農(nóng)用無人機(jī)為農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀

文/薛新宇 孔偉 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所

農(nóng)用無人機(jī)是自動(dòng)化控制技術(shù)、復(fù)合材料技術(shù)、精密制造技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)晶。在農(nóng)業(yè)航空技術(shù)方面的研究熱點(diǎn)主要有圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)、變量噴灑系統(tǒng)及多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。近年來，我國(guó)在無人機(jī)的施藥關(guān)鍵技術(shù)上，尤其是在無人機(jī)航空噴灑系統(tǒng)、低空低量噴灑、遠(yuǎn)程控制施藥及低空變量噴藥系統(tǒng)等技術(shù)上展開了相關(guān)研究。為提高農(nóng)藥有效利用率、減少作物農(nóng)藥殘留危害和保護(hù)施藥地區(qū)周邊環(huán)境，精準(zhǔn)施藥技術(shù)成為重中之重。

隨著全球新冠肺炎疫情的流行蔓延，農(nóng)用無人機(jī)從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具變成了防疫消殺的“神器”，那些通常在地里出現(xiàn)、保護(hù)莊稼的飛手，搖身一變，成了城鎮(zhèn)防疫消殺的能手。疫情防控期間，無人機(jī)對(duì)我國(guó)的防疫復(fù)工起到了至關(guān)重要的作用。

消殺防疫 農(nóng)用無人機(jī)顯身手

農(nóng)用無人機(jī)在空中噴灑消毒有著高效、持效、隔離式消毒、人藥分離、全自主作業(yè)的特點(diǎn)，能夠解決各地農(nóng)村、城鎮(zhèn)社區(qū)存在的消毒設(shè)備缺乏、人手不足等問題。無人機(jī)施藥采用低量或超低量噴灑方式，可減少藥劑使用量20%以上，節(jié)約90%的用水量，這在很大程度上降低了資源成本。

自山東省青島市開發(fā)區(qū)前八里村出現(xiàn)疫情感染情況后，極飛科技有限公司就積極響應(yīng)當(dāng)?shù)卣?hào)召，利用農(nóng)業(yè)無人機(jī)積極投入防控區(qū)的病毒消殺工作中。 滿載20公斤消毒液的極飛XP 2020款農(nóng)業(yè)無人機(jī)，如大鵬展翅般直奔作業(yè)規(guī)劃區(qū)域展開全自主精準(zhǔn)消殺作業(yè)，不留死角盲區(qū)，1小時(shí)不到，就為全村完成了噴灑消毒任務(wù)。據(jù)了解，為了保證噴灑效果，此次無人機(jī)消毒特地加大了消毒液配比濃度，飛行速度每秒5.5米、噴幅5米、高度25米、藥量1000毫升左右。山東國(guó)本農(nóng)業(yè)服務(wù)有限公司總經(jīng)理表示，一架農(nóng)業(yè)無人機(jī)每天至少可為1800畝街道、小區(qū)、農(nóng)莊進(jìn)行消毒噴灑，效率是人工噴灑的5倍以上。疫情發(fā)生后，該公司配合地方每天無償為村莊噴灑消毒液，為平安度過疫情貢獻(xiàn)力量。

隨著疫情的警報(bào)越拉越響，身在黃岡的朱貝貝在家琢磨了半晌，終于鼓起勇氣向村干部提議，使用無人機(jī)給村里灑消毒藥水。因?yàn)樵诖迩f打藥不同于在農(nóng)田打藥，村頭樹木、電線錯(cuò)綜復(fù)雜，怕無人機(jī)撞上樹枝子之后，掉下來砸傷人?！稗r(nóng)業(yè)無人機(jī)給農(nóng)作物打藥時(shí)，飛行高度在兩米左右，而執(zhí)行消毒防疫任務(wù)的飛行高度是十幾米。無人機(jī)自帶下壓風(fēng)場(chǎng)，控制藥液落地方向。為了防止藥液飄移，需要將藥液顆粒大小調(diào)整到220微米，大顆粒不易被自然風(fēng)吹走?！敝熵愗愓f道。

得益于變量霧化噴灑系統(tǒng)，其能將藥液霧化自由調(diào)節(jié)成霧徑85μm～550μm的微粒，讓消毒液體充分和空氣病菌載體接觸，從而達(dá)到更好的消毒防疫效果。

同時(shí)，這場(chǎng)義務(wù)行動(dòng)讓更多村民接觸到了先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)，也讓更多用戶明白了農(nóng)業(yè)無人機(jī)不僅可以給農(nóng)作物打藥，還可以用來為村鎮(zhèn)居民進(jìn)行日常消毒噴灑，在保障糧食生產(chǎn)安全的同時(shí)，保護(hù)人們健康生活。

全國(guó)累計(jì)有超過5000架農(nóng)用無人機(jī)參與了義務(wù)消殺行動(dòng)，在28個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）完成了15.31億平方米的防疫消殺服務(wù)。

而在無人機(jī)的助力下，我國(guó)疫情防控也卓有成效，越來越多國(guó)家開始“抄作業(yè)”。比如處于全球疫區(qū)的歐洲各國(guó)便基本都已經(jīng)在使用無人機(jī)進(jìn)行喊話防疫，意大利等國(guó)家更是將我國(guó)經(jīng)驗(yàn)與措施照單全收。無人機(jī)消殺防疫，讓更多人見證了科技向善的力量。

自南到北 保糧抗疫兩不誤

今年以來，受新冠肺炎疫情等因素影響，糧食安全問題熱度不減。為了保證糧食安全，項(xiàng)目參加企業(yè)迅速推出了集成新研發(fā)的核心技術(shù)和輔助作業(yè)部件農(nóng)用無人機(jī)產(chǎn)品，其智能化水平、續(xù)航時(shí)間和載藥量等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)越，性能明顯優(yōu)于市場(chǎng)同類產(chǎn)品。

3月初，北方的冬小麥已經(jīng)開始返青，正是除草和控旺、促弱轉(zhuǎn)壯的關(guān)鍵時(shí)期。河南滎陽的李杰，也正忙著給其合作社承包的10萬畝小麥?zhǔn)┧?、除草。他的合作社?0架極飛農(nóng)業(yè)無人機(jī)，一天至少可以噴灑6000畝冬小麥，10萬畝差不多半個(gè)月就可全部完成?！叭绻@些工作全部由人工去做，不僅成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、易錯(cuò)過農(nóng)時(shí)，而且還不夠精準(zhǔn)，造成農(nóng)藥浪費(fèi)和殘留，但使用植保無人機(jī)，一切就簡(jiǎn)單多了?！痹诶罱芸磥?，植保無人機(jī)不僅解決了勞動(dòng)力緊缺、農(nóng)藥殘留問題，還幫助農(nóng)民從耗時(shí)耗工的農(nóng)活中解脫出來，避免農(nóng)藥中毒。

植保無人機(jī)云平臺(tái)

受疫情影響，農(nóng)戶活動(dòng)范圍有限，但農(nóng)活不等人，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)緊急開展農(nóng)用植保無人機(jī)線上培訓(xùn)教程，通過網(wǎng)絡(luò)直播、微信平臺(tái)等方式開展幫扶指導(dǎo)活動(dòng)，切實(shí)解決農(nóng)機(jī)合作社或種田大戶在春耕備耕中遇到的困難和問題。極飛、安陽全豐等公司推出無接觸種地服務(wù)，幫助農(nóng)戶解決了這個(gè)大難題。通過手機(jī)接單，確定需要噴灑農(nóng)藥的田塊、面積，設(shè)置好航線，無人機(jī)就能進(jìn)行噴灑作業(yè)了。通過無人機(jī)的管理后臺(tái)，農(nóng)戶可以一目了然地看到無人機(jī)作業(yè)情況，無需到場(chǎng)，通過智能手機(jī)解決春耕工作，農(nóng)戶不僅少操心、不跑腿，無接觸也很安全。

農(nóng)諺講：“七月十五定旱澇，八月十五定收成。”今年夏季南方洪澇影響糧食生產(chǎn)，夏糧收購(gòu)量與去年同期相比減少，再次讓人們關(guān)注糧食安全。

2020年8月8日上午，河南滑縣26000畝玉米中后期病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治工作在滑縣牛莊村正式啟動(dòng)。由于今年夏季氣溫持續(xù)偏高、連續(xù)出現(xiàn)陰雨天氣，作物病蟲害較易發(fā)生。為使玉米病蟲害得到及時(shí)有效的防治，全豐航空派出24架植保無人機(jī)，24名飛手，在5天之內(nèi)完成，與病蟲害搶時(shí)間。農(nóng)用無人機(jī)集成的自動(dòng)規(guī)劃航線、全程自主飛行、厘米級(jí)作業(yè)航跡精度、大數(shù)據(jù)監(jiān)控、仿地飛行、自主避障等功能，大幅提高了施藥效率，提升了重大病蟲害應(yīng)急防控能力，成功實(shí)現(xiàn)了本次規(guī)模化統(tǒng)防統(tǒng)治作業(yè)。“植保無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了每日作業(yè)能力從百畝向千畝的轉(zhuǎn)變?！卑碴柸S航空植?？萍加邢薰径麻L(zhǎng)王志國(guó)說。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在江蘇、河南、新疆、江西等全國(guó)20余省市開展了植保作業(yè)生產(chǎn)考核，考核對(duì)象包括平原、丘陵、山地等不同作業(yè)環(huán)境，以及水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、柑橘、蘋果、茶葉等不同作物，結(jié)果表明，農(nóng)用無人機(jī)植保作業(yè)可提升防治效果10%，節(jié)藥20%，農(nóng)藥有效利用率提升30%。

湖南武岡、海南三亞、江蘇鹽城等地開展了雜交水稻輔助授粉生產(chǎn)考核試驗(yàn)，結(jié)果顯示，農(nóng)用無人機(jī)輔助授粉結(jié)實(shí)率達(dá)82%，明顯優(yōu)于70%的人工授粉效果。

專項(xiàng)護(hù)航 搶占農(nóng)業(yè)科技制高點(diǎn)

為建立農(nóng)業(yè)航空作業(yè)裝備技術(shù)體系，提高我國(guó)農(nóng)用航空作業(yè)水平，“十三五”期間，科技部立項(xiàng)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目— 農(nóng)用航空作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研發(fā)，瞄準(zhǔn)高效、精準(zhǔn)、環(huán)保和多功能的總體目標(biāo)，農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝融合，突破關(guān)鍵技術(shù)，集成智能化附屬部件，形成了適合我國(guó)不同區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式和地貌特點(diǎn)的高效農(nóng)用無人機(jī)系統(tǒng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后突破了農(nóng)用無人機(jī)田間自主避障、超低空高穩(wěn)定仿地飛行控制、機(jī)載多源信息探測(cè)、多機(jī)協(xié)同作業(yè)、一體化操控、能源載荷匹配、遠(yuǎn)程監(jiān)管等多項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了農(nóng)用無人機(jī)精準(zhǔn)施藥裝置、高效輔助授粉裝置、低空遙感裝置等智能化附屬作業(yè)部件和農(nóng)業(yè)專用飛行控制系統(tǒng)，優(yōu)化和增壽了無人機(jī)平臺(tái)關(guān)鍵重要零部件，集成創(chuàng)制了適合我國(guó)不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)經(jīng)營(yíng)模式和地貌特點(diǎn)的系列化農(nóng)用無人機(jī)產(chǎn)品。自項(xiàng)目執(zhí)行以來，我國(guó)載荷5升以上的農(nóng)用無人機(jī)保有量由4869臺(tái)提升至30000臺(tái)，居世界第一位；年作業(yè)面積從1千萬畝次增長(zhǎng)至3.2億畝次；并催生了大量農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)組織，吸引了大批青年務(wù)工人員返鄉(xiāng)就業(yè)，已形成具有中國(guó)特色的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

廣闊天地，大有作為。中國(guó)農(nóng)業(yè)新技術(shù)立足我國(guó)國(guó)情，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的同時(shí)，加快創(chuàng)新步伐，努力搶占世界農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，向全球輸出中國(guó)農(nóng)業(yè)科技，推動(dòng)全人類安全、健康、可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)在全球20多個(gè)國(guó)家落地生根，創(chuàng)造了直接經(jīng)濟(jì)效益，具有很高的國(guó)際影響力。中國(guó)用最先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科技為世界農(nóng)民再創(chuàng)豐收！