基于植保無人駕駛航空器智能電池修復(fù)喚醒實(shí)踐及維修服務(wù)的思考

胡 宏，程學(xué)山

（1.南京市六合區(qū)農(nóng)機(jī)化管理服務(wù)總站，江蘇南京 211500；2.南京市六合區(qū)探春農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社，江蘇南京 211500）

0 引言

近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化、電力拖動(dòng)、智慧電控等高科技方向發(fā)展，對(duì)農(nóng)機(jī)維修人員的維修技能要求也越來越高，農(nóng)機(jī)維修及檢測(cè)儀器設(shè)備也向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。智能農(nóng)機(jī)裝備維修難已成常態(tài)，以南京市六合區(qū)為例，目前區(qū)內(nèi)還沒有一家開展無人駕駛航空器智能電池維護(hù)業(yè)務(wù)的企業(yè)，基層農(nóng)村迫切需要提供無人駕駛航空器智能電池維修服務(wù)。

1 無人駕駛航空器及智能電池使用、維修現(xiàn)狀

1.1 無人駕駛航空器使用情況

當(dāng)前無人駕駛航空器已由原先單一的提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)植保病蟲害防治作業(yè)服務(wù)，拓展到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)撒肥、播種、水產(chǎn)投喂飼料、巡檢等多種機(jī)械化作業(yè)服務(wù)。隨著作業(yè)功能的拓展，農(nóng)戶對(duì)無人駕駛航空器的購(gòu)買愿望更加強(qiáng)烈，近年來保有量也得到迅速增加。如六合區(qū)冶山街道植保無人駕駛航空器保有量目前已達(dá)到21架，年作業(yè)面積達(dá)40000畝次，作業(yè)范圍包括植保、播種施肥、投飼等。無人駕駛航空器屬于季節(jié)性使用的農(nóng)業(yè)裝備，每年作業(yè)時(shí)長(zhǎng)不超過25天，但在使用期間往往每天連續(xù)作業(yè)10個(gè)小時(shí)以上，來回往返約40架次，工作強(qiáng)度高并且經(jīng)常在高溫酷熱的環(huán)境中進(jìn)行，智能電池也因此容易損壞。

1.2 智能電池使用、維修情況

探春農(nóng)機(jī)合作社田間實(shí)際作業(yè)實(shí)踐，無人駕駛航空器智能電池一般循環(huán)充電壽命150次，平均每架次作業(yè)1 hm2（噴灑農(nóng)藥），每塊電池價(jià)格約4000元，平均使用成本約1.7元每畝次。經(jīng)測(cè)算，植保無人駕駛航空器智能電池的購(gòu)買及更換成本占比較大，即電池的消耗成本約占總成本的55%。無人駕駛航空器季節(jié)性使用過后，智能電池長(zhǎng)期閑置，存放時(shí)間較長(zhǎng)，期間如沒有按照存放技術(shù)要求進(jìn)行維護(hù)，往往因虧電而造成失效報(bào)廢的現(xiàn)象較多。智能電池實(shí)際使用過程中，很大比例是因?yàn)槭褂煤捅ｐB(yǎng)不符合技術(shù)規(guī)范而造成了故障報(bào)廢。

1.3 當(dāng)前無人駕駛航空器智能電池維修現(xiàn)狀

植保無人駕駛航空器智能電池維護(hù)專業(yè)性強(qiáng)，并且對(duì)維修設(shè)備及維修場(chǎng)地環(huán)境要求也較高，因此基層農(nóng)村能夠提供智能電池維修服務(wù)的企業(yè)極少。另外，無人駕駛航空器智能電池屬于化學(xué)危險(xiǎn)品，快遞不愿做電池運(yùn)輸業(yè)務(wù)，返廠維修十分不便；且返廠維修的價(jià)格很高，用戶也不愿返廠維修。因此，基層農(nóng)村迫切需要簡(jiǎn)便易行、安全高效的植保無人駕駛航空器智能電池修復(fù)喚醒方法，以便快速、經(jīng)濟(jì)、安全地開展維修和使用。

2 無人駕駛航空器智能電池修復(fù)喚醒方法及步驟

由于六合區(qū)沒有無人駕駛航空器智能電池維修企業(yè)且返廠維修不便，六合區(qū)探春農(nóng)機(jī)合作社經(jīng)過多次研究實(shí)踐，成功探索并總結(jié)出一例無人駕駛航空器智能電池修復(fù)喚醒方法。

2.1 待修復(fù)喚醒電池使用情況

六合區(qū)探春農(nóng)機(jī)合作社于2019年4月購(gòu)買某品牌無人駕駛航空器智能電池7組，電池型號(hào)為12s20c16000mah智能鋰電池。2019年9月底水稻植保作業(yè)結(jié)束后入庫放置，2020年2月進(jìn)行充電準(zhǔn)備使用，發(fā)現(xiàn)其中4組無法正常充電。其他3組正常保養(yǎng)后繼續(xù)使用。2021年5月進(jìn)行檢查充電，發(fā)現(xiàn)只有1組可以使用，其余6組無法充電使用。咨詢廠家需返廠維修，每組費(fèi)用約2500元。

2.2 待修復(fù)喚醒電池檢測(cè)情況

6組智能電池使用充電循環(huán)都不大于50次，外觀完好，因長(zhǎng)期未使用以及未及時(shí)按規(guī)程充電保養(yǎng)，6組智能電池已無法充電使用。用數(shù)字萬用表直流檔檢測(cè)，6組電池殘存電壓分別是14 V、18 V、26 V、25 V、28 V、32 V。

2.3 檢測(cè)及維修儀器設(shè)備配備

220 V市電電源，滿足功率2000 W以上電器使用。原配智能充電器1只（交流輸入電壓180～264 V，頻率50～60 Hz，輸出直流電壓50.4 V，輸入電流12 A，輸出電流20 A，調(diào)整到1000 W×2工作模式）。數(shù)字萬用表1只，電工工具1套。

2.4 修復(fù)喚醒步驟

步驟1：將電源和原配充電器連接，檢查電源和充電器是否正常工作，經(jīng)檢查均正常。

步驟2：用原配充電器（可2組同時(shí)工作）其中一組輸出端連接電池正負(fù)極線、電壓信號(hào)平衡排線，觀察充電器液晶顯示屏，顯示電壓值為14 V，數(shù)字閃爍電壓值在下降，充電器風(fēng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，充電指示燈不亮，由此判斷充電器不工作。

步驟3：斷開電池和充電器2根正負(fù)極線連接，用數(shù)字萬用表直流電壓檔，測(cè)量無人駕駛航空器智能電池正負(fù)電極電壓，萬用表顯示直流電壓為14 V。連接智能充電平衡信號(hào)排線，斷開電池極線，測(cè)量顯示充電器輸出電源電壓為0 V。

步驟4：拆除電池和充電器的連接，用螺絲刀拆除電池上蓋安裝螺絲，打開電池電路板保護(hù)盒，經(jīng)檢查電路結(jié)構(gòu)外觀完好，電芯（注意電芯不要分解）無損壞變形。用數(shù)字萬用表分別檢測(cè)電池電芯單元電壓，基本平衡，但低于標(biāo)準(zhǔn)值3.7 V。

步驟5：分析電池電路原理，發(fā)現(xiàn)電池電路邏輯元件控制充電器工作，電池電極線電路不受電池自身電路板控制。當(dāng)電芯電壓降到設(shè)定值，智能電路板判斷為故障，因此不能向充電器發(fā)出充電指令信號(hào)。

步驟6：根據(jù)電路原理，用一個(gè)使用正常的同型號(hào)智能電池和充電器連接好信號(hào)平衡排線，將充電器輸出極線和待修電池極線連接，充電器得到正常的電池充電信號(hào)，充電器開始工作，用數(shù)字萬用表檢查輸出電源電壓正常，電池充電器指示燈正常閃爍。充電器電壓顯示42 V左右時(shí)，待修電池充電指示燈開始閃爍，這一操作過程用時(shí)約1分鐘，時(shí)間不宜過長(zhǎng)。觀察到電池充電指示燈閃爍，就可以判定智能電池本身電路板已喚醒。

步驟7：斷開電源，拆除和正常電池的電壓信號(hào)平衡排線連接，恢復(fù)正常充電連接模式。接通電源，充電器正常工作，待修電池充電指示燈閃爍，智能電池電路板被喚醒，重新開始正常工作。

步驟8：用相同方法處理余下的5組電池，充電至50.4 V時(shí)，充電器自動(dòng)停止充電，電壓達(dá)到電池使用標(biāo)準(zhǔn)值，6組無法充電的電池全部喚醒成功。

2.5 修復(fù)喚醒效益分析

探春農(nóng)機(jī)合作社此次共修復(fù)喚醒6組無人駕駛航空器智能電池，如果返廠維修每組費(fèi)用約2500元，共需 15000元。在此次修復(fù)喚醒實(shí)踐中，合作社節(jié)約了15000元開支，同時(shí)沒有因返廠維修而耽誤了農(nóng)時(shí)作業(yè)。

3 當(dāng)前智能電池維修存在的問題

3.1 缺乏專業(yè)檢測(cè)維修設(shè)備

無人駕駛航空器智能電池出現(xiàn)故障則需要專門檢測(cè)的設(shè)備來進(jìn)行準(zhǔn)確的故障判斷，由于設(shè)備較貴（特別是電池電芯故障檢測(cè)設(shè)備），基層農(nóng)機(jī)維修點(diǎn)往往不配備，因此難以開展此項(xiàng)維修業(yè)務(wù)。

3.2 缺乏專業(yè)維修人員

無人駕駛航空器電池等智能裝備新技術(shù)集成度高，相應(yīng)要求農(nóng)機(jī)使用及維修人員有較高的操作使用和維修專業(yè)技能水平。目前，無人駕駛航空器使用及維護(hù)者大多文化程度低且年齡較大。以六合區(qū)冶山街道為例，農(nóng)機(jī)使用及維護(hù)者學(xué)歷在初中及以下的占75%，年齡在50歲及以上占80%，農(nóng)機(jī)使用及維護(hù)者對(duì)智能農(nóng)機(jī)使用和維修專業(yè)技術(shù)掌握不全面，很難做到按技術(shù)規(guī)范來使用和維護(hù)。

3.3 維修不當(dāng)易引發(fā)事故

目前，無人駕駛航空器廢舊鋰電池回收體系還沒有建立，如將電池隨意丟棄，電池中的鈷、鎳、鋰等化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境污染危害性較大。智能電池電路板維修不當(dāng)，會(huì)引發(fā)短路，甚至導(dǎo)致燒壞電路板等不必要的損失。如將電池電芯內(nèi)部長(zhǎng)期暴露在空氣中，空氣濕度很大時(shí)就可以使電芯自燃。使用者如不按照無人駕駛航空器操作規(guī)程開展植保作業(yè)，也存在著智能電池自燃、爆炸等安全隱患。

4 對(duì)策建議

基于農(nóng)村無人駕駛航空器電池等智能農(nóng)業(yè)裝備目前的使用、維修、調(diào)試及保養(yǎng)現(xiàn)狀，提出對(duì)策建議如下。

4.1 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)維修技術(shù)人才培養(yǎng)

隨著無人駕駛航空器電池等新型智能農(nóng)業(yè)裝備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中逐步廣泛應(yīng)用，基層農(nóng)村對(duì)高技能農(nóng)機(jī)維修保養(yǎng)技術(shù)人才的需求也越來越迫切，這對(duì)農(nóng)機(jī)維修行業(yè)從業(yè)人員既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。各級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村主管部門應(yīng)根據(jù)智能農(nóng)業(yè)裝備市場(chǎng)發(fā)展的新形勢(shì)，采用“理論+實(shí)踐”的培訓(xùn)模式，采取智能農(nóng)業(yè)裝備專項(xiàng)維修與多種農(nóng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)方式，經(jīng)常性開展智能農(nóng)機(jī)維修專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，并通過考試考核的方式促進(jìn)學(xué)員達(dá)到合格要求，獲得專業(yè)維修資質(zhì)證書，促使農(nóng)機(jī)維修專業(yè)技能和水平提升，以適應(yīng)當(dāng)前智能農(nóng)機(jī)裝備快速發(fā)展的形勢(shì)。

4.2 加強(qiáng)區(qū)域性農(nóng)機(jī)維修中心建設(shè)

由于無人駕駛航空器智能電池等新型智能農(nóng)業(yè)裝備的維修、調(diào)試、檢測(cè)相關(guān)設(shè)備和工具價(jià)格較貴、維修專業(yè)性強(qiáng)，因此建議每個(gè)農(nóng)業(yè)縣（區(qū)）建立1到2個(gè)大型區(qū)域性農(nóng)機(jī)維修中心，來承擔(dān)新型智能農(nóng)業(yè)機(jī)械維修任務(wù)，以保障智能農(nóng)業(yè)裝備能夠安全、高效、優(yōu)質(zhì)、及時(shí)地投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)服務(wù)。

4.3 出臺(tái)相關(guān)扶持政策

各級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村主管部門應(yīng)出臺(tái)相關(guān)扶持政策，進(jìn)一步加大對(duì)新型智能農(nóng)業(yè)裝備維修服務(wù)的支持。建議對(duì)達(dá)到二級(jí)及以上維修資質(zhì)并承擔(dān)新型智能農(nóng)機(jī)維修業(yè)務(wù)的企業(yè)，按照維修數(shù)量實(shí)施以獎(jiǎng)代補(bǔ)政策，并對(duì)二級(jí)以上農(nóng)機(jī)維修網(wǎng)點(diǎn)采購(gòu)的必備智能農(nóng)機(jī)維修及檢測(cè)設(shè)備納入財(cái)政專項(xiàng)補(bǔ)助。積極開展農(nóng)機(jī)修理職業(yè)技能大賽，鼓勵(lì)農(nóng)機(jī)維修從業(yè)人員提高業(yè)務(wù)技能水平，并對(duì)參加并通過職業(yè)資格鑒定的農(nóng)機(jī)高級(jí)維修工、技師給予一定的經(jīng)費(fèi)補(bǔ)助。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展已進(jìn)入到智能化、信息化時(shí)代，智能無人駕駛航空器、智能田間管理系統(tǒng)、智能溫室系統(tǒng)等是農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展方向。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備向智能化信息化發(fā)展的當(dāng)下，農(nóng)機(jī)維修人員應(yīng)與時(shí)共進(jìn)，不斷地學(xué)習(xí)新知識(shí)練好基本功，各級(jí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門為農(nóng)機(jī)維修提供專業(yè)培訓(xùn)和政策扶持，雙方形成合力，共同為現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展應(yīng)用保駕護(hù)航。