โมดูล 4/5 · สัปดาห์ 10–12 · 27 ชม.

การพ่นและหว่าน

UAT 365 เทคโนโลยีระบบอากาศยานไร้คนขับเพื่อเกษตรอัจฉริยะและการสำรวจระยะไกล

เวลาเรียนประมาณ 90 นาทีร่าง รอตรวจปรับปรุงล่าสุด 27 กันยายน 2569

เมื่อเรียนจบโมดูลนี้ ผู้เรียนจะสามารถ

คำนวณอัตราไหลที่ต้องใช้จากอัตราพ่นเป้าหมาย ความเร็ว และความกว้างแนวพ่น
วางแผนจำนวนเที่ยวบิน แนวพ่น การซ้อนแนว และแนวกันชน
อธิบายปัจจัยที่ทำให้ละอองปลิว และบทบาทของมาตรฐาน ISO 23117-1 และ ASABE S572.3
ระบุข้อกำหนดของไทยสำหรับการพ่นด้วยโดรน และผลของถังที่พร่องต่อจุดศูนย์ถ่วง

ความรู้พื้นฐานที่ควรมี: UAT 365 โมดูล 1–3 · UAT 312 (อุปกรณ์บรรทุก)

ทำไมต้องรู้

โดรนพ่นเป็นเครื่องมือที่ให้ผลทันที ทั้งด้านดีและด้านร้าย ถ้าอัตราพ่นต่ำไป ปุ๋ยหรือสารไม่ได้ผล ถ้าสูงไปก็เปลือง อาจทำให้พืชเสียหายและตกค้างในสิ่งแวดล้อม และละอองที่ปลิวออกนอกแปลงอาจตกบนบ้านเรือน บ่อปลา หรือแปลงข้างเคียง การพ่นด้วยโดรนจึงต้องคำนวณได้ ตรวจสอบได้ และทำตามข้อกำหนดอย่างเคร่งครัด บทนี้ใช้ ปุ๋ยน้ำ เป็นตัวอย่าง การพ่นวัตถุอันตรายทางการเกษตรมีข้อกำหนดเพิ่มเติมที่ต้องตรวจจากหน่วยงานโดยตรง

อัตราพ่นและอัตราไหล

คู่มือสอบเทียบของ NPTC ให้สูตร อัตราพ่น (L/ha) = อัตราไหล (L/min) × 600 ÷ ความเร็ว (km/h) ÷ ความกว้างแนวพ่น (m) ตัวเลข 600 มาจาก 10,000 m² ต่อเฮกตาร์ ÷ 1,000 m ต่อ km × 60 นาทีต่อชั่วโมง ระวังเอกสารบางฉบับที่ใช้หน่วยเซนติเมตรกับค่าคงที่ 600 ซึ่งผิด ถ้าใช้เซนติเมตร ค่าคงที่ต้องเป็น 60,000

ตัวอย่างที่ 1 อัตราไหลและจำนวนเที่ยวสำหรับแปลง 30 ไร่

ค่าสมมติ: อัตราพ่นเป้าหมาย 15 L/ha แนวพ่นกว้าง 5 m บิน 5 m/s ถัง 10 L

import math

RATE, SWATH, SPEED_MS, TANK = 15.0, 5.0, 5.0, 10.0      # L/ha, m, m/s, L
AREA_HA = 30 * 1600 / 10_000

speed_kmh = SPEED_MS * 3.6
flow = RATE * speed_kmh * SWATH / 600
volume = RATE * AREA_HA
loads = math.ceil(volume / TANK)
print(f"speed {speed_kmh:.0f} km/h -> flow {flow:.2f} L/min")
print(f"field {AREA_HA} ha needs {volume:.0f} L = {loads} tank loads")
print(f"one tank sprays {TANK / flow:.1f} min and covers {TANK / RATE:.2f} ha")
print(f"check: {flow:.2f} L/min x 600 / {speed_kmh:.0f} km/h / {SWATH:.0f} m = {flow * 600 / speed_kmh / SWATH:.1f} L/ha")

speed 18 km/h -> flow 2.25 L/min
field 4.8 ha needs 72 L = 8 tank loads
one tank sprays 4.4 min and covers 0.67 ha
check: 2.25 L/min x 600 / 18 km/h / 5 m = 15.0 L/ha

ถ้าโดรนบินเร็วขึ้นโดยอัตราไหลเท่าเดิม อัตราพ่นจะลดลงตามสัดส่วน ระบบพ่นส่วนใหญ่จึงปรับอัตราไหลตามความเร็ว แต่ต้องตรวจด้วยการตวงน้ำจริงจากหัวพ่นก่อนใช้งานทุกครั้ง จำนวนเที่ยวยังไม่รวมเวลาเปลี่ยนแบตเตอรี่ เติมถัง และเลี้ยวกลับ

แนวพ่นและแนวกันชน

ความกว้างแนวพ่นที่ได้ผล (effective swath) ไม่ใช่ความกว้างที่ละอองไปถึงสุดขอบ ละอองที่ขอบบางกว่ากลาง แนวบินจึงต้องห่างกันพอให้ขอบซ้อนกันแล้วได้ปริมาณสม่ำเสมอ ความกว้างนี้ต้องหาจากการทดสอบการกระจายของเครื่องที่ใช้ ซึ่ง ISO 23117-2 กำหนดวิธีทดสอบไว้

ภาพมองจากบนของแปลงสีเขียว แถบสีส้มด้านบนคือแนวกันชนติดคลองและบ้านที่ไม่พ่น แนวบินห้าเส้นขนานกัน แต่ละเส้นมีแถบละอองสีฟ้าอ่อนซ้อนกับแถบข้างเคียงเล็กน้อย ด้านขวาระบุแนวพ่นกว้าง 5 เมตร — ภาพที่ 1 แนวพ่น การซ้อนแนว และแนวกันชน

แนวกันชน (buffer zone) คือแถบที่ไม่พ่นระหว่างแปลงกับสิ่งที่ต้องปกป้อง เช่น คลอง บ่อน้ำ บ้านเรือน และแปลงพืชอื่น ความกว้างต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของสารที่ใช้และแนวปฏิบัติของหน่วยงาน

ละอองและการปลิว

ห้ากล่องด้านซ้าย ละอองเล็ก บินสูง ลมแรง อากาศร้อนและแห้ง และบินเร็ว ลูกศรทั้งหมดชี้ไปที่กล่องด้านขวา ละอองปลิวออกนอกแปลง — ภาพที่ 2 ปัจจัยที่เพิ่มการปลิวของละออง

ละอองเล็กครอบคลุมใบได้ทั่ว แต่ตกช้าและปลิวไปกับลมง่าย มาตรฐาน ANSI/ASABE S572.3 จัดชั้นหัวพ่นตามขนาดละออง เพื่อให้เลือกหัวพ่นตามที่ฉลากสารกำหนด ส่วน ISO 23117-1:2023 กำหนดข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมของระบบพ่นแบบอากาศยานไร้คนขับ (ใช้กับโดรนมวลขึ้นบินไม่เกิน 150 kg) การอ่านข้อมูลลม อุณหภูมิ และความชื้นก่อนบินใช้ความรู้จากหน่วยความรู้ด้านอุตุนิยมวิทยาที่ผูกกับโมดูลนี้

ถังพร่องกับจุดศูนย์ถ่วง

ของเหลวในถังเป็นน้ำหนักที่เปลี่ยนตลอดเที่ยวบิน ถ้าถังไม่อยู่ตรงจุดศูนย์ถ่วงของลำ จุดศูนย์ถ่วงรวมจะเลื่อนเมื่อของเหลวลดลง ตัวควบคุมการบินต้องชดเชยตลอดเวลา

ตัวอย่างที่ 2 จุดศูนย์ถ่วงเมื่อถังพร่อง

ลำเปล่าพร้อมแบตเตอรี่ 18 kg จุดศูนย์ถ่วงที่ x = 0 จุดศูนย์กลางของเหลวอยู่หน้าไป 4 cm (ค่าสมมติ)

FRAME_KG, TANK_X = 18.0, 0.04          # kg, m (บวก = ไปด้านหน้า)
for liquid in (10.0, 5.0, 0.0):
    total = FRAME_KG + liquid
    x_cg = (FRAME_KG * 0.0 + liquid * TANK_X) / total
    print(f"liquid {liquid:>4.1f} kg: mass {total:.1f} kg, CG {x_cg * 100:+.2f} cm")

liquid 10.0 kg: mass 28.0 kg, CG +1.43 cm
liquid  5.0 kg: mass 23.0 kg, CG +0.87 cm
liquid  0.0 kg: mass 18.0 kg, CG +0.00 cm

จุดศูนย์ถ่วงเลื่อนราว 1.4 cm ตลอดเที่ยวบิน และมวลลดลงหนึ่งในสาม การตอบสนองของโดรนตอนถังเต็มกับตอนถังว่างจึงต่างกัน ต้องทดสอบทั้งสองสภาพ และของเหลวที่กระฉอกในถังเพิ่มแรงรบกวนอีกชั้นหนึ่ง

ข้อกำหนดของไทย

กรมวิชาการเกษตร เปิดตัวมาตรฐานการปฏิบัติงานการพ่นสารด้วยอากาศยานไร้คนขับทางการเกษตร และบัตรประจำตัวผู้รับจ้างพ่นที่ผ่านการอบรมของกรม (ธันวาคม 2567) ผู้ที่จะรับจ้างพ่นต้องตรวจเงื่อนไขการอบรมและบัตรฉบับล่าสุดจากกรมวิชาการเกษตร
กพท. และ กสทช. กำหนดการขึ้นทะเบียนผู้บังคับและอุปกรณ์วิทยุตามโมดูล 1 และ UAT 313
ฉลากและข้อกำหนดของสาร เป็นข้อกำหนดที่ต้องปฏิบัติ เช่น อัตราใช้ ขนาดละออง ช่วงเวลาห้ามเก็บเกี่ยว และอุปกรณ์ป้องกัน บทเรียนนี้ไม่แทนการอบรมของหน่วยงาน

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ปฏิบัติการ: สอบเทียบและวางแผนพ่นน้ำเปล่า

ใช้น้ำเปล่าเท่านั้น วัดอัตราไหลจริงของหัวพ่นทุกหัวด้วยการตวงในเวลาที่กำหนด เทียบกับค่าที่ตั้งในระบบ
ใช้โค้ดตัวอย่างที่ 1 คำนวณอัตราไหลและจำนวนเที่ยวสำหรับแปลงฝึก
วางแผนแนวพ่นและแนวกันชนบนแผนที่ ระบุสิ่งที่ต้องปกป้องทุกด้านของแปลง
บันทึกลม อุณหภูมิ และความชื้นก่อนบิน กำหนดเงื่อนไขหยุดพ่นล่วงหน้า
บินทดสอบพ่นน้ำเปล่าบนกระดาษทดสอบละออง (water-sensitive paper) ภายใต้การดูแลของอาจารย์ ประเมินความสม่ำเสมอ บันทึกลงสมุดปฏิบัติการ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ระวัง

ใช้ค่าคงที่ 600 กับความกว้างหน่วยเซนติเมตร
เชื่ออัตราไหลบนจอโดยไม่ตวงจริง
ใช้ความกว้างที่ละอองไปถึงสุดขอบเป็นระยะห่างแนวบิน จนตรงกลางระหว่างแนวได้ไม่พอ
พ่นขณะลมแรงหรืออากาศร้อนจัด
ไม่ทดสอบการบินตอนถังเต็ม

สรุป

อัตราพ่น (L/ha) = L/min × 600 ÷ km/h ÷ ความกว้างแนวพ่น (m) ใช้คำนวณอัตราไหลและตรวจย้อนกลับได้
วางแนวพ่นจากความกว้างที่ได้ผลจริง และเว้นแนวกันชนรอบสิ่งที่ต้องปกป้อง
ละอองเล็ก บินสูง ลมแรง และอากาศร้อนแห้งเพิ่มการปลิว ต้องเลือกหัวพ่นและสภาพอากาศให้เหมาะ
ถังที่พร่องเปลี่ยนมวลและจุดศูนย์ถ่วง และการพ่นในไทยต้องทำตามข้อกำหนดของกรมวิชาการเกษตร กพท. และ กสทช.

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

อัตราไหล 1.5 L/min บิน 18 km/h แนวพ่น 5 m อัตราพ่นเท่าใด
ต้องการ 20 L/ha บิน 21.6 km/h แนวพ่น 6 m ต้องใช้อัตราไหลเท่าใด
แปลง 4.8 ha พ่น 15 L/ha ถัง 8 L ต้องบินกี่เที่ยว
ทำไมละอองเล็กจึงปลิวง่าย
ลำ 18 kg ที่ x = 0 ของเหลว 6 kg ที่ x = 0.05 m จุดศูนย์ถ่วงรวมอยู่ที่ใด

เฉลย

$1.5 \times 600/18/5 = 10$ L/ha
$20 \times 21.6 \times 6/600 = 4.32$ L/min
$72/8 = 9$ เที่ยว
ตกช้าจึงอยู่ในอากาศนานและถูกลมพาไปได้ไกล
$6 \times 0.05/24 = 0.0125$ m หรือ 1.25 cm ไปด้านหน้า

สรุปสูตรสำคัญ

อัตราพ่น (NPTC)	$L/ha = \frac{L/min \times 600}{km/h \times w ( m )}$
อัตราไหลที่ต้องใช้	$Q (L/min) = \frac{R ( L/ha ) \times v ( km/h ) \times w ( m )}{600}$
จุดศูนย์ถ่วงรวม	$x_{C G} = \frac{\sum m _{i} x _{i}}{\sum m _{i}}$

แหล่งอ้างอิงหลัก

City & Guilds NPTC. (2019). Calibration workbook (V1, April 2019). link
International Organization for Standardization. (2023). Agricultural and forestry machinery — Unmanned aerial spraying systems — Part 1: Environmental requirements (ISO 23117-1:2023). link
ASABE. (2020). Spray nozzle classification by droplet spectra (ANSI/ASABE S572.3 FEB2020). American Society of Agricultural and Biological Engineers. link
กรมวิชาการเกษตร. (2567, 16 ธันวาคม). กรมวิชาการเกษตรเปิดตัวมาตรฐานการปฏิบัติงานการพ่นสารด้วยอากาศยานไร้คนขับทางการเกษตรและบัตรประจำตัวผู้รับจ้างพ่น [ข่าวประชาสัมพันธ์]. link
สำนักงานการบินพลเรือนแห่งประเทศไทย. (2569). ประกาศ กพท. เรื่อง หลักเกณฑ์และวิธีการในการอนุญาตให้ผู้บังคับหรือปล่อยอากาศยานซึ่งไม่มีนักบิน ประเภทอากาศยานที่ควบคุมการบินจากภายนอก ที่มีน้ำหนักไม่เกิน 25 กิโลกรัม ปฏิบัติแตกต่างไปจากเงื่อนไขที่กำหนด พ.ศ. 2569 (มีผล 17 พฤษภาคม 2569). link
สำนักงาน กสทช. ระบบลงทะเบียนอากาศยานซึ่งไม่มีนักบิน (โดรน). link
Food and Agriculture Organization & International Telecommunication Union. (2018). E-agriculture in action: Drones for agriculture. FAO. link

อ่านเพิ่มเติม

ศึกษาหน่วยความรู้ที่กำหนดล่วงหน้า ดูสื่อประกอบ และทำ quiz ประจำโมดูล

อยู่ระหว่างพัฒนาD13

ในชั้นเรียน / ภาคสนาม

ปฏิบัติการเข้มข้นในแล็บและภาคสนาม บันทึกผลลงสมุดปฏิบัติการ

หลักฐานการเรียนรู้: สมุดปฏิบัติการที่อาจารย์ลงนาม

แบบทดสอบประจำโมดูล

แบบทดสอบนี้ใช้ตรวจความเข้าใจ (formative) ไม่ใช่การสอบเก็บคะแนน

โดเมนความรู้: การสำรวจ ทำแผนที่ และภูมิสารสนเทศ · ระบบอัตโนมัติ หุ่นยนต์ และฝูงโดรน · อากาศยาน โครงสร้าง และการออกแบบ · การวางแผนภารกิจ การบิน และการจำลอง