農(nóng)用無人機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)進(jìn)展

農(nóng)用無人機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)進(jìn)展

農(nóng)業(yè)無人機(jī)育種以無人駕駛穿越機(jī)為載體，配置高效、低量藥物，實(shí)現(xiàn)低、低量農(nóng)藥的噴施。與傳統(tǒng)的背負(fù)式噴霧器、自走式植保機(jī)械相比,噴防效率和效果明顯提升,適宜于農(nóng)場及大面積農(nóng)作物和高稈作物以及丘陵山區(qū)植保噴防。作為未來植保機(jī)械化的前沿技術(shù),將會越來越多地運(yùn)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。一、防機(jī)與其它織物無人機(jī)植保的研究與應(yīng)用,在美國、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家已得到了快速的發(fā)展,已成為植保服務(wù)的主力軍;在我國目前處于起步階段,主要機(jī)型有單旋翼直升機(jī)和多旋翼直升機(jī)兩種。早在上世紀(jì)九十年代末期,我國就從日本引進(jìn)了農(nóng)用無人駕駛無人機(jī),但沒有普及應(yīng)用。國內(nèi)農(nóng)用無人機(jī)研發(fā)始于2005年,目前已有10多家企業(yè)和科研單位研發(fā)生產(chǎn)農(nóng)用無人機(jī),并呈現(xiàn)快速增長的趨勢。生產(chǎn)的無人機(jī)分為油動(dòng)力、電池動(dòng)力和油電混合動(dòng)力3種,油動(dòng)力的又有風(fēng)冷和水冷兩種,載藥能力在5kg~20kg之間,價(jià)格在6萬~20萬之間。從生產(chǎn)上來看,產(chǎn)業(yè)化還不多,基本處于研發(fā)試生產(chǎn)或以銷定產(chǎn)階段;從推廣應(yīng)用來看,由于受鑒定、管理、質(zhì)量等多方面的限制,基本處于試驗(yàn)、示范階段,沒有進(jìn)行規(guī)?；茝V;從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求來看,需求旺盛,發(fā)展前景廣闊,市場潛力大,預(yù)計(jì)2015年國內(nèi)無人機(jī)需求量將達(dá)到3000臺,2020年不會低于6000臺。隨著我國農(nóng)用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)、技術(shù)的成熟、價(jià)格的降低,無人機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)前景看好。二、無人機(jī)防護(hù)在農(nóng)業(yè)防護(hù)中的應(yīng)用1.地面噴藥防治農(nóng)用無人機(jī)植保低空超低量噴灑效率高,每小時(shí)60畝~100畝,是常規(guī)人工噴灑的100倍,是地面植保機(jī)具防治效果最高的高稈寬噴霧器的8倍。農(nóng)用無人直升機(jī)自動(dòng)飛控導(dǎo)航作業(yè),最大限度地減少了工作人員接觸農(nóng)藥的時(shí)間,從而可以保證工作人員的生命安全。2.飛行軌跡自動(dòng)噴射無人機(jī)超低量施藥不受地形和高度限制,可在田間地頭起飛,只要在其飛行高度和控制信號有效范圍內(nèi),采用遙控操作或預(yù)先設(shè)定農(nóng)田GPS信息確定飛行軌跡自動(dòng)飛行噴灑作業(yè);且直升機(jī)在失去遙控信號的時(shí)候能夠在原地自動(dòng)懸停,等待信號的恢復(fù),具有失控保護(hù)功能;停止再啟動(dòng)后能按航線自主接力,即斷藥補(bǔ)藥后,從斷點(diǎn)開始續(xù)噴,從而減少了人工漏噴重噴的現(xiàn)象。3.減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染,減少農(nóng)藥對土壤和環(huán)境的污染無人機(jī)超低量噴藥作業(yè)高度比較低,藥液霧化效果好,旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性,可減少飄移,增加藥液在單位面積上沉降覆蓋密度,噴灑均勻,提高了農(nóng)藥的有效性,防治效果好,用藥量少,減少農(nóng)藥對土壤和環(huán)境的污染。4.適用于高稈作物及丘陵山區(qū)無人機(jī)作業(yè),既可噴藥,也可噴施葉面肥;既適用于小麥、大豆、水稻等低稈作物,也適用于玉米、棉花、高粱等高稈作物和林果帶;同時(shí)還適用丘陵山區(qū)作業(yè),其適應(yīng)性強(qiáng)。無需專用航站,近地飛行,可在空中懸停,體積小、重量輕,用面包車就可以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)移作業(yè),易于推廣普及應(yīng)用。5.勞動(dòng)力成本高無人機(jī)植保效率高,遠(yuǎn)離作業(yè)的惡劣環(huán)境,安全可靠,與人工作業(yè)相比,勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低,為目前農(nóng)村勞動(dòng)力緊張、勞動(dòng)力成本高的問題提供了可行的解決方法。當(dāng)病蟲害大面積發(fā)生時(shí),能及時(shí)迅速防治病蟲害,盡快控制危害。三、存在的問題1.電池動(dòng)力作業(yè)能力小無人機(jī)植保是以無人機(jī)為載體,無人機(jī)的性能直接影響作業(yè)效果。油動(dòng)力無人機(jī)噪音較大,維護(hù)保養(yǎng)成本略高,維護(hù)程度相對復(fù)雜,對操作人員素質(zhì)要求較高;電池動(dòng)力農(nóng)用無人機(jī)作業(yè)能力小、抗風(fēng)能力差、續(xù)航時(shí)間短、電池價(jià)格高壽命短、電池折舊成本高,電池充電時(shí)間長。再就是售后服務(wù)的問題,如果售后服務(wù)不及時(shí),也會影響農(nóng)用無人植保機(jī)超低量噴藥技術(shù)的發(fā)展。2.提高作業(yè)區(qū)域的噴霧沉積性能一是要優(yōu)化無人機(jī)自身性能,使之便于操控。通過航路規(guī)劃、自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)傻瓜式操作,降低操作難度和復(fù)雜性。二是對農(nóng)藥霧滴的沉積飄逸規(guī)律也要進(jìn)一步的加強(qiáng)研究,對于不同旋翼直徑的機(jī)型需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究,優(yōu)化作業(yè)高度、作業(yè)幅寬和作業(yè)霧滴直徑。三是加大低蒸發(fā)超低量藥劑的研發(fā)力度,進(jìn)一步消除飄逸效應(yīng)。農(nóng)用無人植保飛機(jī)采用超低量噴霧,農(nóng)藥的劑型應(yīng)以油劑為好,其次是乳油、水劑、水乳劑等。目前市場上銷售的藥劑多為傳統(tǒng)噴霧設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)的,不適合無人機(jī)植保機(jī)械。3.油電混合動(dòng)力項(xiàng)目目前電動(dòng)無人機(jī)一塊電池續(xù)航能力為8~10分鐘左右,需要準(zhǔn)備多組后備電池更換,電池充電時(shí)間長,電池成本高,頻繁更換且影響植保效率;油動(dòng)力無人機(jī)續(xù)航能力為10~30分鐘左右,油電混合動(dòng)力的續(xù)航能力超過60分鐘。國內(nèi)無人植保飛機(jī)一般載重能力僅為5kg~15kg,油電混合動(dòng)力的一些機(jī)型能達(dá)到35斤以上。就目前情況來看,電池動(dòng)力無人機(jī)大幅度提升載重能力比較困難,油動(dòng)力無人機(jī)實(shí)現(xiàn)相對簡單,但必須改進(jìn)飛控系統(tǒng),增加智能模塊化和程序化的設(shè)置,彌補(bǔ)人員操作技術(shù)的不足。四、關(guān)于發(fā)展的建議1.加強(qiáng)電動(dòng)無人機(jī)研發(fā)及推廣無人機(jī)植保應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程,有關(guān)科研單位、無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)藥及藥械企業(yè)要密切配合,通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,加大創(chuàng)新研發(fā)力度。一是加大無人機(jī)研發(fā)力度,不斷改進(jìn)提高無人機(jī)性能,提升無人機(jī)續(xù)航能力和載重量,提高防治效率,降低防治成本。二是加強(qiáng)配套技術(shù)研究。針對不同低空超低量施藥器械,研發(fā)與之相匹配的藥液,力爭在藥劑霧化、噴灑技術(shù)等方面爭取有所突破。三是加強(qiáng)電動(dòng)無人機(jī)電池的研究,開發(fā)應(yīng)用高效無人機(jī)動(dòng)力電池,降低電池的成本,提升電池的容量,確保單次足夠的續(xù)航能力。油動(dòng)力無人機(jī)主要是在載重量上要有所突破。2.加強(qiáng)對無人機(jī)植物群落建設(shè)的扶持無人機(jī)植保是以無人機(jī)做載體的,無人機(jī)的操作、維修保養(yǎng)也需要一定技術(shù)能力的人員,未來一家一戶的發(fā)展模式會受到一定的限制,也不符合統(tǒng)防統(tǒng)治的要求,各級政府要加大對無人機(jī)植保應(yīng)用的調(diào)研和引導(dǎo),根據(jù)各地實(shí)際生產(chǎn)需要,加大政策扶持力度,以種糧大戶、家庭農(nóng)場和農(nóng)業(yè)(機(jī))合作組織為載體,統(tǒng)一規(guī)劃,建設(shè)區(qū)域化噴藥防治中心或作業(yè)隊(duì),統(tǒng)一管理,統(tǒng)一作業(yè)。3.加強(qiáng)農(nóng)業(yè)航空航天器相關(guān)管理部門應(yīng)早日制定我國農(nóng)業(yè)無人飛機(jī)的制造標(biāo)準(zhǔn)、鑒定標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)規(guī)范,爭取盡早將農(nóng)業(yè)航空飛行器納入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼目錄,加大無人機(jī)植保機(jī)械化技術(shù)的宣傳,因地制宜,加大示范推廣力度,大力推進(jìn)農(nóng)作物專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作,促使其在生產(chǎn)中早日推廣普及應(yīng)用。4.標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,缺乏作業(yè)規(guī)范目前我國無人機(jī)的生產(chǎn)還