水田植保無人機作業技術探討

畢金德

摘要：根據興隆臺區開展無人機水稻植保復式作業的經驗，概述植保無人機的技術組成及特點，總結植保無人機的選擇原則，論述在水田開展無人機飛防作業的具體條件和技術要點，為推廣應用無人機飛防技術提供經驗借鑒和理論參考。

關鍵詞：無人機;水田;植保;飛防技術;作業條件

中圖分類號：S252? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）04-0071-03

盤錦市興隆臺區水稻種植面積近0.67萬hm2，擁有盤錦監獄農場、遼河油田附屬農場2個大型水稻生產基地。從2015年起，興隆臺區農機技術推廣部門高度重視無人機植保技術的推廣，在盤錦監獄農場、遼河油田附屬農場、興隆農場等地陸續開展水稻田植保作業試驗示范。2018年，興隆臺區無人機水稻植保復式作業面積超過0.2萬hm2，無人機水稻田植保作業進入快速發展階段。

1 植保無人機及其特點

無人機飛防技術以輕小型無人機為載體，在飛行器上搭載農藥噴霧設備，引入全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS），以“云服務、大數據”為技術背景實現精準化作業。無人機飛防技術作為適應現代植保需求的一項新型技術，以其獨特的優勢為植保技術發展開辟新天地，是傳統植保方式的替代和升級。

1.1 技術組成

無人機飛防技術的載體為植保無人機，由飛行平臺、GPS飛控、噴灑機構三部分組成，主要集成六大技術，包括超低空低量施藥技術、施藥裝備平臺技術、現代航空技術、GPS導航技術、數字信息技術和現代自動控制技術。

1.2 特點

無人機飛防技術具有以下特點：一是體積小，質量輕，運輸方便，可垂直起降，不需要固定機場，轉彎半徑小。二是爬升率大，飛行操控靈活，對于不同地域、不同地塊、不同作物等具有良好的適應性，超低空作業性能好，空飛率低。三是具有直升機的高效作業性能和良好噴灑效果，噴灑效率是傳統人工的30倍。四是速度變化靈活，操作手通過地面遙控器實施控制，旋翼產生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果好。同時遠距離操控施藥可大大提高農藥噴灑的安全性。五是整體使用費用相對較少，安全系數較高，使用簡便，維護方便，自動化程度高，勞動強度低。六是飛行平臺能通過搭載不同的任務系統，可實現農業病蟲害等實時監控，農村土地確權，農作物長勢及病蟲害監測，以及施藥、授粉、施肥作業。

1.3 應用

近年來，我國對無人機施藥關鍵技術尤其是無人機航空噴灑系統、低空低量噴灑、遠程控制施藥、低空變量噴藥系統等技術展開相關研究。用低容量噴霧技術替代粗放的大容量噴霧技術，采用高精度GPS自動導航技術實現航空噴霧作業噴幅的精確對接。與自走式高桿噴霧機相比，無人機具有省時、省工、省水的優點，提高植保作業質量，把農藥有效利用率提高到35%以上。

2 植保無人機的選擇

植保無人機品牌眾多，性能不一，技術含量差距較大，加之操作者技能水平差距較大，作業質量差異很大。無人機及其技術隊伍的選擇，對作業質量至關重要。

首先，確定無人機是否符合農業農村部《NY/T3213-2018植保無人飛機質量評價技術規范》的要求。其次，優先考慮使用大品牌的飛機進行植保作業。目前，大疆、極飛、漢和、羽人等品牌的無人機的技術含量、可靠性、適應性都處于行業領先地位。再次，考察操作者的實際操作技能。在審查組織單位經營資質的基礎上，核實操作手是否具有航空主管部門和農業主管部門頒發的執業資格證書，以及是否參加過相關法律法規、水稻種植、農藥使用方面的技能培訓。

3 水田無人機作業技術

無論是用戶，還是營機戶和操作手，準確把握植保無人機水稻田作業相關要求，對提高作業效果、提升作業效率、確保作業安全具有重要作用。

3.1? 防治時機

病蟲草害的發生都有從輕到重的過程。要達到良好的植保效果，首先強調預防，其次才是控制。關注農業知識，精準把握病蟲草害防治時機，將病蟲草害控制在初級階段，不能待其進入爆發階段才進行控制。例如水稻二化螟應在鉆蛀之前防治。

3.2 作業天氣的

根據相關行業標準要求，結合實際工作經驗，植保無人機開展水稻田作業時，應優先選擇風力不大于3級，溫度15～30 ℃之間的條件下進行。禁止在溫度35 ℃以上，風力大于3級，雨、霧、雷、電等惡劣天氣作業。

3.3 病蟲草害抗性

提前掌握當地病蟲草害抗性情況，了解當地病蟲害發生情況、用藥習慣，從而預判當地病蟲害的抗性方向。防治方案要結合當地病蟲害及用藥情況及時調整。長期連續使用單一農藥會導致有害生物的抗性不斷增加。要克服或延緩病蟲抗藥性，除農藥混用外，采用交替、輪換使用不同品種或不同類型的農藥也是行之有效的措施。

3.4 作業地塊

作業地塊應不在軍事禁飛區內，周邊無大型變電所，區域內無密集的5 m以下的空中障礙物，周邊施藥對象以外的非靶標種植物、養殖物不會因施藥而產生藥害。

3.5 藥劑品種

首先，所用農藥應有農藥登記證、生產許可證和注冊商標，且具有明確的產品名稱、明確的用量、配兌、毒性、生產日期和有效期等說明。其次，所用農藥應符合水稻田病蟲害種類需求，安全高效低毒、低殘留，對環境、居民、水稻及其他非靶標生物不會產生危害。再次，為避免噴頭堵塞，應優先選擇水基化劑型，如水乳劑、微乳劑、乳油、懸浮劑、水劑等劑型，盡量避免使用可濕性粉劑等劑型農藥;為提高防護效果，優先選擇內吸性藥劑。

3.6 作業安全

無人機植保作業屬于危險作業，要嚴格按照相關行業標準要求規范操作。作業前，觀察周邊作物種植情況，是否存在桑樹等敏感植物，避免產生飄移性作業事故。提前查詢藥物、作物特性，確認安全方可作業，避免產生經濟損失。

作業過程中，操作人員應穿戴防護服、防護帽、口罩、手套、護目鏡等防護裝備;作業前清空作業區域內其他人員，在有人員進入的位置設立警示標志，所有作業人員不得進入作業機具15 m范圍內;注意周邊環境安全，避免因霧滴漂移而產生的次生危害。

3.7 關鍵作業參數

3.7.1 施液量 按照低容量噴霧作業質量要求，結合實際工作經驗，植保無人飛機水稻田植保作業施液量應在0.8～1.5 L/667 m2之間，既能確保作業質量又能提高作業效率，但最低施液量應不低于0.8 L/667 m2。

3.7.2 飛行高度 根據植保無人機噴頭特性，以及相鄰噴嘴應保持噴幅30%以上重疊的行業要求，大多數植保無人飛機在水稻田作業時，最佳飛行高度應控制在作物頂部相對高度1.8～2.2 m范圍內。綜合性能比較先進的機型，最大作業高度可達到3 m。當風力達3級時，為減少漂移，飛行高度盡量控制在1.6 m以內。

3.7.3 作業幅寬 作業幅寬與植保無人機飛行相對高度、飛行速度密切相關。為確保作業質量，不重噴、不漏噴且噴施均勻，飛手應根據實際情況調整幅寬。一般情況下工作幅寬不大于5 m。

3.7.4 飛行速度 多數植保無人飛機具備流量自動變量控制功能，在啟用自主飛行模式下，其飛行速度隨施液量、作業幅寬變化而變化，無需人為調整。若需人為控制飛行速度，一般情況下，無人機作業時最大飛行速度應不超過6 m/s。噴灑觸殺及胃毒類藥劑時，應適當降低作業速度，以保證霧滴在水稻中下部的沉積量。

3.7.5 作業質量 一般作業條件下，植保無人飛機作業質量應符合表1的規定。對作業有特殊要求時，作業服務和被服務雙方可在表1的基礎上另行商定。

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Abstract： Based on the experience of double operation of UAV for rice plant protection in Xinglongtai district， this paper summarized the technical composition and characteristics of UAV， summarized the selection principles of UAV， and discussed the specific conditions and technical key points of developing UAV flight control in paddy fields， in order to provide experience and theoretical reference for the popularization and application of UAV flight control technology.

Key words： UAV; paddy field; plant protection; flight control technology; operation condition