無人飛機在農(nóng)業(yè)植保中的運用及推廣

萬 崇

（江西省崇仁縣植保植檢局，江西崇仁 344200）

1 無人機在農(nóng)業(yè)運用中的現(xiàn)狀分析

農(nóng)業(yè)病蟲害的防治是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容，是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。在我國，丘陵山區(qū)占全國土地面積的61%，在油菜等主要農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)使用普通地面設(shè)備，很難控制農(nóng)業(yè)病蟲害。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，過去幾年中國水稻病蟲害控制面積約為35%，稻田不同于旱地，用地面設(shè)備很難走路。同時，濕地、沼澤等特殊地形不適合地面設(shè)備的運行。為了實現(xiàn)這些丘陵山區(qū)植物保護(hù)的機械化，只用地面噴涂設(shè)備，進(jìn)而使我國很難結(jié)合現(xiàn)代無人機操作技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)植保工作。另外，為了形成一個完整的機械化植保系統(tǒng)，固定翼飛機必須使用跑道進(jìn)行起降，其不適用于地形復(fù)雜、作業(yè)區(qū)域障礙較多的作業(yè)環(huán)境。

近年來，日本和美國等發(fā)達(dá)國家的無人機噴涂設(shè)備研究得到了飛速發(fā)展。我國由于缺乏先進(jìn)的噴涂技術(shù)和控制手段，無人機噴涂的應(yīng)用水平不適合我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，與國外相比存在較大差距，因此無人機在中國進(jìn)行的農(nóng)業(yè)和林業(yè)作物噴霧工作并未廣泛開展。為適應(yīng)病蟲害防治專業(yè)化趨勢，促進(jìn)農(nóng)藥使用量減少，植保機械化和農(nóng)藥使用自動化，節(jié)約了農(nóng)業(yè)成本，提高了防治效率，加上新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用中國無人機產(chǎn)業(yè)將迎來大發(fā)展的春天。

2 無人機在農(nóng)業(yè)植保應(yīng)用中的制約因素

2.1 政策法規(guī)體系不完善，缺乏詳細(xì)的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃 雖然“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”“智能農(nóng)業(yè)”“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的概念曾多次提及，但無論是國家還是地方政府層面，并非專門針對無人機的詳細(xì)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，旨在推廣并加快無人機植物保護(hù)應(yīng)用詳細(xì)政策的制定。要想廣泛推廣植保無人機，地方政府還需要進(jìn)一步加強農(nóng)業(yè)植物保護(hù)和無人機支持推廣，形成一整套戰(zhàn)略規(guī)劃，推動農(nóng)業(yè)植保產(chǎn)業(yè)向大規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方向發(fā)展[1]。

2.2 配套核心科學(xué)技術(shù)研究不足 通用無人機的植物保護(hù)作業(yè)主要包括空中施肥、植物生長調(diào)節(jié)劑的空中噴灑、空中噴灑除草劑、預(yù)防病蟲害和航空遙感等。目前，農(nóng)業(yè)無人機制造和配套噴涂技術(shù)等基礎(chǔ)科學(xué)研究在核心技術(shù)研發(fā)方面較落后，模型太小，難以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，導(dǎo)致價格高昂，維護(hù)成本高，影響銷售，最終導(dǎo)致需求減少，進(jìn)而影響生產(chǎn)規(guī)模，從而形成惡性循環(huán)。

2.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程緩慢 地面對農(nóng)藥制劑和添加劑的要求與航空植保機械有較大差異，目前我國尚缺乏載人直升機和航空植保工作，單軸和多軸無人機配套農(nóng)藥制劑相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)，缺乏適用于無機空氣噴霧農(nóng)藥液體表面張力、粘度、有效成分含量、農(nóng)藥配方等評價標(biāo)準(zhǔn)，缺少空調(diào)條件，施用農(nóng)藥對作物生理和農(nóng)藥功效的影響，室內(nèi)外檢測標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有的大多數(shù)操作都是基于經(jīng)驗或參考地面噴霧劑量和配置方法確定的，往往由于數(shù)量或配置對工作質(zhì)量的不科學(xué)，從而對環(huán)境有較大的負(fù)面影響[2]。

2.4 專業(yè)隊伍人才匱乏 僅限于經(jīng)濟(jì)和行業(yè)人員培訓(xùn)機制，植保工作滯后于無人機現(xiàn)場培訓(xùn)。少數(shù)國內(nèi)大學(xué)和專業(yè)飛行訓(xùn)練機構(gòu)的建立相對于國家農(nóng)業(yè)航空規(guī)模而言，是一項完全不足的措施。目前，AOPA中國無人機駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)截至2016年9月僅培訓(xùn)5 000名無人機駕駛員。全球鷹無人機飛行以及許多無人機培訓(xùn)機構(gòu)缺乏專業(yè)人員，因此人們可以加大對無人機行業(yè)的投資力度。

3 無人機在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢

3.1 高效安全 以湖南博杭BH380型無人機為例，農(nóng)用無人機的噴涂速度為3～7 m/s，噴涂裝置寬度為3～4 m，作業(yè)寬度為4～8 m，作物最小距離保持在1～3 m的固定高度。規(guī)模經(jīng)營可以達(dá)到5.33～6.67 hmz（80～100 667 m2/h），比傳統(tǒng)噴涂效率至少提高100倍。無人駕駛農(nóng)業(yè)直升機的自動飛行控制導(dǎo)航操作最大限度地減少了工作人員接觸殺蟲劑的時間，確保了員工的安全。

3.2 飛行控制導(dǎo)航自主操作 無人機噴涂技術(shù)的應(yīng)用不受地形和高度的限制，只要無人機在現(xiàn)場起飛，或者在高空作物上作業(yè)，就可采用遙控操作和飛行控制導(dǎo)航自主操作功能。人們只需在噴灑前在現(xiàn)場收集莊稼，制定路線，將其輸入地面站的內(nèi)部控制系統(tǒng)，地面站向飛機發(fā)出指示，飛機可攜帶噴灑裝置。噴涂完成后，可自動飛回起飛點。在飛機噴涂作業(yè)的同時，還可通過地面站的顯示界面實時觀察噴涂作業(yè)的進(jìn)展情況。

3.3 高覆蓋率的控制效果好 每單位面積噴霧溶液的密度和均勻性越高，防治效果越好，操作高度也相對較低。當(dāng)液滴從噴霧器噴出時，它們通過轉(zhuǎn)子的向下流動而加速，形成氣溶膠流，這直接促使液滴滲透農(nóng)作物并降低了農(nóng)藥浮選的程度。藥液的沉積量和覆蓋率均優(yōu)于常規(guī)方法，因此防治效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法，還可以防止農(nóng)藥污染土壤。

3.4 節(jié)約用水和藥品成本低 無人機噴灑技術(shù)可以節(jié)省至少50%的農(nóng)藥使用和90%的用水量，這將大大降低資源成本，并且單位勞動力的成本不高，易于維護(hù)。

4 無人飛機在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推廣的幾點建議

中國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展朝著中國特色現(xiàn)代化、市場化，文化程度更高，生態(tài)更好，可持續(xù)相互融合，協(xié)調(diào)發(fā)展的方向發(fā)展，為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要解決的問題包括以下五個方面。

4.1 明確管理 目前，農(nóng)業(yè)無人機管理仍然空白，建議根據(jù)實際使用情況和現(xiàn)場情況確定農(nóng)機部門的管理。

4.2 加大宣傳力度 農(nóng)業(yè)、農(nóng)機、植保等部門密切配合，充分利用技術(shù)服務(wù)和支持計劃。同時與制造商合作進(jìn)行飛控手的培訓(xùn)，并堅持飛控手不具備購買機器的資格。

4.3 穩(wěn)步進(jìn)展 在第一批用戶選擇時，建議選擇大型農(nóng)機，合作社，植保公司較強，組織技術(shù)水平較高，便于集中管理，可及時解決問題。技術(shù)成熟后，將推廣到個體戶。

4.4 安全使用 嚴(yán)格控制使用范圍，飛行高度，飛行速度等。

4.5 制定標(biāo)準(zhǔn) 盡快建立本地或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和安全程序。目前，這類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和操作程序仍然是空白的。

5 結(jié)語

隨著無人機技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，將彌補中國農(nóng)業(yè)在無人機領(lǐng)域應(yīng)用的空白，也將成為中國農(nóng)業(yè)植保機械化的技術(shù)革命，標(biāo)志著我國進(jìn)入高科技農(nóng)業(yè)的時代。人們也非常期待中國無人防護(hù)飛機飛越的那天。