植保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

陳杰文

（廣東工商職業(yè)學(xué)院，廣東 肇慶 526040）

一、植保無人機符合當前農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢

植物保護涉及我國糧食安全、食品安全、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。我國能以不到世界10%的耕地，解決了世界22%人口的糧食問題，機械化防治發(fā)揮了極其重要的作用，為國家糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展做出巨大貢獻?，F(xiàn)如今，高效機械化防治技術(shù)得到了較快發(fā)展，但是，對于占全國糧食種植面積60%以上的水田、玉米等高稈作物，由于其特殊種植模式和作物特性，使得地面機具無法下田。長期以來，水田和高稈作物的病蟲害防治只能依賴手動噴霧器和背負式噴霧機進行，在全球氣候變暖的今天，突發(fā)性大面積病蟲害頻繁爆發(fā)，現(xiàn)有植保機具早已無法滿足防治需求，每年給國家造成巨大的糧食損失。裝備落后、作業(yè)效率低，致使農(nóng)藥噴灑成為我國糧生產(chǎn)過程中勞動強度最高、作業(yè)次數(shù)最多，勞動力消耗量最大的環(huán)節(jié)，隨著我國城鎮(zhèn)化步伐加快，大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到城市，同時伴隨人口老齡化問題，農(nóng)業(yè)勞動力的日益短缺、勞動力成本不斷攀升，農(nóng)作物病蟲害防治已成為目前制約我國主要糧食生產(chǎn)的主要瓶頸。

《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》中明確的“一控二減三基本”方針，即嚴格控制農(nóng)業(yè)用水總量，減少化肥、農(nóng)藥施用量，地膜、秸稈、畜禽糞便基本資源化利用。力爭到2020年，實現(xiàn)農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量零增長。

在“一控二減”方面，無人機將發(fā)揮巨大作用。采用無人機作業(yè)，可直接節(jié)約用水量90%，減少農(nóng)藥30%-50%。用無人機進行噴霧施藥，作業(yè)效益高，例如高科新農(nóng)的植保無人機每小時作業(yè)可達百畝，大大節(jié)約了施藥用工成本，并且可在短時間內(nèi)實施群防群控，特別是在連片規(guī)模農(nóng)場運用過程中，可以及時高效防治病蟲害。同時，使用無人機噴灑作業(yè)時，當藥液霧滴從噴灑器噴出時被旋翼的向下氣流加速形成氣霧流，直接增加了藥液霧滴對農(nóng)作物的穿透性，減少了農(nóng)藥飄失程度，并且提高靶標作物上藥液沉積和覆蓋率，讓“藥”“水”降下來，治效提上去。由于采用遠程操縱，減少了人工長時間接觸農(nóng)藥而產(chǎn)生的中毒。此外，在青壯年勞動力的結(jié)構(gòu)性短缺，農(nóng)業(yè)勞動力成本的持續(xù)提高的情況下，植保無人機的發(fā)展，對農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。

二、無人植保機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的效益分析

（一）環(huán)境效益

我國的農(nóng)藥生產(chǎn)已取得長足發(fā)展，但因施藥技術(shù)和施藥設(shè)備落后，各地仍沿用粗放的施藥方式，大霧滴大容量噴淋式噴霧等落后的施藥技術(shù)和設(shè)備盛行，農(nóng)藥有效利用率有的不足30%，每年噴灑出去農(nóng)藥制劑有70%～80%流失到環(huán)境中，不僅浪費大量資源，還造成環(huán)境污染，導(dǎo)致施藥人員中毒和農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標等問題。無人機施藥采用低容量噴霧技術(shù)替代粗放的大容量噴霧技術(shù)，采用高精度GPS的農(nóng)用無人機的自動導(dǎo)航技術(shù)，實現(xiàn)航空噴霧作業(yè)噴幅的精確對接，極大地提高了我國航空植保作業(yè)的質(zhì)量，可把農(nóng)藥有效利用率提高到35%以上；通過本項目的實施，實現(xiàn)農(nóng)藥的減量、精確、高效、合理的使用，降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，符合“建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，高效利用資源，保護生態(tài)環(huán)境”的政策，也符合“減量化、再利用、再循環(huán)”的循環(huán)經(jīng)濟實際操作原則，是建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型可持續(xù)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐。

（二）經(jīng)濟效益分析

首先，農(nóng)業(yè)航空施藥的效率是常規(guī)施藥機具的100倍，作業(yè)效率按500畝/天，而且航空施藥采用低空低量施藥技術(shù)，可節(jié)約農(nóng)藥20%，每年可產(chǎn)生較大的收益；采用高效航空施藥，節(jié)約了用水、人工成本；較傳統(tǒng)病蟲害防治，采用了新技術(shù)，提高了防治效果，使得農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量提高。而高效的農(nóng)業(yè)航空施藥可以及時防控突發(fā)性大面積病蟲害，提高病蟲害防治效果，為國家挽回巨大的糧食損失，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

（三）社會效益分析

農(nóng)作物病蟲害防治是勞動強度最大的田間管理項目。隨著我國人口老齡化，農(nóng)業(yè)勞動力日益短缺、勞動力成本不斷攀升與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的矛盾將越來越激化。高效的航空施藥可以緩解農(nóng)業(yè)施藥作業(yè)勞動力短缺與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的矛盾。探索規(guī)?；⑸鐣療o人機航空病蟲害防治的區(qū)域經(jīng)營模式，以及植保、農(nóng)機等多部門聯(lián)合的無人機航空病蟲害防治技術(shù)與裝備推廣機制，最終提出包括技術(shù)推廣、技術(shù)指導(dǎo)、規(guī)?；瘧?yīng)用的無人機航空施藥裝備推廣使用體系，構(gòu)建完善的新型服務(wù)體系，加速我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。

隨著航空施藥技術(shù)的發(fā)展，將帶動新型藥劑產(chǎn)業(yè)和航空施藥裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這新型產(chǎn)業(yè)符合國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，具有廣闊的市場前景，為國家創(chuàng)造大量的就業(yè)崗位，帶來巨大的社會效益。

三、植保無人機技術(shù)開發(fā)展望

通過室內(nèi)風(fēng)洞試驗與田間驗證方法，優(yōu)化航空作業(yè)參數(shù)，對適用于不同作物、不同病蟲害防治的飛機作業(yè)參數(shù)進行選擇與優(yōu)化，包括：作業(yè)壓力、噴霧量、霧滴粒徑、霧滴分布性能，以及飛行高度、飛行速度、航線規(guī)劃與導(dǎo)航控制方式等。

考核航空平臺田間作業(yè)可靠性與連續(xù)工作能力，優(yōu)化田間噴施作業(yè)速度、噴施量，優(yōu)化航空平臺施藥載荷與續(xù)航能力，提高能效比，優(yōu)化田間作業(yè)效率。

針對不同作物的生長特性與病蟲害發(fā)生規(guī)律，確定不同防治時期、不同病蟲害航空噴施方案與噴施要求，確定作業(yè)參數(shù)范圍，制定與不同作物、不同病蟲害、不同機型配套的噴施作業(yè)技術(shù)規(guī)范。

研究高精度飛行姿態(tài)及導(dǎo)航定位傳感器，融合激光及聲納測距等傳感器，消減地效的影響，開發(fā)無人機超低空飛行高穩(wěn)定性自動駕駛控制技術(shù)，提高飛行控制精度，保證無人機超低空飛行作業(yè)時的穩(wěn)定性。

完善無人機的失控保護措施，包括開發(fā)具有失控保護、故障自檢測、報警功能的飛控系統(tǒng)，實時跟蹤監(jiān)視各類參數(shù)，排除安全隱患，提高無人機平臺低空飛行的安全性。