【無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在S地區(qū)主要農(nóng)作物上的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景探析9700字（論文）】

無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在S地區(qū)主要農(nóng)作物上的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景分析摘要近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其研制、成本、使用等要求也已降低，正逐步為大眾所認(rèn)識(shí)和接受。與此同時(shí)，民用領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)的需求也日趨旺盛，以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)，通過(guò)裝載各種民用任務(wù)載荷，就可執(zhí)行相應(yīng)的民用任務(wù)，比如環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信中繼、地質(zhì)勘探、森林防火、電力巡線、航空拍攝、遙感測(cè)繪等。飛防技術(shù)是通過(guò)通用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥的一種大面積、短時(shí)期壓低蟲(chóng)口密度的有效方法，具有其它常規(guī)措施難以比擬的優(yōu)越性。飛防經(jīng)濟(jì)、高效，同時(shí)兼治其它害蟲(chóng)，一法多效，一舉多得。飛防速度快、效率高、持續(xù)效果好、能及時(shí)實(shí)現(xiàn)與地面防治的同步除治，在短時(shí)間內(nèi)迅速降低蟲(chóng)口密度，有效期能達(dá)到60天左右?？捎行Ы鉀Q因樹(shù)木高大、防治設(shè)備落后、防治力量不足、防治效率低等難題。防治費(fèi)用低。飛防藥劑使用量?jī)H為40-50克∕畝，是傳統(tǒng)防治方法用藥量的四分之一，大大節(jié)約了藥劑使用量。節(jié)約用水。一般地面噴霧用水量是5公斤∕畝，飛機(jī)防治使用的是超低量噴霧，用水量平均只有1公斤∕畝。。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有主流飛防技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比分析，了解其現(xiàn)狀和技術(shù)特征，為飛防技術(shù)發(fā)展指引方向。首先，對(duì)民用無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)的基本原理進(jìn)行說(shuō)明;接著，從使用需求的角度，給出了飛防技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)對(duì)措施。最后結(jié)合發(fā)展趨勢(shì)對(duì)無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在安陽(yáng)地區(qū)主要農(nóng)作物的應(yīng)用做出前景分析。關(guān)鍵字：無(wú)人機(jī)；飛防技術(shù)；發(fā)展；安陽(yáng)目錄摘要 IABSTRACR I第一章緒論 11.1課題研究目的與意義 11.2無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 11.3無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn) 21.3.1減少防治成本，提高農(nóng)藥使用效率 21.3.2防治效果優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù) 31.3.3技術(shù)成熟，操作靈活，易于普及 31.4無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)市場(chǎng)前景以及制約因素 41.4.1市場(chǎng)前景 41.4.2制約因素 51.5、農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展存在的問(wèn)題 5第二章無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)的應(yīng)用 72.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)及要求 72.2硬件部分 72.2.1飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72.2.2硬件電路模塊 82.2.3水泵及噴桿 92.3軟件部分 10第三章無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在安陽(yáng)地區(qū)主要農(nóng)作物上的應(yīng)用前景分析 113.1安陽(yáng)市農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防服務(wù)現(xiàn)狀 113.2農(nóng)用無(wú)人機(jī)在安陽(yáng)地區(qū)實(shí)施可行性分析 113.3對(duì)安陽(yáng)地區(qū)無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)發(fā)展的對(duì)策 12第四章結(jié)語(yǔ) 13參考文獻(xiàn) 14第一章緒論1.1課題研究目的與意義隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展逐漸趨于集約化、精準(zhǔn)化和智能化，應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛防作業(yè)具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。無(wú)人機(jī)因工作效率高、勞動(dòng)力投人成本低等特點(diǎn)，在農(nóng)情監(jiān)測(cè)、信息采集和作業(yè)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)提供了強(qiáng)大的助力。無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在我國(guó)雖然取得很大進(jìn)步，推廣的速度也越來(lái)越快，但仍然面臨一些問(wèn)題。一是載藥量太少，續(xù)航能力不足，添加藥液頻繁，在一定程度上影響作業(yè)效率;二是作業(yè)精準(zhǔn)度相對(duì)較差，操作無(wú)人機(jī)的技術(shù)人員少和還有待于培訓(xùn);三是無(wú)人機(jī)售后服務(wù)和購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策欠缺。隨著無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)推廣，相關(guān)部門應(yīng)該制定對(duì)農(nóng)民購(gòu)買無(wú)人機(jī)享有補(bǔ)貼的相關(guān)政策。同時(shí)還要完善售后服務(wù)和相關(guān)配套服務(wù)，維修、保險(xiǎn)也應(yīng)該更加完善。綜上所述，無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)必將加速病蟲(chóng)害防治的進(jìn)程，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。1.2無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀飛防技術(shù)最早起源于歐美。美國(guó)是航空噴霧技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，具有完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)支持機(jī)構(gòu)，但以有人駕駛固定翼飛機(jī)為主，裝配有航空專用噴嘴、霧滴漂移控制技術(shù)的先進(jìn)施藥設(shè)備，且安全性能較高，抗墜毀性好，空中作業(yè)效率高，突擊性能強(qiáng)，利于消滅爆發(fā)性病蟲(chóng)害，不受作物長(zhǎng)勢(shì)的限制，利于農(nóng)作物后期作業(yè)。目前，農(nóng)用無(wú)人機(jī)在美國(guó)并未進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，無(wú)人機(jī)在美國(guó)農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要集中在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)即農(nóng)田信息收集方面，無(wú)人機(jī)飛防試驗(yàn)極少，這與美國(guó)的國(guó)情密切相關(guān)。美國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模普遍較大，使用有人駕駛農(nóng)用飛機(jī)進(jìn)行或施肥等操作比無(wú)人機(jī)更經(jīng)濟(jì)高效，且目前美國(guó)有人駕駛飛機(jī)數(shù)量完全可以滿足市場(chǎng)需求，無(wú)人機(jī)市場(chǎng)并不樂(lè)觀。由于日本農(nóng)作物種植規(guī)模普遍較小，施藥裝備以中小型機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)和直升機(jī)航空噴霧設(shè)備為主。1990年日本山葉公司率先推出世界上第一架無(wú)人機(jī)，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，日本己成為無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)發(fā)展最迅速、技術(shù)最成熟的國(guó)家。目前，日本用于農(nóng)業(yè)方而的無(wú)人機(jī)以雅馬哈(YAMAHA)的RMAX系列為主，由于其具有作業(yè)效率高、單位而積施藥液量小、農(nóng)藥漂移少等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)人機(jī)己成為日本主要的機(jī)械，在日本迅猛發(fā)展。我國(guó)小型無(wú)人機(jī)技術(shù)研制起步較晚，20世紀(jì)90年代末才開(kāi)始小型無(wú)人機(jī)飛行關(guān)鍵技術(shù)的研制，如動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等，且無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域主要應(yīng)用于航拍。2010年我國(guó)首次出現(xiàn)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛防的報(bào)道，但近幾年我國(guó)農(nóng)用小型無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)發(fā)展迅猛，目前國(guó)內(nèi)涉及無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)約200多家，并呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中生產(chǎn)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的知名企業(yè)約十幾家，如安陽(yáng)全豐、廣州極飛、天翔航空、無(wú)錫漢和等。最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2015年底，我國(guó)投入使用的農(nóng)用無(wú)人機(jī)己超過(guò)3000臺(tái)，大部分集中在種植大戶和小型農(nóng)場(chǎng)。南方及沿海地區(qū)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)和地形復(fù)雜，對(duì)無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)進(jìn)行了先行先試。隨后，無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)逐漸在我國(guó)華中和華北各省市水稻、小麥、棉花等作物田及果園進(jìn)行示范，如安陽(yáng)全豐航空科技有限公司在湖南、安徽、河南、河北等地利用無(wú)人機(jī)防治小麥、水稻、棉花病蟲(chóng)害取得成功。近幾年，無(wú)人機(jī)企業(yè)紛紛瞄準(zhǔn)新疆農(nóng)業(yè)大市場(chǎng)，開(kāi)展了一系列的示范推廣工作。廣州極飛電子科技有限公司在庫(kù)爾勒成立了新疆極飛農(nóng)業(yè)科技有限公司，致力于無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在新疆的推廣，2013年開(kāi)始進(jìn)行農(nóng)作物市場(chǎng)調(diào)研，2014年在新疆多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行棉花生長(zhǎng)期全過(guò)程的飛防技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證及1500余公頃棉田飛防噴灑工作，2015年投資1.5億元建設(shè)了無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)服務(wù)基地，服務(wù)而積己達(dá)2萬(wàn)公頃，目前主要應(yīng)用于番茄、向日葵、打瓜、棉花等經(jīng)濟(jì)作物田，防效顯著。安陽(yáng)全豐航空科技有限公司擁有多款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、國(guó)際技術(shù)水平領(lǐng)先的智能懸浮機(jī)產(chǎn)品;同時(shí)自主開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)專用藥劑并組建飛手職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校，搭建了國(guó)內(nèi)一流的農(nóng)業(yè)綜合飛防服務(wù)平臺(tái);成立專業(yè)飛防和技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，2014年開(kāi)始在新疆石河子、阿克蘇、阿拉爾及周邊地區(qū)開(kāi)展棉田無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)的示范推廣與服務(wù)。同時(shí)，新疆本地農(nóng)用無(wú)人機(jī)企業(yè)和服務(wù)組織也逐步成立，如新疆天山羽人農(nóng)業(yè)航空科技公司。1.3無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)1.3.1減少防治成本，提高農(nóng)藥使用效率無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)與傳統(tǒng)人工和機(jī)械施藥技術(shù)相比，具有施藥效率高、節(jié)水節(jié)藥等特點(diǎn)。人工噴灑農(nóng)藥每人每小時(shí)噴施而積僅為0.07hm2左右，傳統(tǒng)地而機(jī)械的最高施藥效率約為每小時(shí)0.7hm2，而無(wú)人機(jī)噴灑施藥的效率可達(dá)每小時(shí)3.3-6.7hm2;同時(shí)，傳統(tǒng)施藥方式用工量較大，每公頃約需要4575人同時(shí)作業(yè)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且較難應(yīng)用于高大、密集型農(nóng)作物，而無(wú)人機(jī)飛防可節(jié)約勞動(dòng)力成本6000，勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)力投入大幅度降低。無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)使用超低容量液劑、熱霧劑及超低容量靜電制劑，與傳統(tǒng)技術(shù)相比可節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，直接降低農(nóng)藥購(gòu)買成本，降低農(nóng)作物農(nóng)藥殘留;無(wú)人機(jī)施藥每公頃僅需用水3.0-7.5L，耗水量少，可節(jié)約90%的用水量，尤其適用于我國(guó)農(nóng)用水資源缺乏的地區(qū)，如內(nèi)蒙古、新疆等旱作區(qū)。無(wú)人機(jī)對(duì)起降環(huán)境要求較低，不需要專用機(jī)場(chǎng)，尤其是多旋翼無(wú)人機(jī)可隨時(shí)隨地垂直起降。同時(shí)，無(wú)人機(jī)飛行高度一般較低，受云層影響較小，甚至可以在陰天工作，增加了空中作業(yè)時(shí)段，自然提高了作業(yè)效率。1.3.2防治效果優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)人機(jī)是螺旋機(jī)翼，作業(yè)高度比較低，一般噴灑飛行速度為1-6m.s-1，噴灑裝置寬度為3-4m，作業(yè)寬度為4-8m，并且能夠與農(nóng)作物的距離保持在最低1-6m的固定高度，當(dāng)藥液霧滴從噴灑器噴出時(shí)被旋翼的向下氣流加速形成氣霧流，直接增加了藥液霧滴對(duì)農(nóng)作物的穿透性，減少了農(nóng)藥飄失程度，覆蓋密度高、噴灑均勻，藥液沉積量和藥液覆蓋率都優(yōu)于常規(guī)施藥技術(shù)及大型有人駕駛飛機(jī);因而防治效果比較好，還可以減少農(nóng)藥對(duì)農(nóng)作物和土壤造成的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。1.3.3技術(shù)成熟，操作靈活，易于普及與傳統(tǒng)的人工和半機(jī)械化操作及有人駕駛飛機(jī)施藥相比，無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一是可以進(jìn)行其他技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的噴霧作業(yè)，如積水棉田、間作套種棉田或棉花生長(zhǎng)后期地而機(jī)械難以下地;而無(wú)人機(jī)可從空中進(jìn)行近地噴霧作業(yè)，既達(dá)到了防治效果，又避免了傷害農(nóng)作物。二是無(wú)人機(jī)不受地形和高度限制，不僅適用于平原地區(qū)，還適用于丘陵、山區(qū)、坡地等復(fù)雜地形的噴霧作業(yè);不僅適用于大而積作物田，而且對(duì)于我國(guó)當(dāng)前小而積、分散式的耕地具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。三是無(wú)人機(jī)采用垂直起降方式，無(wú)需建設(shè)航空站、跑道，操作人員容易掌握飛行技術(shù)，易于推廣應(yīng)用;采用GPS定位系統(tǒng)，可自主完成噴灑作業(yè)，并通過(guò)地而站的顯示界而，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴灑作業(yè)的進(jìn)展情況;無(wú)人機(jī)近地飛行，并可根據(jù)需要靈活調(diào)整飛行高度，可實(shí)現(xiàn)懸停;無(wú)人機(jī)重量輕、體積小，可實(shí)現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)移作業(yè)。四是無(wú)人機(jī)采用遠(yuǎn)距離遙控操作，做到了人機(jī)分離，避免了人工噴灑長(zhǎng)時(shí)間接觸農(nóng)藥，極大降低了作業(yè)人員農(nóng)藥中毒的風(fēng)險(xiǎn)。在現(xiàn)有的航空遙感領(lǐng)域中，已經(jīng)形成比較成熟的無(wú)人機(jī)航空遙感技術(shù)。無(wú)人機(jī)高空遙感多使用大載荷、長(zhǎng)航時(shí)的大型固定翼無(wú)人機(jī)。在此基礎(chǔ)上，為了精準(zhǔn)掌握城市局部地區(qū)的具體情況，可以利用飛行高度較低且行動(dòng)靈活的輕小型多旋翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行低空遙感測(cè)繪。通過(guò)相機(jī)等設(shè)備收集圖像、視頻等直觀信息。無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)更加適用于違章建筑監(jiān)管及城市環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。從現(xiàn)有的技術(shù)條件來(lái)看，城市土地資源調(diào)查有多種手段，包括常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、航空攝影與空間遙感技術(shù)等。其中空間遙感技術(shù)以其較高的空間視角為優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源勘測(cè)中。然而，由于目前的空間遙感技術(shù)主要利用衛(wèi)星及飛機(jī)進(jìn)行，一則受云層等環(huán)境條件影響，二則分辨率較低，其三費(fèi)用較高，因此在城市規(guī)劃中的應(yīng)用具有一定的局限性。近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐步完善及廣泛應(yīng)用，空間遙感技術(shù)的不足得到有效的彌補(bǔ)。1.4無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)市場(chǎng)前景以及制約因素1.4.1市場(chǎng)前景在我國(guó)機(jī)械中，無(wú)人直升機(jī)起步較晚，但依其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和作業(yè)特點(diǎn)，一經(jīng)推出便引起廣泛關(guān)注。它可以有效地實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離和人藥分離，安全、高效。隨著土地流轉(zhuǎn)的加快，新型農(nóng)業(yè)主體的崛起，都給無(wú)人機(jī)市場(chǎng)提供了有利條件，再加之對(duì)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的研究不斷加深，推廣的速度不斷加快，市場(chǎng)的認(rèn)知程度不斷提高，所以無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)前景非常廣闊，飛行必將占據(jù)主流市場(chǎng)，是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)農(nóng)業(yè)部網(wǎng)站采集的有關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)無(wú)人機(jī)需求規(guī)模如表1.1所示。表1.1無(wú)人機(jī)需求規(guī)模收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是按本地市場(chǎng)價(jià)10元/667m2計(jì)算。按病蟲(chóng)害防治面積預(yù)測(cè)市場(chǎng)需求:2013年我國(guó)防治面積為3.67億hm2。一架飛機(jī)1d按20hm2，平均10d一個(gè)作業(yè)周期，每架飛機(jī)可控200hm2。3.67億hm2÷200hm2/架=183萬(wàn)架。1.4.2制約因素就目前情況看，無(wú)人機(jī)市場(chǎng)逐漸升溫，前景也非?？春?，但還存在著一些制約因素沒(méi)有解決，直接制約了無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展。主要有以下幾個(gè)方面:①國(guó)家扶持政策不完善。由于無(wú)人機(jī)的售價(jià)大都在5萬(wàn)-20萬(wàn)元，再加上使用、維護(hù)、維修費(fèi)用，對(duì)一般農(nóng)戶來(lái)講是一筆不小的負(fù)擔(dān)。目前僅有幾個(gè)省份把無(wú)人機(jī)納入了購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼范圍。絕大多數(shù)省份的農(nóng)戶無(wú)法拿到補(bǔ)貼，因而購(gòu)機(jī)熱情不高。②服務(wù)滯后。由于無(wú)人機(jī)起步晚、發(fā)展快，造成無(wú)人機(jī)專業(yè)操作人員和服務(wù)人員數(shù)量嚴(yán)重不足，直接影響了無(wú)人機(jī)的推廣應(yīng)用。③行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全。到目前為止，我國(guó)對(duì)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造還沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量管理體系，導(dǎo)致市場(chǎng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不一、各自為政，質(zhì)量參差不起齊，也是影響市場(chǎng)推廣應(yīng)用的因素之一。④作業(yè)管理規(guī)范和監(jiān)管體系缺失。由于沒(méi)有無(wú)人機(jī)的飛行作業(yè)管理規(guī)范、作業(yè)人員的培訓(xùn)與資質(zhì)認(rèn)證體系以及航空的安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)等，因而產(chǎn)生了無(wú)人機(jī)怎樣管理、飛防大隊(duì)的合法身份以及適航空域等疑問(wèn)和疑慮，在某種程度上影響了市場(chǎng)推廣或者購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼。由此可見(jiàn)，一旦解決了上述制約因素，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)會(huì)很快做大做強(qiáng)，會(huì)使傳統(tǒng)的作業(yè)方式產(chǎn)生深刻的變革。1.5、農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展存在的問(wèn)題缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目前無(wú)人機(jī)機(jī)型多樣，但質(zhì)量參差不齊，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有效載荷低、續(xù)航能力差，耐用、實(shí)用性差，售后保障體系不健全、維護(hù)成本高。缺少熟練的操作手無(wú)人機(jī)操作難度大，操作不熟練易造成重噴、漏噴，或速度太快、防效不好，且存在墜落、炸機(jī)的安全隱患，目前成熟的無(wú)人機(jī)操作手還很缺乏。缺乏統(tǒng)一的操作規(guī)程無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)離作物高度1-6m，目前對(duì)作物噴灑的霧流最多可下穿0.8m，玉米、高粱、果樹(shù)等高桿作物下層養(yǎng)藥不好，影響防治效果;對(duì)小麥、水稻、谷子等低桿作物的飛防也缺少科學(xué)的效果評(píng)估。針對(duì)不同作物的飛防作業(yè)模式還處于試驗(yàn)階段，沒(méi)有統(tǒng)一的操作規(guī)程。適用的農(nóng)藥劑型少目前全國(guó)真止用于農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防的農(nóng)藥制劑還沒(méi)有登記生產(chǎn)，現(xiàn)有農(nóng)藥藥物分子粒徑和穩(wěn)定性都不適合用于航空噴藥。價(jià)格偏高，受眾群體小目前油動(dòng)無(wú)人機(jī)價(jià)格在20萬(wàn)元左右，電動(dòng)無(wú)人機(jī)價(jià)格近9萬(wàn)元，如果沒(méi)有財(cái)政補(bǔ)貼、全部自費(fèi)，服務(wù)組織投入成木太高，與飛防收益相比沒(méi)有盈利的空間。第二章無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)的應(yīng)用2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)及要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。具體要求如下:(1)控制無(wú)人機(jī)飛行高度，航速，傾斜角度等;(2)調(diào)整農(nóng)藥噴灑量，噴灑速率等;(3)將無(wú)人機(jī)周圍環(huán)境的反饋量返回控制臺(tái)，并將控制臺(tái)處理數(shù)據(jù)交給無(wú)人機(jī)形成系統(tǒng)通信;(4)無(wú)人機(jī)可以切換模式，如自穩(wěn)，定高定點(diǎn)懸停繞圈自動(dòng)等模式。無(wú)人飛行器由于機(jī)體輕盈，容易受到周圍環(huán)境的干擾，導(dǎo)致飛行事故。所以通過(guò)控制臺(tái)接受飛行環(huán)境數(shù)據(jù)，用以調(diào)整飛行姿態(tài)?？筛淖兡Ｊ?，以應(yīng)對(duì)各種不同噴灑環(huán)境，比如定高定點(diǎn)模式，可以使飛行器在同一平面上飛行或某一固定點(diǎn)懸停;繞圈模式可以使飛行器在一個(gè)圓周上飛行;自動(dòng)模式則是可以按照控制臺(tái)預(yù)設(shè)飛行計(jì)劃飛行。圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.2硬件部分2.2.1飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)飛行控制部分使用的是3DR公司生產(chǎn)的PIX飛行控制器，硬件部分如圖2-2所示。MCU采用STM32F4,該控制器具有多達(dá)2MB的FLASH存儲(chǔ)器，256KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及串口總線，12位ADC等豐富資源。飛控可以擁有14路PWM。傳感器采用ST公司小型L3GD20H16bit陀螺芯片，LSM303D14bit加速度/磁場(chǎng)芯片以及MEAS公司MS5611氣壓芯片。圖2-2飛行控制硬件部分L3GD20H是一個(gè)三軸角速度傳感器，特點(diǎn)是功率低。它含有一個(gè)傳感元件與一個(gè)IC接口，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)接口與外界環(huán)境檢測(cè)到的角速度進(jìn)行通信。使用的是CMOS設(shè)計(jì)工藝，是一種高水平集成元件，通過(guò)修正電路，根據(jù)特性制造IC接口以更好地匹配傳感元件。L3GD20H為了用戶能夠測(cè)量貸款速率，配備了滿刻度的±245/±500/±2000dps。其可操作溫度在零下40oC至零上85oC之間，采用LGA封裝。LSM303D上集成了三軸加速度傳感器和三軸磁感應(yīng)傳感器，芯片尺寸小，線勝加速度的測(cè)量范圍在±2G到±16G之間，磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)試范圍從±1.3Gs到±8Gs之間，量程可以自行選擇。芯片在計(jì)算能力上較為精確，功耗較低，芯片內(nèi)置提供了高速與低速兩種I2C串行信方式。2.2.2硬件電路模塊電機(jī)電機(jī)采用了戰(zhàn)神MX3508，專為多旋翼設(shè)計(jì)的無(wú)刷電機(jī)，扁平設(shè)計(jì)，多槽極外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)，扭矩大，效率高。電機(jī)直徑:42mm，電機(jī)長(zhǎng)度(無(wú)軸):24mm，定子長(zhǎng)度:35mm，定子長(zhǎng)度:8mm，軸:4mm，重量:90，電池:3-6Cells，空載電流:0.3A，圖2-3為電機(jī)實(shí)物圖。圖2-3電機(jī)實(shí)物圖無(wú)刷電調(diào)由于采用了無(wú)刷電機(jī)，使用了好盈樂(lè)天40A的電調(diào)，油門響應(yīng)速度快，可支持刷新率高達(dá)621Hz的油門信號(hào)，兼容各種飛控，持續(xù)輸出電流40安，重量26克。好盈樂(lè)天40A電調(diào)內(nèi)部使用了NCP5106B芯片，是NMOS全橋高低端驅(qū)動(dòng)器，其示意圖如圖2.1所示。NMOS低端驅(qū)動(dòng)，即根據(jù)NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)源極接地時(shí)，只要柵極電壓達(dá)到4V左右就可以導(dǎo)通了。當(dāng)Vgs小于一定值，也會(huì)導(dǎo)通，即為NMOS高端驅(qū)動(dòng)，兩種驅(qū)動(dòng)方式可以更好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。圖2-4為好盈樂(lè)天40A電調(diào)內(nèi)部構(gòu)造原理圖。圖2-4電調(diào)內(nèi)部構(gòu)造原理圖電源及監(jiān)控電路無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)需要3.3V,1.8V,1.2V，等多種工作電壓這些電壓利用高性能的專用電源模塊來(lái)產(chǎn)生為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的監(jiān)控，采用了Maxim公司的微型電源監(jiān)控芯片實(shí)現(xiàn)工作電壓的監(jiān)控當(dāng)電壓低于一定門限值時(shí)，監(jiān)控芯片會(huì)發(fā)出相應(yīng)的復(fù)位信號(hào)促使整個(gè)系統(tǒng)重啟。2.2.3水泵及噴桿為了噴灑農(nóng)藥，要采取大功率水泵，保證噴灑壓力。還要保證耗電量，以保持長(zhǎng)時(shí)間噴灑，為此我們選擇了大功率的洗車泵，壓力在0.5-0.6MPa，流量4L-4.8L，電壓24V，電流2.5A，滿足選擇要求，并且體積較小、重量較輕，方便于安裝在無(wú)人飛行器上。噴桿既要滿足噴灑量的需求，也要與水泵相匹配，并且結(jié)實(shí)耐用，方便安裝于飛行器上。于是我們選用了不銹鋼的四噴頭噴桿，可以進(jìn)行霧狀噴灑，噴灑范圍大。圖2-5為噴桿示意圖。圖2-5噴桿2.3軟件部分軟件部分使用的是德國(guó)KEIL公司研發(fā)的MDK開(kāi)發(fā)工具。系統(tǒng)由STM32F4微型控制器讀取外部傳感器傳入信息，解讀姿態(tài)角，以姿態(tài)角與控制信息綜合解算，傳送給六個(gè)無(wú)刷電機(jī)，完成六軸無(wú)人飛行器的飛行控制。其中六軸無(wú)人飛行器的姿態(tài)角采用四元素方法獲得，在打開(kāi)電源正常工作的情況下，角度誤差控制在2%以內(nèi)，基本滿足控制需求。軟件流程圖如圖2-6所示。圖2-6軟件流程圖第三章無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在安陽(yáng)地區(qū)主要農(nóng)作物上的應(yīng)用前景分析運(yùn)用無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)生產(chǎn)出的農(nóng)用無(wú)人機(jī)作為農(nóng)作物病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治的一種新型工具，在安陽(yáng)市步入了規(guī)模化飛防的初始階段，2016年上半年，安陽(yáng)市農(nóng)田有30架使用飛防技術(shù)的無(wú)人機(jī)開(kāi)展飛防作業(yè)2633.3hm2。雖然當(dāng)前存在不足，但它無(wú)疑是未來(lái)解決農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、實(shí)現(xiàn)機(jī)械現(xiàn)代化、農(nóng)藥減量使用和農(nóng)作物病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治的重要手段。在目前限制因素很多的情況下，有關(guān)部門應(yīng)加大農(nóng)用無(wú)人機(jī)的規(guī)范、引導(dǎo)和推廣，推進(jìn)農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防的健康有序發(fā)展。近兩年，農(nóng)用無(wú)人機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)在安陽(yáng)市日間地頭，作為農(nóng)作物病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治的一種新型工具開(kāi)展飛機(jī)防治，引起了有關(guān)各方而的極大關(guān)注和期待。尤其是今年，農(nóng)用無(wú)人機(jī)在小麥“一噴三防”中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，有力提升了安陽(yáng)市專業(yè)化服務(wù)組織的實(shí)力，也標(biāo)志養(yǎng)安陽(yáng)市農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防進(jìn)入了農(nóng)日規(guī)?；w防的初始階段。3.1安陽(yáng)市農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防服務(wù)現(xiàn)狀2016年上半年，全市多個(gè)農(nóng)業(yè)專業(yè)化服務(wù)組織購(gòu)置16架無(wú)人機(jī)，加上2014,2015年服務(wù)組織和種植大戶購(gòu)買的5架無(wú)人機(jī)，全市保有無(wú)人機(jī)21架，機(jī)型有3WQF120-12,3WQF80-10,3WCG8-10,QF80-10等。上半年開(kāi)展飛防作業(yè)2633.3hm2，并首次引入農(nóng)飛客進(jìn)行了小麥“一噴三防”飛防作業(yè)。目前，安陽(yáng)市農(nóng)用無(wú)人機(jī)作業(yè)模式有四種:一是種植大戶購(gòu)買自用，占總作業(yè)而積的2.1%;二是專業(yè)服務(wù)組織飛防作業(yè)，占總作業(yè)而積的82.8%;三是無(wú)人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)成立的服務(wù)組織飛防作業(yè)，占總作業(yè)而積的3.1%;四是請(qǐng)外地農(nóng)業(yè)服務(wù)組織飛防作業(yè)，占總作業(yè)而積的12%。飛防的作物有小麥、玉米、谷子、蔬菜、果樹(shù)，每畝作業(yè)成木15-20元，其中作業(yè)服務(wù)費(fèi)10元，作業(yè)地形為平地及丘陵。3.2農(nóng)用無(wú)人機(jī)在安陽(yáng)地區(qū)實(shí)施可行性分析作業(yè)高效、安全目前市場(chǎng)上油動(dòng)無(wú)人機(jī)載藥量在10-20kg左右，平均每天可噴防33hm2;電動(dòng)無(wú)人機(jī)載藥量在5-10kg之間，平均每天作業(yè)13.3hm2，無(wú)人機(jī)飛防的效率是傳統(tǒng)人工的10-30倍，同時(shí)遙控操作、遠(yuǎn)離農(nóng)藥保障了作業(yè)者安全。不受地理?xiàng)l件和作物等作業(yè)環(huán)境制約安陽(yáng)市地理?xiàng)l件為“五山四嶺一分川”，山地、丘陵等旱地而積是平川水澆地的3.6倍，作物種類多、雜。無(wú)人機(jī)具有垂直起降、遠(yuǎn)距離遙控操作、重量輕、攜帶方便等特點(diǎn)，解決了以往山區(qū)、丘陵、水稻田等特殊耕地環(huán)境和玉米、果樹(shù)等高桿作物打藥不便的困難。提高農(nóng)藥利用率。無(wú)人機(jī)采用超低量噴霧技術(shù)，下壓風(fēng)場(chǎng)有助于農(nóng)藥穿透、覆蓋作物叫片止反而及根部，有效提高了農(nóng)藥利用率，可以減少40%的農(nóng)藥使用量。降低農(nóng)業(yè)企業(yè)生產(chǎn)成木至2015年底，全市農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)面積1.5.2萬(wàn)hm2，占耕地面積的35.2%。流轉(zhuǎn)土地的龍頭企業(yè)和種植大戶的農(nóng)田內(nèi)包括除草、病蟲(chóng)害防治等，用工投入不斷增加，費(fèi)用沉重。無(wú)人機(jī)的使用可有效減少農(nóng)業(yè)園區(qū)的用工投入，降低生產(chǎn)成本。3.3對(duì)安陽(yáng)地區(qū)無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)發(fā)展的對(duì)策雖然當(dāng)前農(nóng)用無(wú)人機(jī)還有很多不足，但它無(wú)疑是今后全國(guó)實(shí)施農(nóng)作物病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治和農(nóng)藥減量使用的重要手段。不但可緩解農(nóng)村勞動(dòng)力短缺的困境，也是突發(fā)性病蟲(chóng)害應(yīng)急防治的需要，會(huì)給整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變帶來(lái)一股巨大的推動(dòng)力。在目前限制因素很多的情祝下，建議有關(guān)部門加大農(nóng)用無(wú)人機(jī)的科學(xué)引導(dǎo)和推廣，推進(jìn)農(nóng)用無(wú)人機(jī)飛防的健康有序發(fā)展。有關(guān)部門要加快制定統(tǒng)一的無(wú)人機(jī)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程和飛防保險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn);生產(chǎn)企業(yè)要進(jìn)一步提升無(wú)人機(jī)質(zhì)量、有效載荷、續(xù)航能力，加強(qiáng)售后服務(wù)，降低維修成木;要加大對(duì)無(wú)人機(jī)操作手的監(jiān)管力度。提高操作手的準(zhǔn)入門檻、加大培訓(xùn)力度、提高飛防作業(yè)水平;農(nóng)用無(wú)人機(jī)行業(yè)要加強(qiáng)聯(lián)合，從無(wú)人機(jī)、操作手、農(nóng)藥、作物、防效等多方而開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，及早完善不同作物、不同病蟲(chóng)害、不同農(nóng)藥、不同時(shí)期、不同地形條件下飛防的操作模式;農(nóng)藥企業(yè)要加快無(wú)人機(jī)飛防配套農(nóng)藥的研發(fā)力度;國(guó)家應(yīng)加大對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)發(fā)展的支持力度，建議中央、省財(cái)政的更多涉農(nóng)補(bǔ)助資金向?qū)I(yè)化服務(wù)組織和種糧大戶開(kāi)展無(wú)人機(jī)飛防傾斜。第四章結(jié)語(yǔ)隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展逐漸趨于集約化、精準(zhǔn)化和智能化，應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛防作業(yè)具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。無(wú)人機(jī)因工作效率高、勞動(dòng)力投人成本低等特點(diǎn)，在農(nóng)情監(jiān)測(cè)、信息采集和作業(yè)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)提供了強(qiáng)大的助力。無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)在我國(guó)雖然取得很大進(jìn)步，推廣的速度也越來(lái)越快，但仍然面臨一些問(wèn)題。一是載藥量太少，續(xù)航能力不足，添加藥液頻繁，在一定程度上影響作業(yè)效率;二是作業(yè)精準(zhǔn)度相對(duì)較差，操作無(wú)人機(jī)的技術(shù)人員少和還有待于培訓(xùn);三是無(wú)人機(jī)售后服務(wù)和購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策欠缺。隨著無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)推廣，相關(guān)部門應(yīng)該制定對(duì)農(nóng)民購(gòu)買無(wú)人機(jī)享有補(bǔ)貼的相關(guān)政策。同時(shí)還要完善售后服務(wù)和相關(guān)配套服務(wù)，維修、保險(xiǎn)也應(yīng)該更加完善。綜上所述，無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)必將加速病蟲(chóng)害防治的進(jìn)程，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。致謝時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)生涯即將結(jié)束，論文的書(shū)寫也接近尾聲。本論文在吳秋芳導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成。在此，我對(duì)吳老師表示衷心的感謝。整個(gè)論文寫作過(guò)程中，吳老師給了我莫大的幫助。從題目的確定，思路的分析，提綱的擬定，結(jié)構(gòu)規(guī)劃，文獻(xiàn)的查閱以及書(shū)寫過(guò)程，都是和吳老師進(jìn)行商榷后嚴(yán)格按照要求完成。她熱衷于科學(xué)研究、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、廣博的知識(shí)使我受益匪淺；她寬以待人、誨人不倦的高尚師德，使我耳濡目染，終生難忘。在此我特別要向她表示我最真摯的謝意，由衷感謝吳老師對(duì)我的培養(yǎng)和教導(dǎo)。在這里，我還要感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助。大學(xué)的四年里，幫助了我的生活，教會(huì)了我很多知識(shí)，使我明白的很多為人處世的道理。在你們的關(guān)心和幫助下，讓一個(gè)初出家門，遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，帶著好奇和迷茫來(lái)到安陽(yáng)工學(xué)院，傻傻仰望校門的懵懂少年健康成長(zhǎng)，順利完