基于植保無人駕駛航空器智能電池修復喚醒實踐及維修服務的思考

胡 宏，程學山

（1.南京市六合區農機化管理服務總站，江蘇南京 211500；2.南京市六合區探春農機專業合作社，江蘇南京 211500）

0 引言

近年來，隨著農業機械向智能化、電力拖動、智慧電控等高科技方向發展，對農機維修人員的維修技能要求也越來越高，農機維修及檢測儀器設備也向數字化、智能化方向發展。智能農機裝備維修難已成常態，以南京市六合區為例，目前區內還沒有一家開展無人駕駛航空器智能電池維護業務的企業，基層農村迫切需要提供無人駕駛航空器智能電池維修服務。

1 無人駕駛航空器及智能電池使用、維修現狀

1.1 無人駕駛航空器使用情況

當前無人駕駛航空器已由原先單一的提供農業生產植保病蟲害防治作業服務，拓展到農業生產撒肥、播種、水產投喂飼料、巡檢等多種機械化作業服務。隨著作業功能的拓展，農戶對無人駕駛航空器的購買愿望更加強烈，近年來保有量也得到迅速增加。如六合區冶山街道植保無人駕駛航空器保有量目前已達到21架，年作業面積達40000畝次，作業范圍包括植保、播種施肥、投飼等。無人駕駛航空器屬于季節性使用的農業裝備，每年作業時長不超過25天，但在使用期間往往每天連續作業10個小時以上，來回往返約40架次，工作強度高并且經常在高溫酷熱的環境中進行，智能電池也因此容易損壞。

1.2 智能電池使用、維修情況

探春農機合作社田間實際作業實踐，無人駕駛航空器智能電池一般循環充電壽命150次，平均每架次作業1 hm2（噴灑農藥），每塊電池價格約4000元，平均使用成本約1.7元每畝次。經測算，植保無人駕駛航空器智能電池的購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性使用過后，智能電池長期閑置，存放時間較長，期間如沒有按照存放技術要求進行維護，往往因虧電而造成失效報廢的現象較多。智能電池實際使用過程中，很大比例是因為使用和保養不符合技術規范而造成了故障報廢。

1.3 當前無人駕駛航空器智能電池維修現狀

植保無人駕駛航空器智能電池維護專業性強，并且對維修設備及維修場地環境要求也較高，因此基層農村能夠提供智能電池維修服務的企業極少。另外，無人駕駛航空器智能電池屬于化學危險品，快遞不愿做電池運輸業務，返廠維修十分不便；且返廠維修的價格很高，用戶也不愿返廠維修。因此，基層農村迫切需要簡便易行、安全高效的植保無人駕駛航空器智能電池修復喚醒方法，以便快速、經濟、安全地開展維修和使用。

2 無人駕駛航空器智能電池修復喚醒方法及步驟

由于六合區沒有無人駕駛航空器智能電池維修企業且返廠維修不便，六合區探春農機合作社經過多次研究實踐，成功探索并總結出一例無人駕駛航空器智能電池修復喚醒方法。

2.1 待修復喚醒電池使用情況

六合區探春農機合作社于2019年4月購買某品牌無人駕駛航空器智能電池7組，電池型號為12s20c16000mah智能鋰電池。2019年9月底水稻植保作業結束后入庫放置，2020年2月進行充電準備使用，發現其中4組無法正常充電。其他3組正常保養后繼續使用。2021年5月進行檢查充電，發現只有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，每組費用約2500元。

2.2 待修復喚醒電池檢測情況

6組智能電池使用充電循環都不大于50次，外觀完好，因長期未使用以及未及時按規程充電保養，6組智能電池已無法充電使用。用數字萬用表直流檔檢測，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 檢測及維修儀器設備配備

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，調整到1000 W×2工作模式）。數字萬用表1只，電工工具1套。

2.4 修復喚醒步驟

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，經檢查均正常。

步驟2：用原配充電器（可2組同時工作）其中一組輸出端連接電池正負極線、電壓信號平衡排線，觀察充電器液晶顯示屏，顯示電壓值為14 V，數字閃爍電壓值在下降，充電器風機不運轉，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根正負極線連接，用數字萬用表直流電壓檔，測量無人駕駛航空器智能電池正負電極電壓，萬用表顯示直流電壓為14 V。連接智能充電平衡信號排線，斷開電池極線，測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盒，經檢查電路結構外觀完好，電芯（注意電芯不要分解）無損壞變形。用數字萬用表分別檢測電池電芯單元電壓，基本平衡，但低于標準值3.7 V。

步驟5：分析電池電路原理，發現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。當電芯電壓降到設定值，智能電路板判斷為故障，因此不能向充電器發出充電指令信號。

步驟6：根據電路原理，用一個使用正常的同型號智能電池和充電器連接好信號平衡排線，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，充電器開始工作，用數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，待修電池充電指示燈開始閃爍，這一操作過程用時約1分鐘，時間不宜過長。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平衡排線連接，恢復正常充電連接模式。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，充電器自動停止充電，電壓達到電池使用標準值，6組無法充電的電池全部喚醒成功。

2.5 修復喚醒效益分析

探春農機合作社此次共修復喚醒6組無人駕駛航空器智能電池，如果返廠維修每組費用約2500元，共需 15000元。在此次修復喚醒實踐中，合作社節約了15000元開支，同時沒有因返廠維修而耽誤了農時作業。

3 當前智能電池維修存在的問題

3.1 缺乏專業檢測維修設備

無人駕駛航空器智能電池出現故障則需要專門檢測的設備來進行準確的故障判斷，由于設備較貴（特別是電池電芯故障檢測設備），基層農機維修點往往不配備，因此難以開展此項維修業務。

3.2 缺乏專業維修人員

無人駕駛航空器電池等智能裝備新技術集成度高，相應要求農機使用及維修人員有較高的操作使用和維修專業技能水平。目前，無人駕駛航空器使用及維護者大多文化程度低且年齡較大。以六合區冶山街道為例，農機使用及維護者學歷在初中及以下的占75%，年齡在50歲及以上占80%，農機使用及維護者對智能農機使用和維修專業技術掌握不全面，很難做到按技術規范來使用和維護。

3.3 維修不當易引發事故

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、鋰等化學物質對環境污染危害性較大。智能電池電路板維修不當，會引發短路，甚至導致燒壞電路板等不必要的損失。如將電池電芯內部長期暴露在空氣中，空氣濕度很大時就可以使電芯自燃。使用者如不按照無人駕駛航空器操作規程開展植保作業，也存在著智能電池自燃、爆炸等安全隱患。

4 對策建議

基于農村無人駕駛航空器電池等智能農業裝備目前的使用、維修、調試及保養現狀，提出對策建議如下。

4.1 加強農機維修技術人才培養

隨著無人駕駛航空器電池等新型智能農業裝備在農業生產中逐步廣泛應用，基層農村對高技能農機維修保養技術人才的需求也越來越迫切，這對農機維修行業從業人員既是機遇也是挑戰。各級農業農村主管部門應根據智能農業裝備市場發展的新形勢，采用“理論+實踐”的培訓模式，采取智能農業裝備專項維修與多種農機維護保養相結合的教學方式，經常性開展智能農機維修專業技術培訓，并通過考試考核的方式促進學員達到合格要求，獲得專業維修資質證書，促使農機維修專業技能和水平提升，以適應當前智能農機裝備快速發展的形勢。

4.2 加強區域性農機維修中心建設

由于無人駕駛航空器智能電池等新型智能農業裝備的維修、調試、檢測相關設備和工具價格較貴、維修專業性強，因此建議每個農業縣（區）建立1到2個大型區域性農機維修中心，來承擔新型智能農業機械維修任務，以保障智能農業裝備能夠安全、高效、優質、及時地投入到農業生產服務服務。

4.3 出臺相關扶持政策

各級農業農村主管部門應出臺相關扶持政策，進一步加大對新型智能農業裝備維修服務的支持。建議對達到二級及以上維修資質并承擔新型智能農機維修業務的企業，按照維修數量實施以獎代補政策，并對二級以上農機維修網點采購的必備智能農機維修及檢測設備納入財政專項補助。積極開展農機修理職業技能大賽，鼓勵農機維修從業人員提高業務技能水平，并對參加并通過職業資格鑒定的農機高級維修工、技師給予一定的經費補助。

5 結語

農業裝備發展已進入到智能化、信息化時代，智能無人駕駛航空器、智能田間管理系統、智能溫室系統等是農業未來的發展方向。在現代農業裝備向智能化信息化發展的當下，農機維修人員應與時共進，不斷地學習新知識練好基本功，各級農業農村部門為農機維修提供專業培訓和政策扶持，雙方形成合力，共同為現代智能農業裝備的發展應用保駕護航。