論文無人旋翼植保機(jī)的應(yīng)用研究

1、 第 期 總第 期 年 月 農(nóng)業(yè)科技與裝備 . 無人旋翼植保機(jī)的應(yīng)用研究呂宏靖 ，哲 ，于麗杰 （遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，沈陽 ；遼寧省農(nóng)機(jī)質(zhì)量監(jiān)督管理站，沈陽 ）摘要：無人旋翼植保機(jī)具有作業(yè)效率高、施藥效果好、作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)過程精準(zhǔn)等優(yōu)勢，能快速高效地完成大范圍的植保作業(yè)， 但其在實(shí)際推廣過程中還有諸多問題亟待解決，需要進(jìn)行相關(guān)研究。 關(guān)鍵詞：農(nóng)用航空；無人機(jī)；旋翼；植保 文章編號：1674-1161（201）-00-0中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 農(nóng)業(yè)部植保植檢網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)顯示，目前中國使用的植保機(jī)械以手動和小型電動噴霧機(jī)為主，其中手 動施藥藥械、背負(fù)式機(jī)動藥械分別占國內(nèi)植保機(jī)械保

2、有量的 和 ， 拖拉機(jī)懸掛式植保機(jī)械約占。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因防治病蟲害不及時(shí)而導(dǎo)致的糧食作物產(chǎn)量損失達(dá) 以上。 目前在我國的糧食作物生產(chǎn)中，植保作業(yè)依然以人工為主，投入人力多，勞動強(qiáng)度大，常常發(fā)生施藥人 作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng) 無人旋翼植保機(jī)能夠在地面機(jī)具不能進(jìn)入的區(qū)域工作，尤其是在嚴(yán)重內(nèi)澇的情況下，地面機(jī)械無法進(jìn) 地工作時(shí)，無人機(jī)作業(yè)不受影響。 地面機(jī)具作業(yè)會留下車轍，壓倒作物，破壞土壤物理結(jié)構(gòu)，影響作物后續(xù)生長。 而無人機(jī)載液量較小，多采用濃縮藥液配合低量噴灑技術(shù)，不受作物長勢影響。 作業(yè)過程精準(zhǔn) 年遼寧爆發(fā)大面積玉米粘蟲災(zāi)害時(shí)， 亟需快速高效的控制蟲害的植保機(jī)具。無人植保機(jī)作為快速反應(yīng)手段，可有

3、效地防止蟲害擴(kuò)散。 無人旋翼植保機(jī)作業(yè)高度低，噴藥漂移少，可以在員藥物中毒。 農(nóng)用航空植保技術(shù)是基于航空技術(shù)，結(jié)合機(jī)械化、自動化的植保技術(shù)。植保無人機(jī)能快速高效地完成大范圍的植保作業(yè)， 優(yōu)勢十分突出，但 其在實(shí)際推廣過程中還有諸多問題亟待解決。 無人旋翼植保機(jī)的優(yōu)勢及特點(diǎn)空中懸停；利用定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，配合電腦自動 作業(yè)效率高 無人機(jī)的作業(yè)效率取決于飛行速度。 年 月，在鞍山市召開的機(jī)械化植保作業(yè)現(xiàn)場會上，參會 廠家提供的宣傳資料顯示，無人機(jī)在田間作業(yè)時(shí)采用 低空飛行，速度可達(dá)到 ，作業(yè)幅寬（噴幅） 。工作時(shí)，扣除續(xù)航更換電池和加藥的時(shí)間，每小時(shí)的 作業(yè)面積在 （ ， 飛行時(shí)間） 以上，效率是

4、任何植保機(jī)具所不能比擬的。 施藥效果好 無人旋翼植保機(jī)飛行中，產(chǎn)生的下降氣流吹動被規(guī)劃施藥路徑，起降不需要跑道，適用于分散田塊和民居稠密的農(nóng)業(yè)區(qū)域； 采用遠(yuǎn)距離遙控駕駛方式， 不會發(fā)生作業(yè)人員中毒情況。 雖然無人旋翼植保機(jī)的作業(yè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有人 駕駛的固定翼飛機(jī)，但固定翼飛機(jī)很難為小面積農(nóng)田提供植保作業(yè)服務(wù)，也不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施藥。 無人旋翼植保機(jī)存在的技術(shù)問題 定位導(dǎo)航精準(zhǔn)度不夠 現(xiàn)場會上，參展廠家進(jìn)行無人機(jī)作業(yè)演示。 工程師首先利用手機(jī)的 定位工作起始點(diǎn)， 然后設(shè)定工作路線。 無人機(jī)配備的 的精度范圍為 左施藥作物的葉片， 讓葉片正均可以附著藥物，施右。 實(shí)際操作時(shí)，無人機(jī)需要 的信號達(dá)到 藥

5、效果比人工和機(jī)械提高 。 在應(yīng)對突發(fā)或者爆發(fā)突出。 蟲害時(shí)，無人旋翼植保機(jī)的防控效果更加 顆以上才能進(jìn)行作業(yè)。 演示時(shí)，無人機(jī)起飛后懸停點(diǎn)偏離之前預(yù)設(shè)的工作起始點(diǎn)，隨后調(diào)整失敗，飛出演 示田塊。 的精度直接影響無人機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，只有飛行軌跡配合噴施區(qū)域，不漏噴、不復(fù)噴，才能實(shí)現(xiàn) 無人機(jī)高效施藥。 收稿日期： 作者簡介：呂宏靖（），男，碩士，工程師，從事農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)方面的研究。 年第 期呂宏靖等：無人旋翼植保機(jī)的應(yīng)用研究 售價(jià)較高 現(xiàn)場會上，無人機(jī)的用 增加導(dǎo)航精度，或是利用軟件分析修正坐標(biāo)信息。 噴灑技術(shù)亟需改進(jìn) 目前，植保無人機(jī)是利用離心式霧化噴頭來產(chǎn)生霧滴霧化的，而美國和日本普遍采用靜

6、電噴嘴，以提高藥液附著力。 離心噴嘴依靠電驅(qū)動噴頭將藥液甩出，形成霧滴；霧滴甩出后，受飛機(jī)飛行時(shí)的氣流速度、狀態(tài)、外界大氣等因素影響。如何獲得最佳粒徑和運(yùn)動狀態(tài)，是下一步技術(shù)研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。 霧滴在運(yùn)輸及沉降運(yùn)動的整個(gè)過程中，在極為復(fù)雜的空間流場影響下，相互碰撞、聚合，使得運(yùn)動具有極大的隨機(jī)性。 除旋翼飛行產(chǎn)生的渦流外，作業(yè)時(shí)的溫度、風(fēng)速、氣流與作物摩擦產(chǎn)生的渦流等，也會影響霧滴在作物 上的分布。 為獲得最佳噴灑效果，需要對噴施作業(yè)參數(shù)進(jìn)行選擇與優(yōu)化。航空噴施的藥物品種有別于機(jī)械 噴藥，但無人機(jī)的航空藥劑及輔助劑的用量配比尚無 標(biāo)準(zhǔn)，仍需攻關(guān)。 機(jī)報(bào)價(jià)為 萬元左右，包括飛行器、藥箱、噴霧機(jī)構(gòu)、

7、遙控裝置和一組電池。 整機(jī)報(bào)價(jià)為 萬元左右， 除 機(jī)外還提供 個(gè)藥箱、 組電池、汽油發(fā)電機(jī)及充電設(shè)備。 單獨(dú)購買 機(jī)無法作業(yè)，而整機(jī)報(bào)價(jià)不包括操作人員一個(gè)半月的 萬元培訓(xùn)費(fèi)用。無人機(jī)采用合金骨架，機(jī)翼是碳纖維材料， 很大一部分線路是 露的。 由于飛機(jī)銷量太少，沒有形成量產(chǎn)，所以價(jià)格很難讓人接受。 智能程度低 多萬元的價(jià)格只能購買一個(gè)遙控航模飛機(jī)加上電動噴霧機(jī)構(gòu)， 使得機(jī)具不具備廣闊的推廣價(jià)值。因此，植保無人機(jī)的銷售“門檻”必須降低，操作應(yīng)該趨于簡單便捷；自動完成路徑規(guī)劃，且能適應(yīng)作業(yè)時(shí)的各 種氣象條件，出現(xiàn)狀況時(shí)能采取必要的自我保護(hù)措施。 作業(yè)參數(shù)有待優(yōu)化 無人機(jī)的航空噴施作業(yè)質(zhì)量受諸多因素影

8、響，如飛行高度、飛行速度、氣象條件、航線規(guī)劃、導(dǎo)航自動控制等。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的風(fēng)場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)能為無人機(jī)作業(yè)提供參數(shù)優(yōu)化，但目前還處于試 驗(yàn)階段。 只有系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，才能為無人機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)，讓無人機(jī)操作智能化，提高無人機(jī)作業(yè)質(zhì) 量。只有高精度的坐標(biāo)才能保證作業(yè)質(zhì)量，因此，應(yīng)采 結(jié)論與建議 無人機(jī)具有作業(yè)效率高、施藥效果好、適應(yīng)能力 強(qiáng)、適合突發(fā)等優(yōu)勢，是目前植保領(lǐng)域的研究熱 點(diǎn)。航空植保飛行器智能控制技術(shù)以及航空施藥噴灑技 術(shù)是植保無人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。從國內(nèi)現(xiàn)有的航空植保技術(shù)及無人機(jī)性能來看，大范圍推廣還有很長的路 要走。 參考文獻(xiàn) 羅錫文對加快發(fā)展我國農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的思考農(nóng)業(yè)技術(shù)

9、與裝備，（）： 林蔚紅我國農(nóng)用航空植保發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，（）： 吳小偉，茹煜，周宏平無人機(jī)噴灑技術(shù)的研究農(nóng)機(jī)化研究，（）： 張穎達(dá)無人植保機(jī)行業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)農(nóng)機(jī)市場，（）： 周志艷，臧英，羅錫文，等中國農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，（）： ， ， （ ， ， ； ， ， ） ： ， ， ， ， ， ， ： ； ； ； 無人旋翼植保機(jī)的應(yīng)用研究作者： 作者單位：呂宏靖， 李哲， 于麗杰， L Hongjing， LI Zhe， YU Lijie呂宏靖,L Hongjing(遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站,沈陽,110034)， 李哲,于麗杰,LI Zhe,YU Lijie(遼寧省農(nóng)機(jī)質(zhì)量監(jiān)督管理站,沈陽,110031)刊名：農(nóng)業(yè)科技與裝備Agricultural Science & Technology and Equipment英文刊名： 年，卷(期)：2015(5)參考文獻(xiàn)(5條) 1.對加快發(fā)展我國農(nóng)業(yè)航空技術(shù)的思考期刊論文-農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備 2014(5)2.林蔚紅,孫雪鋼,劉飛,徐正紅,張初,姚建松 我國農(nóng)用航空植保發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢期刊論文-農(nóng)業(yè)裝備技術(shù) 2014(1)3.吳小偉,茹煜,周宏平 無人機(jī)噴灑技術(shù)的研究期刊論文-農(nóng)機(jī)化研究 2010(7)4.張穎達(dá) 無人植保機(jī)行業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)期刊論