無人機農業(yè)植保的現(xiàn)狀研究

韋素華

（鹿寨縣拉溝鄉(xiāng)農業(yè)機械化技術推廣與管理站，廣西鹿寨 545605）

0 引言

植保是農業(yè)領域的關鍵生產環(huán)節(jié)，借助植保技術能夠改善農作物的生長條件，提高農作物成活率。在植保無人機使用期間，切實提升了農業(yè)植保成功率。植保無人機是用于保護農作物的無人機，借助遙控、定位等技術，達成無人機控制目標。在農業(yè)生產領域中，可完成藥劑噴灑、病蟲害防治等工藝，獲得了廣泛應用與認可。目前，在農業(yè)市場中植保無人機發(fā)展前景較為樂觀。

1 植保無人機概述

1.1 植保無人機類型

在無人機技術深入發(fā)展時，相應增加了植保無人機的設備類型，在此領域中機械設備數(shù)量逐年增加。植保無人機類型，包括油動、電動、固定翼、單翼、多翼五種類型。

1.2 植保無人機使用優(yōu)勢

第一，作業(yè)效率高。植保無人機具有較快的飛行速度，相比一般機械設備速度快。在農業(yè)生產活動中，單位時間以小時為計量方式，植保無人機的作業(yè)范圍可達到9 hm2左右，高于一般噴灑作業(yè)數(shù)百倍。植保無人機運行，是使用地面遙控技術、飛行控制等方式，操作人員可遠程遙控，處于安全環(huán)境中，減少農藥對農藝人員產生的危害，提升農藥噴灑有效性。

第二，使用成本低。在農藝活動中，使用植保無人機時，具有高精準使用優(yōu)勢，所噴藥物能夠全面散落在農作物上，減少藥劑浪費，提升藥劑成本控制效果。在藥劑噴灑時，相比一般噴灑形式，單位面積農作物的藥劑使用量，能夠節(jié)約1/2，同時節(jié)約至少90%的水資源，減少農藝生產成本。

第三，作業(yè)效果顯著。在使用植保無人機進行農藥噴灑時，能夠提升藥物穿透力，保障農作物病蟲害的防治效果。

第四，操作便捷。植保無人機，在農業(yè)生產活動中獲得了廣泛應用，具有占地面積小、質量輕便、保養(yǎng)便捷、成本低廉、操作簡易等使用優(yōu)勢。

2 植保無人機在農業(yè)領域的使用情況

2.1 植保無人機的發(fā)展歷程

國內植保無人機技術的研發(fā)工作，以高校、航模科研單位為主。高校對于植保無人機的研究，側重于理論內容，以航空航天大學為主。

2004年，科研實施了863研究計劃，各農業(yè)單位對植保無人機技術進行了科研與宣傳工作。

2008年，以無人機噴霧技術為研究方向。

2010年，植保無人機研發(fā)成功。

2016年，植保無人機發(fā)展成為農業(yè)領域的新寵，在各地區(qū)獲得了迅速蔓延。根據(jù)農業(yè)部統(tǒng)計資料可知：發(fā)展至2016年6月，國內植保無人機供應商數(shù)量超過200家，累計生產植保無人機數(shù)量為5 000架。

無人機市場中，對植保無人機需求量進行了預測。結合國內農業(yè)生產規(guī)模情況，農田畝數(shù)有18億，每年因農藥中毒的農藝人員超過10萬人次。同時植保無人機具有遠程操控的使用優(yōu)勢，能夠有效解決植保農藥中毒問題，提升植保工作效率。預測在未來五年內，植保無人機需求量將會增加10萬架，相應提供40萬人次無人機植保人員的就業(yè)崗位。

2.2 植保無人機使用的注意事項

以電動植保無人機為例，探索植保無人機的使用規(guī)則。

1）保障植保人員安全，減少植保人員農藥中毒，在操作植保無人機時，應與植保人員保持一定距離，以此提升操作安全性。

2）在操作植保無人機前期，應保障無人機電量的充足性，繼而開展農藥噴灑作用。

3）植保人員在操作植保無人機時，應保持狀態(tài)清醒，嚴禁酒后操作，防止無人機在他人頭頂亂飛事件。

4）由于雨水，水汽對無人機會產生不利作用，使其處于失控狀態(tài)。因此，在雨雪天氣時，不宜操作植保無人機。

5）在操控無人機時，應保障無人機在植保人員的視線范圍內，提升遙控的安全性。

6）植保無人機飛行時，應與高壓電線保持距離。7）在植入遙控模型時，應保障技術安裝的專業(yè)性，減少不當操作引起的設備故障問題。

8）如若植保無人機發(fā)生模型損壞、浸水等突發(fā)事故，再次使用時，應有序完成植保無人機的功能調試，在確保其運行平穩(wěn)時方可使用。

2.3 植保無人機使用的作業(yè)條件

1）當風力級別達到4級時，應暫停植保無人機的作業(yè)項目，在風力級別達到了6級時，嚴禁進行植保無人機作業(yè)項目。

2）作業(yè)區(qū)前后周邊10 m內，無人居住、無防護林、無明顯障礙物。

3）農業(yè)作業(yè)區(qū)中間場地，并未設立影響植保無人機飛行的物資，保障植保無人機飛行順暢。

4）植保無人機作業(yè)高度應以植保人員視線為基準，便于植保人員查看無人機飛行情況。同時田間應有便于行走的路徑，在無人機掉落、損壞時，植保人員能夠不損壞農作物，順利取回植保無人機。

2.4 油動植保無人機的使用優(yōu)缺點

2.4.1 優(yōu)點

1）載荷適應能力強，載荷最小值為15 L，載荷最大值為120 L。2）在田間飛行時間較長，單架農業(yè)噴灑藥劑范圍較大。3）供能資源獲得容易，燃料以汽油混合物為主。

2.4.2 不足

1）由于油動植保無人機的燃料，含有柴油、機油等成分，如若廢油燃燒不充分，將會引起廢油被噴灑在農作物表面，對農作物形成了污染。

2）油動植保無人機具有較高的購買成本，售價最大值大于30萬元且等于200萬元。

3）此款植保無人機在發(fā)生性能損壞時，維修工作具有一定難度。同時故障概率較高。

4）在發(fā)動無人機時，將會產生一定磨損，使用周期為400 h左右。

2.5 電動植保無人機的使用優(yōu)缺點

2.5.1 優(yōu)點

1）較高環(huán)保性、無環(huán)境污染問題，對農田作物無威脅。

2）操作便捷、維修簡易。一般情況下，植保人員操作一星期后，便能夠熟練操作電動植保無人機。

3）成本低廉，售價最大值大于10萬元且等于18萬元，在農業(yè)市場獲得了廣泛應用。

4）使用周期長，可達數(shù)萬小時。

2.5.2 不足

1）荷載承受能力較小，荷載最小值為5L，荷載最大值為15 L。

2）航時短，單次添加作業(yè)時間為7 min左右，單次完成作業(yè)面積為1 hm2左右。

3）動力能源以鋰電池為主，作為外場需完成發(fā)電機設備的配備，便于及時補充電池能量。

2.6 新型雙噴頭植保無人機的性能參數(shù)

如表1所示，為最近研發(fā)雙頭植保無人機的性能參數(shù)，相比電動植保無人機，具有雙噴頭、高荷載、高觸電等優(yōu)勢：相比油動植保無人機，具有使用周期長、無污染的優(yōu)勢。

表1 新型雙噴頭植保無人機的性能參數(shù)

例如達普機械在網上供應的雙頭植保無人機，售價為2.2萬元/個，相比油動、電動植保無人機，成本較低。此款雙頭植保無人機，在風力2～3級時，飛行速度達到4 m/s，裝設了5個扇形霧噴頭，單次作業(yè)時間12 min左右，飛行時與農作物保持2 m左右，在噴灑水稻農作物時，每小時能夠噴灑作物4.47 hm2左右。

3 植保無人機在農業(yè)領域的未來發(fā)展路線

3.1 加強政府扶持

國內自20世紀50年代，對農業(yè)航空技術進行了深入研究，前后設計了863個計劃，用于研究農業(yè)植保技術。在新時期，農業(yè)部、科技研發(fā)等單位，應加強農業(yè)航空技術發(fā)展。同時，植保無人機技術發(fā)展期間，應加強政府扶持力度，在農業(yè)補貼方向給予適度的政策傾斜，完善農機類目。在此基礎上，以植保無人機應用為重點研究項目，開設生態(tài)農村建設、智慧農村發(fā)展等課題，以期從多個視角發(fā)揮植保無人機的使用優(yōu)勢。

3.2 增強植保無人機使用合理性

對植保無人機的生產單位，進行資源整合，提升關鍵技術的研發(fā)力度，以技術視角提升植保無人機的使用性能。比如，飛控操作簡便、飛控噴灑精確等。借助技術升級，最大化減少資源浪費問題。

現(xiàn)階段，植保無人機整機質量在20 kg以下，載重量不高，由此提升飛控路徑的規(guī)劃難度。例如，新型雙噴頭植保無人機，單次飛行作業(yè)時間總和為12 min，每小時能夠噴灑水稻作物4.47 hm2左右，合計單次運行噴灑作物為0.89 hm2，由此科學規(guī)劃噴灑路徑，減少農作物噴灑遺漏、重復噴灑，成為植保無人機使用的關鍵話題。

3.3 植保無人機精確技術研發(fā)路徑

植保無人機在多年實踐使用中，獲得了技術完善，在飛控高度、航速、噴頭數(shù)量等方面，進行了改良。此類技術點較多，尚未形成研究模型，無法獲取技術項目之間的相互影響，更多取決于植保人員的操作實踐，由此難以保障植保無人機使用的精準性。因此，在未來研發(fā)植保無人機技術時，應加強無人機運行各項數(shù)據(jù)采集，為無人機精確技術研發(fā)提供參考依據(jù)。

4 結語

綜上所述，植保無人機的使用與發(fā)展，尚處于發(fā)展階段。政府單位、社會組織、農業(yè)生產人員，應加強對植保無人機關注，以期提升植保無人機技術的發(fā)展能力，為農業(yè)生產提供多重助力，推進國內智慧農業(yè)發(fā)展。因此，在后續(xù)植保無人機技術研發(fā)期間，應結合農業(yè)生產的各項需求，深入挖掘植保無人機的運作形式，以期優(yōu)化農業(yè)生產成本，保障農產品質量，達成智能農業(yè)生產的運作目標。