我國(guó)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的發(fā)展近況

蔡?hào)|明，杜穎軍，薛永增，楊永軍，任忠哲，劉海軍，劉會(huì)學(xué)，朱榮科

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)場(chǎng)站管理中心，陜西 楊陵 712100；2.楊凌培源生態(tài)農(nóng)林發(fā)展有限公司，陜西 楊凌 712100)

擁有14億人口的大國(guó)吃飯問題是最基本的民生問題，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)始終是我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展的最基本保證。自建國(guó)以來農(nóng)業(yè)工作在黨中央和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視下取得了輝煌的成績(jī)，不僅逐步解決了全國(guó)人民的溫飽問題，而且糧食生產(chǎn)連年豐收并庫存有余，為我國(guó)整體國(guó)力快速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。“一噴三防”指防病蟲、防干熱風(fēng)、防倒伏，是我國(guó)北方冬小麥春季管理的最重要環(huán)節(jié)，此項(xiàng)工作直接影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，而多年來我國(guó)“一噴三防”一直使用人工噴霧器，導(dǎo)致工作效率低防治效果差，嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)。為改變這一現(xiàn)狀，西北農(nóng)林科技大學(xué)場(chǎng)站管理中心自2019年開始，與楊凌培源生態(tài)農(nóng)林發(fā)展有限公司合作，在農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域率先使用最新型大疆T 20植保無人機(jī)開展大面積“一噴三防”工作，調(diào)查結(jié)果顯示，蚜蟲紅蜘蛛被快速殺滅，銹病白粉病赤霉病得到有效防治，表明使用大疆T 20植保無人機(jī)防治效果良好。

1 大疆T 20植保無人機(jī)介紹

大疆是我國(guó)無人機(jī)的杰出代表，面對(duì)國(guó)內(nèi)近1.2億hm2耕地的植保需求，大疆研發(fā)出最新一代產(chǎn)品T 20，T 20是T系列的最新型號(hào)，較前期的MG系列各項(xiàng)性能指標(biāo)均有大幅提升。T 20配置全向避障雷達(dá)，其采用點(diǎn)云成像，除了能360度感知農(nóng)田障礙物并自動(dòng)繞障外，還可實(shí)現(xiàn)定高作業(yè)，且運(yùn)作不受環(huán)境光線及塵土影響，可為全天候作業(yè)提供技術(shù)保障。此外，T 20對(duì)噴灑模塊也進(jìn)行了相應(yīng)地優(yōu)化，使得噴灑流量、有效噴幅和噴灑霧滴的均勻度均有提升，保證了藥液噴灑毫秒級(jí)啟停。

1.1 飛行技術(shù)參數(shù)

大疆植保無人機(jī)飛行技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 大疆植保無人機(jī)T 20飛行技術(shù)參數(shù)

1.2 噴灑系統(tǒng)性能指標(biāo)(見表2)

表2 大疆植保無人機(jī)T 20噴灑系統(tǒng)性能指標(biāo)

2 大疆T 20植保無人機(jī)的超前設(shè)計(jì)

2.1 四通道電磁流量計(jì)

單通道流量計(jì)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)總體流量的控制，但是卻不能細(xì)化控制到各個(gè)分管路，有可能導(dǎo)致噴灑不均勻。四通道電磁流量計(jì)將流量控制精準(zhǔn)到每一個(gè)管路，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)分管路的流量統(tǒng)一噴灑均勻。

2.2 提高電池的放電倍率及壽命

鋰電池是植保無人機(jī)的重要組成部分，T 20電池能夠達(dá)到600次的保內(nèi)循環(huán)，這是MG系列的3倍。另外，T 20將放電倍率由7 C提升到9 C，放電電流增加近36 A，這將減少電池散熱，提高循環(huán)使用頻率。

2.3 四通道2 600 W充電器

T 20的鋰電池為3.5 C倍率充電電芯，所以能夠支持大電流快速充電，無須強(qiáng)調(diào)慢充，可全程使用快充。

2.4 電磁排氣閥

T 20采用電磁排氣閥能夠降低操作者的工作強(qiáng)度并減少農(nóng)藥浪費(fèi)，當(dāng)排氣閥失效時(shí)可手動(dòng)擰開。

3 大疆T 20植保無人機(jī)的升級(jí)功能

3.1 AB點(diǎn)功能

T 20無人機(jī)通過重設(shè)AB點(diǎn)的方式，能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜田塊，方便在小塊田區(qū)域作業(yè)。同時(shí)大疆農(nóng)業(yè)APP進(jìn)行了更新，界面更簡(jiǎn)潔，操作難度大大降低。

3.2 自動(dòng)繞障功能

T 20采用數(shù)字全向雷達(dá)，能夠發(fā)現(xiàn)橫向障礙物，所以繞障更智能。同時(shí)繞障不需要再轉(zhuǎn)機(jī)頭，作業(yè)效率得到提升(見圖2)。

3.3 高精度RTK定位

T 20增加了遙控器RTK高精度定位模塊，能夠免去糾正偏移操作提高作業(yè)精度。在偏遠(yuǎn)地區(qū)如果沒有網(wǎng)絡(luò)RTK信號(hào)，還可以切換為GNSS信號(hào)正常作業(yè)。

4 大疆T 20植保無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 折疊后體積小

大疆T 20植保無人機(jī)，最大軸距1 883 mm，機(jī)臂和槳葉全開時(shí)體積為，2 509 mm×2 213 mm×732 mm，折疊后減少75%，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

4.2 操作簡(jiǎn)單

T 20配備先進(jìn)的導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可以通過地面基站或筆記本電腦設(shè)計(jì)飛行路線自主飛行，操作非常簡(jiǎn)單。

4.3 高效作業(yè)

大疆T 20植保無人機(jī)的工作效率，大約是大疆MG系列的1.5倍、大疆T 16的1.2倍。在連片大田區(qū)域連續(xù)作業(yè)，協(xié)作良好時(shí)可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)12 hm2的作業(yè)效率，一般情況下一天可噴灑20～33 hm2。

4.4 良好的防護(hù)性能

T 20核心部件為IP 67防護(hù)等級(jí)可直接用水洗，這大大簡(jiǎn)化了飛機(jī)清洗的流程，減輕了無人機(jī)后勤保障的工作壓力。

4.5 安全可靠

T 20延續(xù)了大疆植保無人機(jī)安全可靠的設(shè)計(jì)理念，采用數(shù)字全向雷達(dá)，避免了橫向盲區(qū)；整機(jī)標(biāo)配FPV(第一人稱視角)畫面，可使操作者快速發(fā)現(xiàn)無人機(jī)前方的障礙物以及人員；T 20采用六軸設(shè)計(jì)，在其中一軸出現(xiàn)動(dòng)力缺失時(shí)依然能夠保障飛行安全。

4.6 噴施均勻

T 20旋翼向下強(qiáng)勁的氣流不斷的在翻動(dòng)和搖晃小麥，并形成一個(gè)紊流區(qū)，可以將農(nóng)藥均勻的噴施到小麥葉片的背面和基部，較前期產(chǎn)品有較大改觀。

4.7 霧化效果好

大疆T 20植保無人機(jī)采用超細(xì)霧狀噴灑設(shè)計(jì)，霧化效果好。容易透過小麥絨毛的表面形成一層農(nóng)藥膜，從而均勻有效的防治病蟲。

5 小 結(jié)

與大疆T系列和MG系列等前期產(chǎn)品的噴灑效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大疆T 20植保無人機(jī)灑效果良好并有大幅提升。由于大疆T 20植保無人機(jī)配備了先進(jìn)的全向數(shù)字雷達(dá)，延續(xù)了大疆植保無人機(jī)一貫的卓越性能，因此不僅可以勝任小麥的“一噴三防”工作，還能為稻田、菜園、果園、梯田等多種作物在復(fù)雜地形實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)作業(yè)。大疆T 20植保無人機(jī)將依靠其強(qiáng)大可靠的性能，引領(lǐng)我國(guó)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)的發(fā)展方向。

6 展 望

世界上第一架無人機(jī)誕生于20世紀(jì)初，在上世紀(jì)50年代后有了較大的發(fā)展，我國(guó)20世紀(jì)70年代開始自主研制無人機(jī)，到上世紀(jì)70年代末無人機(jī)主要用作靶機(jī)供地面防空部隊(duì)訓(xùn)練使用。目前我國(guó)無人機(jī)發(fā)展較快，主要集中在應(yīng)急救援、環(huán)境檢測(cè)、電力巡線、航拍測(cè)繪、農(nóng)業(yè)植保等民用領(lǐng)域，從事無人機(jī)行業(yè)的單位有300多家，形成配套齊全的研發(fā)、制造、銷售和服務(wù)體系的有160家左右，投入使用的無人機(jī)機(jī)型有百余種。隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，以及各種新技術(shù)新方法的出現(xiàn)，面對(duì)越來越多人類無法勝任的高難度、高密度、高風(fēng)險(xiǎn)、高污染和高含量的工作，不難想象無人機(jī)未來將在諸多領(lǐng)域發(fā)揮其不可替代的巨大作用。