Проектирование конструкции мультикоптера для мониторинга метеоданных с целью улучшения прогнозирования урожайности
Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau
Рубрика: Агроинженерия
Статья в выпуске: 3 (63), 2026 года.
Бесплатный доступ
Проведен анализ существующих способов получения оперативных метеоданных, включая наземные метеостанции и метеорологические шары, и выявлены их ограничения. Большие расстояния между станциями и полями, а также различие в рельефе создают отклонения значений температуры, влажности от тех, что дают метеостанции. Такие данные уменьшают точность прогнозирования урожайности, а также не позволяют проводить своевременные и обоснованные агротехнологические мероприятия. У известные метеодронов существенно высокая стоимость, а также в их конструкциях нет решений по снижению погрешностей измерения метеоданных, которые возникают из-за влияния солнечного излучения, нагрева самого корпуса дрона и воздушного потока на датчики. Представлена модель метрологического мультикоптера с модульной архитектурой измерительной системы, основанной на принципе функционального зонирования датчиков и учёте аэродинамических и тепловых факторов. Разработаны элементы (детали) основных, несущих узлов проектируемого мультикоптера. Определены датчики для выполнения функций по измерению метеоданных: температуры, влажности, давления, концентрации частиц в воздухе. В разработанной модели предложено применять принципы аспирированного радиационного экранирования и контролируемой аспирации. Предлагаемая модель метрологического мультикоптера предусматривает вертикальное разделение на три функциональных уровня с учётом требований аэродинамической устойчивости, развесовки и минимизации взаимного влияния измерительных каналов. Разработанная модель метеорологического мультикоптера ориентирована на использование доступных электронных компонентов и технологий аддитивного производства. Конструкция прилагаемого метеорологического мультикоптера основана на принципе функционального зонирования датчиков и модульной архитектуре конструкции. При разработке учитывались аэродинамические, тепловые факторы, влияющие на точность измерений.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248875
IDS: 142248875 | УДК: 551.584
Designing a multicopter structure for meteorological data monitoring to improve crop yield forecasting
An analysis of existing methods for obtaining real-time meteorological data—including ground-based weather stations and weather balloons—was conducted, and their limitations were identified. Significant distances between weather stations and agricultural fields, combined with terrain variations, lead to discrepancies between actual field conditions and the data recorded by stations. Such data reduce crop yield forecasting accuracy and hinder the implementation of timely, evidence-based agrotechnological measures. Existing meteorological drones are prohibitively expensive and lack design features to mitigate measurement errors caused by solar radiation, drone body heating, and airflow effects on the sensors. A model for a meteorological multicopter is presented, featuring a modular measurement system architecture based on the principle of functional sensor zoning and accounting for aerodynamic and thermal factors. Components for the multicopter's primary load-bearing assemblies have been designed. Sensors were selected to measure key meteorological parameters: temperature, humidity, pressure, and airborne particle concentration. The proposed model incorporates principles of aspirated radiation shielding and controlled aspiration. It features a vertical layout divided into three functional levels, designed to ensure aerodynamic stability and proper weight distribution while minimizing interference between measurement channels. The meteorological multicopter model is designed to utilize readily available electronic components and additive manufacturing technologies. Its structure relies on functional sensor zoning and a modular design, with specific consideration given to aerodynamic and thermal factors that affect measurement accuracy.
