植保無人飛機(jī)應(yīng)用于丘陵山區(qū)適用性分析

蘭朝美

（云南省文山壯族苗族自治州農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站，云南 文山 663099）

引言

植保無人飛機(jī)，是應(yīng)用于農(nóng)林植物保護(hù)作業(yè)的無人駕駛飛機(jī)，通過地面遙控或?qū)Ш斤w控，來實(shí)現(xiàn)噴灑作業(yè)等工作。近年來，在我國的飛速發(fā)展，已為我國農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來了許多便捷，有效減少了人工勞動(dòng)力投入，尤其在丘陵山區(qū)地區(qū)，交通不便，人煙稀少，普通地面機(jī)械難以進(jìn)入作業(yè)，導(dǎo)致土地利用率低，產(chǎn)值也較少，植保無人機(jī)航空作業(yè)可以很好有效地解決這個(gè)問題。因此研究植保無人飛機(jī)植保作業(yè)裝備和技術(shù)以及服務(wù)體系具有十分重要的意義。

1.植保無人機(jī)的發(fā)展

1.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著中國航空業(yè)以及農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，以有人駕駛固定翼飛機(jī)和直升機(jī)為主，在地勢(shì)平坦、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)?；牡貐^(qū)得到普遍應(yīng)用，而在地理?xiàng)l件受限制丘陵地區(qū)，農(nóng)、林植保作業(yè)能以用大型飛機(jī)作業(yè)，而小型植保無人飛機(jī)能有效彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。隨著遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，植保無人飛機(jī)雖然起步晚，仍處于初級(jí)階段，但有良好的發(fā)展空間好發(fā)展優(yōu)勢(shì)。目前，植保無人機(jī)也如雨后春筍般發(fā)展起來，已經(jīng)形成了研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)的完整的生產(chǎn)鏈，而各大高校，研究科研機(jī)構(gòu)也互相合作，逐步形成穩(wěn)定的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用及服務(wù)體系一系列的產(chǎn)業(yè)。

1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

從世界范圍來看，農(nóng)業(yè)航空較發(fā)達(dá)的國家主要有：美國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、日本、韓國、巴西等國家。美國是農(nóng)業(yè)航空技術(shù)最成熟的國家之一，已經(jīng)形成了比較完整的體系，美國的農(nóng)業(yè)航空業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)率也很高。而日本由于地形地貌的原因，不適合人駕駛飛機(jī)作業(yè)，所以大力發(fā)展無人機(jī)，同時(shí)日本也是最早將微型機(jī)應(yīng)用于農(nóng)藥噴灑的國家之一。農(nóng)業(yè)航空技術(shù)逐漸成為了各個(gè)國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，甚至在一些國家占據(jù)了主要地位，植保無人機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用比重不斷加大。

2.丘陵山區(qū)的特點(diǎn)

由于丘陵山區(qū)地貌復(fù)雜，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用受到了很大的限制，機(jī)械裝備可供選擇方案少，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民并沒有遵守因地制宜的規(guī)律，因此農(nóng)業(yè)和機(jī)械技術(shù)失衡。同時(shí)，丘陵山區(qū)地區(qū)種植面積零散，地域極具當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，農(nóng)作物生長程度，作業(yè)方式，以及前茬作物秸稈的長短，都對(duì)植保無人機(jī)的適用性都產(chǎn)生極大的影響。

3 丘陵山區(qū)植保無人機(jī)發(fā)展優(yōu)勢(shì)

3.1 高效率低成本

植保無人機(jī)每分鐘可以完成1-2 畝的農(nóng)藥噴灑作業(yè)，是人工30-60 倍。由于植保無人機(jī)采用超低量噴霧噴灑方式，在植保飛防作業(yè)中使用了專用飛防助劑，飛防作業(yè)高度低、飄移少，噴灑農(nóng)藥時(shí)旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加物流對(duì)農(nóng)作物的穿透性。用藥用水方面；人工作業(yè)畝用藥液約30L 以上，植保飛防畝用藥液1L 左右，可以減少30%左右的農(nóng)藥使用量，節(jié)藥環(huán)保效果明顯。

3.2 仿地形飛行作業(yè)優(yōu)勢(shì)突顯

丘陵山區(qū)，地形復(fù)雜，無人機(jī)可借助雷達(dá)系統(tǒng)，在高低起伏的地形和高矮不一的農(nóng)作物、果樹等進(jìn)行作業(yè)時(shí)，讓噴藥點(diǎn)到作物的距離保持一致，避免了多噴或漏噴。對(duì)高稈、藤類、樹木等作物，人工和其他機(jī)械設(shè)備在地面施藥困難或無法施藥的高度，植保無人機(jī)的高空作業(yè)就不受高度影響。

仿地形作業(yè)示意圖

3.3 可以夜間作業(yè)

植保藥物通過液體附著在植物表面，白天溫度高太陽直射液體易蒸發(fā)，其作業(yè)效果遠(yuǎn)不如夜間低溫作業(yè)，人工夜間作業(yè)困難，而植保無人機(jī)飛防不受限制。

3.4 可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)

植保無人機(jī)利用衛(wèi)星及其他模式有自主導(dǎo)航、智能導(dǎo)航和仿地形飛行功能，有強(qiáng)大的后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)支持，可對(duì)植保無人機(jī)的作業(yè)進(jìn)行智能管控。

3.5 可以實(shí)現(xiàn)群防群控

對(duì)于區(qū)域爆發(fā)性病蟲害，采取預(yù)警級(jí)別響應(yīng)，植保無人機(jī)飛防可實(shí)現(xiàn)群防群控集中防治，迅速消滅區(qū)域性病蟲害。對(duì)大規(guī)模性爆發(fā)的病蟲害統(tǒng)仿統(tǒng)治中發(fā)揮重要作用。例如蝗蟲、草地貪夜蛾、稻飛虱、粘蟲等。

3.6 農(nóng)林業(yè)用途廣泛

植保無人飛機(jī)目前廣泛用于農(nóng)作物和森林的病蟲害防治，隨著發(fā)展需求和科研不斷深入，無人飛機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大， 農(nóng)業(yè)方面的外來植物入侵、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)作物施肥、農(nóng)業(yè)播種等方面都有應(yīng)用突破；在林業(yè)方面還可用于森林防護(hù)、監(jiān)測等。

4.安全性可靠性分析

智能飛控；植保無人飛機(jī)作業(yè)前，可通過測繪系統(tǒng)將要作業(yè)的地形、面積、邊界以及地塊中的障礙物等數(shù)據(jù)導(dǎo)入作業(yè)主機(jī)，無人飛機(jī)便可根據(jù)作業(yè)參數(shù)設(shè)定安全合理的作業(yè)路線，并按設(shè)定路線進(jìn)行植保作業(yè)；其自動(dòng)避讓障礙物、邊界識(shí)別、斷電記憶、自動(dòng)返航等功能，有效降低了墜機(jī)等安全事故發(fā)生率。其次，植保飛防實(shí)現(xiàn)了人和藥的分離，通過地面遙控或GPS 飛控操作，噴灑作業(yè)人員遠(yuǎn)距離操作，避免暴露于農(nóng)藥下的危險(xiǎn)，保證了農(nóng)業(yè)工作人員的人身安全。最后，隨著植保無人飛機(jī)的發(fā)展壯大，服務(wù)體系中保險(xiǎn)投保服務(wù)，也對(duì)植保無人飛機(jī)的發(fā)展起到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)。

5.政策支持

由于植保無人飛機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要作用，2019 年，納入國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼目錄，對(duì)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或植保作業(yè)的經(jīng)營組織、專業(yè)合作社購置植保無人飛機(jī)實(shí)施購置補(bǔ)貼，補(bǔ)貼金額為1.6 萬元/臺(tái)。在購置補(bǔ)貼政策的帶動(dòng)下，刺激了生產(chǎn)和消費(fèi)，植保無人飛機(jī)的數(shù)量迅速上升。同時(shí)一些地區(qū)根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，還實(shí)施植保無人飛機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼。對(duì)植保無人飛機(jī)的人才隊(duì)伍建設(shè)也有不同方式的政策支持。這將有效推動(dòng)了植保無人飛機(jī)的生產(chǎn)、科研、應(yīng)用、人才隊(duì)伍建設(shè)和服務(wù)體系建設(shè)。

6.結(jié)語

目前國家正在大力發(fā)展信息農(nóng)業(yè)，科技農(nóng)業(yè)，并對(duì)土地集約化，而植保無人機(jī)就順應(yīng)了這個(gè)潮流，在實(shí)際應(yīng)用中獲得了良好的效果，我國也出臺(tái)了一些法律法規(guī)為植保無人機(jī)更大面積的飛防作業(yè)提供了更廣闊的空間。推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械向自動(dòng)化、智能化，現(xiàn)代化方向發(fā)展。