農用無人機為農業插上科技的翅膀

文/薛新宇 孔偉 農業農村部南京農業機械化研究所

農用無人機是自動化控制技術、復合材料技術、精密制造技術、農業技術等先進技術的結晶。在農業航空技術方面的研究熱點主要有圖像實時處理系統、變量噴灑系統及多傳感器數據融合技術。近年來，我國在無人機的施藥關鍵技術上，尤其是在無人機航空噴灑系統、低空低量噴灑、遠程控制施藥及低空變量噴藥系統等技術上展開了相關研究。為提高農藥有效利用率、減少作物農藥殘留危害和保護施藥地區周邊環境，精準施藥技術成為重中之重。

隨著全球新冠肺炎疫情的流行蔓延，農用無人機從農業生產工具變成了防疫消殺的“神器”，那些通常在地里出現、保護莊稼的飛手，搖身一變，成了城鎮防疫消殺的能手。疫情防控期間，無人機對我國的防疫復工起到了至關重要的作用。

消殺防疫 農用無人機顯身手

農用無人機在空中噴灑消毒有著高效、持效、隔離式消毒、人藥分離、全自主作業的特點，能夠解決各地農村、城鎮社區存在的消毒設備缺乏、人手不足等問題。無人機施藥采用低量或超低量噴灑方式，可減少藥劑使用量20%以上，節約90%的用水量，這在很大程度上降低了資源成本。

自山東省青島市開發區前八里村出現疫情感染情況后，極飛科技有限公司就積極響應當地政府號召，利用農業無人機積極投入防控區的病毒消殺工作中。 滿載20公斤消毒液的極飛XP 2020款農業無人機，如大鵬展翅般直奔作業規劃區域展開全自主精準消殺作業，不留死角盲區，1小時不到，就為全村完成了噴灑消毒任務。據了解，為了保證噴灑效果，此次無人機消毒特地加大了消毒液配比濃度，飛行速度每秒5.5米、噴幅5米、高度25米、藥量1000毫升左右。山東國本農業服務有限公司總經理表示，一架農業無人機每天至少可為1800畝街道、小區、農莊進行消毒噴灑，效率是人工噴灑的5倍以上。疫情發生后，該公司配合地方每天無償為村莊噴灑消毒液，為平安度過疫情貢獻力量。

隨著疫情的警報越拉越響，身在黃岡的朱貝貝在家琢磨了半晌，終于鼓起勇氣向村干部提議，使用無人機給村里灑消毒藥水。因為在村莊打藥不同于在農田打藥，村頭樹木、電線錯綜復雜，怕無人機撞上樹枝子之后，掉下來砸傷人。“農業無人機給農作物打藥時，飛行高度在兩米左右，而執行消毒防疫任務的飛行高度是十幾米。無人機自帶下壓風場，控制藥液落地方向。為了防止藥液飄移，需要將藥液顆粒大小調整到220微米，大顆粒不易被自然風吹走。”朱貝貝說道。

得益于變量霧化噴灑系統，其能將藥液霧化自由調節成霧徑85μm～550μm的微粒，讓消毒液體充分和空氣病菌載體接觸，從而達到更好的消毒防疫效果。

同時，這場義務行動讓更多村民接觸到了先進的無人機技術，也讓更多用戶明白了農業無人機不僅可以給農作物打藥，還可以用來為村鎮居民進行日常消毒噴灑，在保障糧食生產安全的同時，保護人們健康生活。

全國累計有超過5000架農用無人機參與了義務消殺行動，在28個省（市、區）完成了15.31億平方米的防疫消殺服務。

而在無人機的助力下，我國疫情防控也卓有成效，越來越多國家開始“抄作業”。比如處于全球疫區的歐洲各國便基本都已經在使用無人機進行喊話防疫，意大利等國家更是將我國經驗與措施照單全收。無人機消殺防疫，讓更多人見證了科技向善的力量。

自南到北 保糧抗疫兩不誤

今年以來，受新冠肺炎疫情等因素影響，糧食安全問題熱度不減。為了保證糧食安全，項目參加企業迅速推出了集成新研發的核心技術和輔助作業部件農用無人機產品，其智能化水平、續航時間和載藥量等各項技術指標表現優越，性能明顯優于市場同類產品。

3月初，北方的冬小麥已經開始返青，正是除草和控旺、促弱轉壯的關鍵時期。河南滎陽的李杰，也正忙著給其合作社承包的10萬畝小麥施藥、除草。他的合作社有10架極飛農業無人機，一天至少可以噴灑6000畝冬小麥，10萬畝差不多半個月就可全部完成。“如果這些工作全部由人工去做，不僅成本高、耗時長、易錯過農時，而且還不夠精準，造成農藥浪費和殘留，但使用植保無人機，一切就簡單多了。”在李杰看來，植保無人機不僅解決了勞動力緊缺、農藥殘留問題，還幫助農民從耗時耗工的農活中解脫出來，避免農藥中毒。

植保無人機云平臺

受疫情影響，農戶活動范圍有限，但農活不等人，項目團隊緊急開展農用植保無人機線上培訓教程，通過網絡直播、微信平臺等方式開展幫扶指導活動，切實解決農機合作社或種田大戶在春耕備耕中遇到的困難和問題。極飛、安陽全豐等公司推出無接觸種地服務，幫助農戶解決了這個大難題。通過手機接單，確定需要噴灑農藥的田塊、面積，設置好航線，無人機就能進行噴灑作業了。通過無人機的管理后臺，農戶可以一目了然地看到無人機作業情況，無需到場，通過智能手機解決春耕工作，農戶不僅少操心、不跑腿，無接觸也很安全。

農諺講：“七月十五定旱澇，八月十五定收成。”今年夏季南方洪澇影響糧食生產，夏糧收購量與去年同期相比減少，再次讓人們關注糧食安全。

2020年8月8日上午，河南滑縣26000畝玉米中后期病蟲害統防統治工作在滑縣牛莊村正式啟動。由于今年夏季氣溫持續偏高、連續出現陰雨天氣，作物病蟲害較易發生。為使玉米病蟲害得到及時有效的防治，全豐航空派出24架植保無人機，24名飛手，在5天之內完成，與病蟲害搶時間。農用無人機集成的自動規劃航線、全程自主飛行、厘米級作業航跡精度、大數據監控、仿地飛行、自主避障等功能，大幅提高了施藥效率，提升了重大病蟲害應急防控能力，成功實現了本次規模化統防統治作業。“植保無人機實現了每日作業能力從百畝向千畝的轉變。”安陽全豐航空植保科技有限公司董事長王志國說。

項目團隊在江蘇、河南、新疆、江西等全國20余省市開展了植保作業生產考核，考核對象包括平原、丘陵、山地等不同作業環境，以及水稻、小麥、玉米、棉花、油菜、柑橘、蘋果、茶葉等不同作物，結果表明，農用無人機植保作業可提升防治效果10%，節藥20%，農藥有效利用率提升30%。

湖南武岡、海南三亞、江蘇鹽城等地開展了雜交水稻輔助授粉生產考核試驗，結果顯示，農用無人機輔助授粉結實率達82%，明顯優于70%的人工授粉效果。

專項護航 搶占農業科技制高點

為建立農業航空作業裝備技術體系，提高我國農用航空作業水平，“十三五”期間，科技部立項重點研發計劃項目— 農用航空作業關鍵技術研究與裝備研發，瞄準高效、精準、環保和多功能的總體目標，農機、農藝融合，突破關鍵技術，集成智能化附屬部件，形成了適合我國不同區域農業生產經營模式和地貌特點的高效農用無人機系統。項目團隊先后突破了農用無人機田間自主避障、超低空高穩定仿地飛行控制、機載多源信息探測、多機協同作業、一體化操控、能源載荷匹配、遠程監管等多項核心關鍵技術，開發了農用無人機精準施藥裝置、高效輔助授粉裝置、低空遙感裝置等智能化附屬作業部件和農業專用飛行控制系統，優化和增壽了無人機平臺關鍵重要零部件，集成創制了適合我國不同農業生產區經營模式和地貌特點的系列化農用無人機產品。自項目執行以來，我國載荷5升以上的農用無人機保有量由4869臺提升至30000臺，居世界第一位；年作業面積從1千萬畝次增長至3.2億畝次；并催生了大量農機社會化服務組織，吸引了大批青年務工人員返鄉就業，已形成具有中國特色的新興技術產業。

廣闊天地，大有作為。中國農業新技術立足我國國情，推動我國農業產業優化升級的同時，加快創新步伐，努力搶占世界農業科技競爭制高點，向全球輸出中國農業科技，推動全人類安全、健康、可持續發展，已經在全球20多個國家落地生根，創造了直接經濟效益，具有很高的國際影響力。中國用最先進的農業科技為世界農民再創豐收！