Hiệu quả của phun và rải bằng UAV không chỉ phụ thuộc vào thiết bị hay kỹ năng bay, mà còn vào việc điều chỉnh đúng lưu lượng và kích thước hạt cho từng công việc cụ thể. Một lưu lượng quá cao lãng phí chất, quá thấp thì hiệu quả xử lý giảm. Kích thước hạt không phù hợp khiến chất rơi không đều hoặc bị gió thổi bay. Bài viết này tập trung vào những yếu tố kỹ thuật cần kiểm soát để tối ưu hóa phun rải, từ cách tính toán lưu lượng đến lựa chọn kích thước hạt phù hợp với điều kiện thực địa.
Tính toán lưu lượng phun dựa trên diện tích và loại chất
Lưu lượng là gì. Lưu lượng là thể tích chất (ml hoặc lít) mà UAV phun hoặc rải trong một đơn vị thời gian, thường tính bằng lít/phút hoặc ml/giây. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến liều lượng chất được phủ trên cây trồng.
Liên hệ giữa lưu lượng, tốc độ bay và độ rộng phun. Nếu UAV bay nhanh nhưng lưu lượng thấp, chất sẽ phủ không đều; nếu bay chậm nhưng lưu lượng cao, chất sẽ tập trung quá nhiều. Công thức đơn giản: Liều trên hecta = (Lưu lượng × 60) / (Tốc độ bay × Độ rộng phun).
Liều lượng khuyến nghị cho thuốc bảo vệ thực vật. Hầu hết thuốc trừ sâu, trừ bệnh đều có liều tối ưu từ 5–15 lít nước trên hecta khi dùng UAV (thấp hơn so với phun truyền thống). Cần đọc kỹ nhãn sản phẩm để xác định liều đúng.
Phân bón lỏng và phân bón rắn khác nhau về lưu lượng. Phân bón lỏng (NPK lỏng, axit humic) có thể phun với lưu lượng 10–30 lít/hecta; phân bón rắn cần được pha loãng hoặc dùng hệ rải riêng, lưu lượng có thể cao hơn.
Kiểm tra lưu lượng thực tế trước khi ra đồng. Hãy chạy UAV ở độ cao 2 mét trong 1 phút trên bề mặt phẳng, thu lại nước và đo thể tích. So sánh với con số lý thuyết để điều chỉnh áp suất hoặc độ mở van.
Áp suất phun ảnh hưởng lưu lượng và kích thước hạt. Áp suất cao (2–3 bar) cho lưu lượng lớn nhưng hạt nhỏ; áp suất thấp (0.5–1 bar) cho lưu lượng nhỏ hơn nhưng hạt lớn hơn.
Ghi lại số liệu để tối ưu hóa dần. Sau mỗi lần phun, ghi lưu lượng đã dùng, thời gian bay, và kết quả xử lý để có cơ sở điều chỉnh lần sau.
Chất đông đặc cần pha loãng trước khi phun. Nếu dùng chế phẩm nông dùng có độ đặc cao (chứa hạt khoáng), phải pha loãng đủ để tránh tắc vòi phun.
Lưu lượng không nên thay đổi giữa các vùng trồng khác nhau trên cùng một cánh đồng. Nếu điều kiện khác nhau (độ dốc, loại cây, mức bệnh), hãy chia thành các khu vực riêng và điều chỉnh lưu lượng cho từng khu.
Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng. Khi trời nóng, dầu hoặc chất nhớt cao sẽ chảy mềm hơn, lưu lượng có thể tăng; trời lạnh thì ngược lại.
Kích thước hạt và lựa chọn vòi phun phù hợp
Kích thước hạt được phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế. ASABE (Hiệp hội Kỹ sư Nông nghiệp Mỹ) phân loại từ Very Fine (rất mịn, < 100 μm) đến Very Coarse (rất thô, > 500 μm). Mỗi loại có ứng dụng khác nhau.
Hạt mịn (100–150 μm) tốt cho trừ sâu, trừ bệnh lá. Hạt mịn bám tốt trên lá, phủ diện rộng, nhưng dễ bị gió thổi bay và tổn thất nhiều. Chỉ nên dùng khi gió dưới 3 m/s.
Hạt trung bình (150–250 μm) cân bằng giữa hiệu quả và tổn thất. Đây là kích thước phổ biến nhất cho phun thuốc nông nghiệp. Hạt vừa bám tốt trên lá, vừa khó bị gió thổi mất.
Hạt thô (250–400 μm) thích hợp cho bón phân và điều kiện gió mạnh. Hạt nặng hơn, rơi nhanh, ít bị gió ảnh hưởng. Tuy nhiên, phủ không đều bằng hạt mịn.
Loại vòi phun quyết định kích thước hạt. Vòi phun kiểu quạt (fan nozzle) tạo hạt trung bình; vòi phun kiểu mưa (rain nozzle) tạo hạt thô; vòi phun kiểu sương (mist nozzle) tạo hạt rất mịn.
Cần chọn vòi phun phù hợp với áp suất máy bay. Mỗi vòi phun có dải áp suất hoạt động tối ưu. Nếu áp suất quá cao, hạt sẽ bị vỡ thành nhiều hạt rất nhỏ; quá thấp, hạt sẽ không hình thành đều.
Rải phân bón rắn cần kích thước hạt lớn hơn. Phân bón dạng hạt (NPK hạt, urê hạt) có kích thước từ 1–3 mm. Cơ chế rải phải tạo vận tốc và khoảng cách phù hợp để hạt không tập trung quá dày.
Kiểm tra vòi phun định kỳ vì bít hay mài mòn. Chất hoá học hoặc bụi khoáng có thể làm tắc vòi hoặc mài mòn lỗ phun, làm thay đổi kích thước hạt. Thay vòi mới sau khoảng 50–100 giờ bay.
Pha chế chất với nước đúng tỷ lệ ảnh hưởng đến kích thước hạt. Nếu pha loãng quá, chất lỏng mỏng hơn, hạt sẽ nhỏ hơn; nếu pha đặc, hạt sẽ lớn hơn nhưng lưu lượng giảm.
Điều kiện gió và chiến lược phun rải an toàn
Gió là yếu tố quyết định định hiệu quả và an toàn phun rải. Gió không chỉ làm lệch hướng hạt mà còn gây mất chất, ô nhiễm vùng lân cận, và tăng rủi ro cho sức khỏe người lao động.
Tốc độ gió dưới 3 m/s là điều kiện lý tưởng cho phun thuốc. Ở tốc độ này, gió hỗ trợ phân tán hạt mà không làm lệch quá lệch. Trên 5 m/s, tổn thất chất tăng lên đáng kể, có thể lên tới 30–50%.
Gió trên 5 m/s nên dừng phun để tiết kiệm chất và bảo vệ môi trường. Tuy UAV vẫn bay được, nhưng tỷ lệ chất rơi đúng vị trí giảm. Không nên cố phun để hoàn thành công việc nhanh.
Thời gian tốt nhất để phun là sáng sớm hoặc chiều muộn khi gió yên tĩnh. Từ 5–9 giờ sáng hoặc 16–19 giờ chiều thường có gió nhẹ nhất. Tránh phun giữa trưa khi gió mạnh và nắng nóng làm chất bay hơi.
Kiểm tra hướng gió trước khi cất cánh. Dùng cờ gió hoặc ứng dụng dự báo thời tiết để xác định hướng gió. Cần bay sao cho gió thổi từ phía sau UAV, giúp hạt phun được phân tán tốt hơn.
Hạt nhỏ hơn bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi gió so với hạt lớn. Nếu dự báo gió mạnh, nên chuyển sang vòi phun tạo hạt lớn hơn (thô hơn) để giảm tổn thất. Điều này đòi hỏi phải chuẩn bị trước hoặc thay vòi phun.
Độ ẩm không khí ảnh hưởng đến sự bay hơi của hạt lỏng. Ẩm độ cao (trên 60%) giúp hạt ít bay hơi, bám tốt hơn. Ẩm độ thấp (dưới 30%) làm hạt bay hơi nhanh, giảm hiệu quả. Nên tránh phun khi ẩm độ quá thấp.
Gió thay đổi trong ngày, cần theo dõi liên tục. Ngay cả khi bắt đầu phun với gió tốt, gió có thể tăng mạnh trong vòng 1–2 giờ. Cần có kế hoạch dừng phun nếu gió vượt ngưỡng.
Vùng xung quanh cánh đồng (nhà ở, đường giao thông, cây trồng khác) cần được bảo vệ. Nên thiết lập vùng đệm an toàn từ 10–20 mét từ ranh giới cánh đồng, tùy theo hướng gió và loại chất sử dụng. Phun bắt đầu từ phía đông hoặc nam (nếu gió từ phía đó) để tránh hạt bay sang vùng xung quanh.
Điều chỉnh tốc độ bay để tối ưu hóa phủ chất
Tốc độ bay ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ phủ chất trên lá cây. Bay chậm = phủ dày hơn nhưng mất thời gian; bay nhanh = phủ mỏng nhưng hoàn thành nhanh. Cần tìm tốc độ cân bằng.
Tốc độ bay thường từ 5–15 km/h tùy theo loại chất và điều kiện cây. Với thuốc trừ sâu, tốc độ 8–10 km/h là phổ biến. Với phân bón lỏng, có thể tăng lên 12–15 km/h vì yêu cầu phủ không cần dày như thuốc.
Cây cao, lá dày cần tốc độ bay chậm hơn để chất thấm vào bên trong tán cây. Lúa, ngô thường bay ở 8–10 km/h; cây ăn quả hay rau xanh lá có thể tăng lên 10–12 km/h.
Độ cao bay cũng cần điều chỉnh cùng với tốc độ. Độ cao 1.5–2.5 mét là tiêu chuẩn, nhưng nếu bay quá cao, hạt sẽ bị gió thổi lệch; quá thấp, UAV dễ va chạm cây hoặc mặt đất.
Tốc độ bay không nên thay đổi đột ngột giữa các đường bay. Nên lập trình tốc độ cố định cho toàn bộ cánh đồng để đảm bảo mật độ phủ đều. Nếu cần thay đổi, hãy điều chỉnh lưu lượng thay vì tốc độ.
Khoảng cách giữa các đường bay (chiều rộng phun) phải phù hợp với tốc độ bay. Nếu tốc độ bay tăng, có thể tăng khoảng cách giữa các đường bay; nếu bay chậm, cần giảm khoảng cách để tránh khoảng trống không được phủ.
Các góc ngoặt cần được bay chậm hơn để tránh hạt bị phun lệch. Khi UAV quay ngoặt ở góc 90 độ, lực quán tính làm hạt phun lệch. Nên thiết lập tốc độ chậm hơn ở những điểm ngoặt hoặc tắt phun lúc quay.
Ghi chú tốc độ bay và kết quả để so sánh hiệu quả. Sau mỗi lần phun, so sánh kết quả xử lý ở các tốc độ khác nhau để tìm ra tốc độ tối ưu cho từng loại cây và chất.
Tốc độ bay quá nhanh (trên 18 km/h) thường không khuyến khích cho phun nông nghiệp. Mặc dù tiết kiệm thời gian, nhưng mật độ phủ giảm, hiệu quả xử lý không đạt yêu cầu. Nên cân nhắc giữa thời gian và chất lượng.
Kiểm tra an toàn và bảo vệ sức khỏe khi phun rải
Trang phục bảo vệ cá nhân (PPE) là yêu cầu tối thiểu khi vận hành UAV phun. Cần mặc áo bảo vệ dài tay, quần dài, đeo mặt nạ lọc, kính bảo vệ, và găng tay. Đặc biệt với những chất độc hoặc gây kích ứng da.
Cấm vào vùng phun trong 24 giờ sau khi kết thúc phun. Chất hoá học cần thời gian để khô và ổn định. Người dân trong vùng cần được thông báo trước để tránh ra đồng hoặc tiếp xúc với cây đã phun.
Bình chứa chất phải được đậy kín, để nơi mát mẻ, tránh ánh nắng trực tiếp. Chất phun dễ bị oxy hóa hoặc bay hơi, làm giảm hiệu quả và gây ô nhiễm môi trường. Bình chứa cũ cần được rửa sạch hoặc vứt đi đúng quy định.
Vệ sinh tay, mặt sau khi tiếp xúc với chất phun. Rửa sạch bằng xà phòng và nước sạch. Không nên để chất phun trên da quá lâu vì có thể gây kích ứng hoặc thấm vào cơ thể.
Cảnh báo người lao động khác về vùng phun. Đặt biển cảnh báo, rào chắn tạm thời ở ranh giới cánh đồng để tránh người ngoài vô tình vào vùng phun.
Kiểm tra hệ thống phun trước mỗi lần sử dụng để đảm bảo không bị rò rỉ. Nếu phát hiện rò rỉ chất, cần sửa ngay. Chất rò rỉ vào đất có thể ô nhiễm nước ngầm và gây hại cho sinh vật aquatic.
Lưu giữ hóa đơn mua chất phun và ghi chép liều lượng sử dụng. Điều này giúp theo dõi dư lượng chất trên cây trồng. Một số chất có thời gian cách ly (waiting period) trước khi thu hoạch.
Tập huấn cho tất cả những người liên quan về nguy hiểm của chất phun và cách sơ cứu. Nên có sẵn dung dịch rửa mắt, nước sạch, và danh sách hotline cơ sở y tế gần nhất trong trường hợp có tai nạn.
Không phun các chất cấm hoặc không được phép ở khu vực của bạn. Kiểm tra quy định địa phương về danh sách chất hoá học được phép sử dụng. Phun chất cấm có thể bị xử phạt hành chính hoặc hình sự.
Câu hỏi thường gặp
Làm sao để biết lưu lượng phun của UAV có phù hợp với yêu cầu?
Cách đơn giản nhất là chạy UAV ở độ cao 2 mét trong 1 phút trên bề mặt phẳng, thu lại nước và đo thể tích. Ví dụ, nếu thu được 20 ml trong 1 phút, lưu lượng là 20 ml/phút hoặc 1.2 lít/giờ. So sánh con số này với liều khuyến nghị trên nhãn sản phẩm hoặc với tốc độ bay và độ rộng phun để điều chỉnh áp suất van hoặc thay vòi phun.
Gió mạnh 6 m/s có nên phun hay nên dừng lại?
Nên dừng phun. Trên 5 m/s, tổn thất chất tăng lên 30–50%, có nghĩa là chỉ có một nửa chất rơi đúng cánh đồng, phần còn lại bị gió thổi bay sang vùng lân cận. Điều này vừa lãng phí tiền bạc, vừa gây ô nhiễm và rủi ro cho sức khỏe người xung quanh. Tốt hơn là chờ gió yên tĩnh vào sáng sớm hoặc chiều muộn.
Hạt mịn hay hạt thô tốt hơn cho phun thuốc trừ sâu?
Hạt mịn (100–150 μm) bám tốt hơn trên lá và phủ diện rộng, nên hiệu quả xử lý cao hơn. Tuy nhiên, hạt mịn dễ bị gió thổi bay và tổn thất nhiều. Hạt trung bình (150–250 μm) là cân bằng tốt giữa hiệu quả và tổn thất, phù hợp nhất cho phun thuốc bảo vệ thực vật trong điều kiện gió từ 2–4 m/s.
Tốc độ bay 8 km/h có nên dùng cho tất cả loại cây không?
Không, tốc độ bay phải điều chỉnh tùy theo loại cây và chất. Cây lúa, ngô lá dày, cần bay 8–10 km/h để chất thấm vào bên trong tán. Cây ăn quả, rau xanh lá mỏng, có thể bay 10–12 km/h. Phân bón lỏng có thể bay nhanh hơn (12–15 km/h) vì không cần phủ dày như thuốc. Cần ghi chép kết quả sau mỗi lần phun để tìm ra tốc độ tối ưu.
Đọc thêm trong Quy định bay & giấy phép và Tìm kiếm cứu nạn.
