyển đổi giữa bộ sạc và trạm sạc.

Đồng thời, D12000iE áp dụng thiết kế phun điện tử, có thể giảm tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả đến 15% so với các mẫu chế hòa khí. Giúp giảm trực tiếp chi phí sử dụng.

Các trạm sạc sử dụng công nghệ EFI sẽ tự động thích ứng với độ cao, và có thể hoạt động bình thường ở những khu vực cao hơn 1.000m so với mực nước biển mà không cần thay bộ chế hòa khí.

Thêm mô-đun AC vào trạm sạc

Công suất sạc của T30 đạt 7200W, việc sạc trong nhà gây áp lực rất lớn lên mạch điện trong nhà. Công suất sạc của DJI T40 đã đạt 9KW, do đó mạch một pha sẽ bị quá tải.

Với việc xây dựng các vùng đất nông nghiệp đạt tiêu chuẩn cao trong cả nước, ngày càng nhiều cánh đồng được lắp đặt mạch 3 pha nên việc sử dụng điện 3 pha để sạc là điều đương nhiên.

Cả bộ sạc DJI T40 và DJI T20P đều có thể hỗ trợ nguồn điện ba pha và sạc nhanh chỉ có thể được sử dụng khi nguồn điện ba pha được kết nối.

Tất nhiên, việc sử dụng điện 1 pha vẫn được hỗ trợ, tuy nhiên công suất sạc sẽ bị giảm tương ứng.

Hệ thống hoạt động ổn định

Máy bay nông nghiệp có tần suất hoạt động cao trong môi trường hoạt động khắc nghiệt, tải trọng lớn nhưng vẫn phải đảm bảo độ ổn định khi làm việc.

Tính ổn định của nó phụ thuộc vào khả năng thích ứng của điều kiện làm việc, khả năng dự phòng của thiết kế và khả năng thích ứng với các tình huống bất ngờ.

Lấy ví dụ về lực nâng, DJI T40 sử dụng thiết kế bốn trục tám cánh quạt, không chỉ có thể đảm bảo tải trọng 50kg mà không làm tăng kích thước của thân máy bay, mà còn có thể bay bình thường với 4 cánh quạt, điều này làm giảm đáng kể xác suất sự cố.

Khi nhiệt độ trên 30°C, nhiệt lượng của pin và nhiệt sạc sẽ khiến nhiệt độ của pin tăng cao, dẫn đến việc sạc bị treo và không thể đảm bảo hiệu quả hoạt động liên tục.

Để giải quyết vấn đề tản nhiệt, pin DJI T40 được thiết kế với một mô-đun tản nhiệt ở các tab và một bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí được thêm vào để tản nhiệt kép nhằm giải quyết vấn đề nhiệt độ cao của pin. Đồng thời, bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí có thể dễ dàng và nhanh chóng cắm và rút pin.

T40 được trang bị bộ tản nhiệt làm mát bằng gió

Bạn phù hợp với dòng máy nào?

Đối với các khu vực canh tác có diện tích lớn, cần tải cao, bạn nên chọn máy bay không người lái nông nghiệp DJI T40. Trong khi đó, DJI T20P có dung tích 20L và dung tích dàn trải 35L, tiện dụng và tiết kiệm chi phí hơn đối với những diện tích nhỏ lẻ.

T40 đã được trang bị tản nhiệt làm mát bằng không khí. Tuy nhiên, người dùng chọn T20P hoặc đang sử dụng T30 có thể mua thêm bộ thiết bị này.

Bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí này sẽ cải thiện hiệu quả sạc và tránh tắt máy do nhiệt độ cao trong quá trình sạc. Mô-đun AC có thể hỗ trợ nguồn điện ba pha 380V/nguồn một pha đầu vào 220V, phù hợp cho người dùng đã mua trạm sạc và giúp giảm chi phí sạc một cách đáng kể.

Trên đây là một số cập nhật về các sản phẩm mới của DJI Agricultural, hy vọng sẽ đáp ứng được tất cả mong đợi của bạn về 2 dòng máy bay nông nghiệp mới.