植保無人機在新疆的應用與推廣

黨元曉，王曉寧，薛 蓮，李 科

（昌吉學院航空學院，新疆昌吉 831100）

0 引言

新疆現有耕地7 600余萬畝，地大物博，農產品種植種類多，面積大，有優良的水土和光熱條件，而這也是新疆的農業得天獨厚的優勢所在，但是受人口老齡化的到來、農作物病蟲害頻繁發生、種植成本不斷上升、精細操作的要求提高、農藥噴灑安全意識的增強等因素的影響，農業生產者需要用機械化模式來取代傳統耕種模式。近些年來隨著農業機械化的水平不斷提高，農業植保無人機也在我國的農業領域逐漸興起，其能適應的作業環境廣泛，不管是旱地還是水田，平原或者是山區，農業植保無人機都能高效、出色地完成作業，且成本比傳統機械模式低一半，效率是傳統機械的2～4倍，更是人力的百倍。

本文通過論述植保無人機在新疆農業領域推廣過程中所遇到制約其發展的主要因素，包括設備因素、人為因素、植保無人機企業等方面的因素，比如設備電池的續航時間與和需要維修等售后服務的完整性，無人機操作員的使用規范性和不同作物、不同農藥，不同的噴灑方式等問題并提出了幾點建議，通過調查論證的方式得出了只有在設備可靠的前提下同時將人為因素所造成的結果在可接受范圍內，科學進行作業，植保無人機在新疆才會得到更加長足的發展。

1 制約植保無人機應用的主要問題分析

1.1 本身存在的問題

就目前市場上的植保無人機電池來看，其使用壽命在1 000次左右，有的還不到1 000次，使用壽命綜合來看還是較短。其次是續航能力，一般而言藥物噴完時機載電池同時耗盡，在裝藥的同時更換電池，不至于載著無效電池作業，而就目前的產品來看如果是10 L的無人機，其起飛重量接近甚至超過20 kg，電池重量就占總重量的20%或更高。在現在電池材料技術沒有重大突破的前提下，植保無人機電池追求的只能是低成本和更廣闊的工作環境。另一方面就是電池的生產成本，以及原材料和產品合格率，現如今大部分航空模型鋰電池或無人機電池均為鈷鋰電池，鈷的廣泛使用提高了鋰電池的性能，而鈷的價格每年都在快速上漲，若原材料的成本飆升，那么降低成本的有限選項就是更換老舊的生產設備和質量不是很好的隔膜材料。植保電池同樣也有軟成本，如使用壽命和溫度，若使用壽命短，則增加每次作業的成本，若溫度高，會在大功率放電時損壞鋰離子，出現析鋰現象，使用壽命就會縮短。

目前受限于電池和農田復雜的地理環境，植保無人機的有效載荷大多在10～25 kg之間，當然也有有效載荷在40 kg甚至更高的無人機，隨著載荷的增加，其起飛重量勢必會增加，不利于轉場運輸，所以在保證有效載荷不降低的前提下如何減小起飛重量，同時保證經濟適用性還有待探索。

1.2 行業普遍存在的問題

現階段新疆植保無人機駕駛員主要是由其他航空行業相關人員構成的，而且缺口比較大，即使植保無人機的效率很高，植保無人機操作員依舊很缺，當然這與植保無人機的行業特點有一定的關系，因為植保無人機在一年的時間里差不多只有半年的作業時間，收入不是特別穩定，而這也是不能吸引人才的重要原因之一。且無人機的執照費用相對于其他比如駕照來說是較貴的，取得植保無人機駕駛執照的前期投入較大，這也間接導致了無人機駕駛員稀缺。

1.3 服務機構存在的問題

現階段在新疆地區正規的能夠幫助培訓人員取得植保無人機駕駛執照的機構較少，費用不低，培養出來的駕駛員是否有足夠的責任心也是疑問，而且駕駛員不但要熟練地操縱植保無人機，還要對不同的作物，不同的病蟲害的用藥量和藥理有較為全面的知識[1]、以及機器保養、電池養護[2-3]方面的知識、有的駕駛員駕駛技術不過關造成作業效果不理想，或用藥量過多造成農作物死亡，因為漂移性作用造成的其他損失，專業程度不夠。

1.4 自然環境的因素

若風速過大，首先會造成無人機的飛行姿態不穩定，有很大的安全隱患，其次風速過大會導致藥物霧滴發生漂移[4-5]，污染環境。當溫度較高時，霧滴可能會在空中蒸發或藥物的有效成分可能會發生分解變質現象，且溫度高時植物的氣孔閉塞，藥物吸收效果差，因為無人機電池對溫度敏感，所以溫度過低或過高都會影響電池的工作性能，無人機的適宜作業溫度一般為20～30℃。由于無人機施藥濃度高，水量少，濕度對于最終作業效果的影響要相對大一些。部分無人機不防水，有降水的復雜天氣例如雷雨或有霧的天氣不適合無人機作業[6]，尤其是北疆地區降雨會比較多，在使用的時候會造成諸多不便。雖然新疆的土地大部分是集約耕地，但是還是有些農田里有電線桿、田埂或其他障礙物，植保無人機在作業的時候安全性不高，其次農田的地勢并不是所有的地都是平坦的，遇到一些低洼地或者地勢高一些的地，操作員不易及時發現和準確調整飛行高度，導致這些土地的作業效果達不到植保作業目標。

1.5 推廣的主要問題

費用和宣傳是應用和推廣中最重要的問題。在向相關從業人員咨詢后了解到，農民最關心的問題是使用植保無人機打藥是否比自己人工打藥省錢。以前，農民在打藥時只需花費農藥的費用，從而節省了勞動力成本。但是如果將節省下來的人工成本用于其他工作，若收益大于無人機作業成本，則可以增加收入，自己的地打藥工作也完成了，一舉兩得。同時，使用植保無人機噴灑至少節省農藥30%。即使農民不工作，使用無人機噴灑的成本也不是很高。但農民卻并不這么認為。原因很簡單，原來藥是自己打的，不需要掏人工費，若使用無人機還需要掏無人機施藥的錢，比起自己打藥這并不劃算，而也這說明植保無人機的優勢宣傳不到位。在經過調查后發現，用戶在使用無人機時較為擔心的就是售后問題，如果農忙時機器損壞，那造成的損失就會很大，機器在使用過程中總會有一些損耗是無法避免的，有些公司對后續的維護，軟件或硬件的升級不及時跟進就會導致機器還未到正常使用壽命時就無法正常使用，有些廠家甚至只生產，不管后續的維修和保養等，雖然現在這樣的廠家很少了，但是這個問題在前幾年資本市場剛進入植保無人機領域時尤為突出。

2 解決應用和推廣問題的措施

2.1 就植保無人機本身而言

廠家采用提升技術控制成本的方式與使用者多交流，做到產研結合，提出改進方案，增加電池的使用壽命，進而延長無人機是使用壽命。推出下一機型時充分考慮電池的兼容性等問題，讓更多的零部件能夠做到經久耐用和重復利用。建立完善的售后保障體系，及時提供其他維護保養方案或參照日本的植保無人機售后體系，研發更先進的飛控系統，根據衛星實時數據規劃科學的航線規劃[7-9]保證無人機和農作物的安全，增強植保無人機的自我保護功能，在越障或接近障礙物時能夠保持足夠安全距離或者一定的安全裕度，開發更加靈活的自動避障[10]功能，使植保無人機更加的智能化。

實驗研究，開發新型噴灑部件[11]，探求不同作業狀況下，施藥霧滴沉積分布情況和漂移規律[12]。優化無人機意外丟失處置程序[13]。若條件允許可對購買者進行產品使用注意事項培訓，以及操作規范培訓，防止由于操作不當造成植保無人機損壞，在植保無人機出現部件損毀或程序故障后能夠快速提出解決方案，并予以解決。將一機多用更廣泛地實現，比如播種、噴灑農藥、測繪，以及近年來提出的無人機噴灑化肥，而化肥多具有腐蝕性，在噴灑的過程中不可避免地會沾染到無人機上，而這對無人機的機構材料也提出了新要求。選擇更加耐腐蝕和防水的材料來制造植保無人機。在銷售無人機時，推出多種方案供消費者選擇，將各類培訓課程也加入其中，例如單售無人機、無人機加培訓課程、培訓課程等，用戶可根據自身需要進行選擇。廠家對所有購買無人機的用戶都進行操作注意事項及法律法規培訓，而器械與電池養護、農藥配比、無人機飛手執照培訓等需另外收費或與無人機一同售賣，價格比單買一種產品價格低，這樣一來，企業降低了銷售成本，用戶也減少了培訓費用和因為操作不當而導致的使用成本，延長了無人機的使用壽命。

2.2 就農業植保服務機構而言

做好操作人員的選拔及培訓工作。培訓內容除了相關法律法規的學習還應結合新疆的實際作業區域對不同作物，不同的病蟲害類型的用藥及用藥量等進行培訓，以及日常的機器維護和保養工作的培訓，有條件的還可以進行維修等培訓。樹立極強的責任意識，安全意識，在進行植保無人機作業時嚴格按照操作要求和規范來進行作業，將隊伍打造成更加專業的隊伍、提高服務水平，防止由于操作失誤而造成炸機等嚴重的后果，耽誤作業時間造成經濟損失。吸收擁有植保無人機的個人，有培訓資質的組織可適當收取費用展開培訓，無培訓資質組織可聯系相關機構對其展開各類培訓，使其達到單獨作業要求時再安排相關作業，這樣一來，組織內的飛手和無人機的數目都可以增加。

2.3 就政策方面而言

希望國家或自治區出臺更加有力的政策，增加補貼資金[14]和補貼數量，或者降低植保無人機企業的稅率，以降低植保無人機的價格，將植保無人機企業所屬的作業服務組織和個人納入補貼范圍，讓更多的農民也可以用得起植保無人機，使新疆的植保無人機保有量有所增加，更好地實現農業現代化，智能化。與此同時植保無人機的各類標準和規范也需盡快出臺，例如生產制造標準等。

2.4 政府部門多發揮作用

由國家或自治區組織多部門對新疆植保無人機市場進行監管，對提供植保無人機服務的機構進行資質審查，使整個行業更加專業化。各個縣的農業局可以聯合一些適合本地作物的提供植保無人機服務的機構對當地務農人員進行宣講，以此來達到宣傳和降低作業價格的目的。地方上通過減免部分稅收、提供低息貸款、提供場地等方式鼓勵植保無人機企業發展配套產業，使其形成產業鏈，結合新疆的特有模式，兵團可以組建以團為單位的植保無人機工作隊，負責本團場或其他團場的植保工作。

3 結束語

產品本身的核心競爭力方面尤為重要，能夠做到經久耐用，易于維護和保養的同時在設計和研發中充分考慮到新疆作物的類型，做到只需更換配件甚至不更換配件就可進行另一項作業或另一種農作物進行作業，植保無人機在新疆農業領域的多方面應用才是其生存之道。雖然植保無人機在新疆應用與推廣中還存在不少的問題，但隨著人口結構和思想觀念的轉變，土地流轉，農業產業結構調整向更深層次的方向進行，農業現代化、數字化、智能化的腳步越來越快，相信在未來隨著一系列植保無人機操作規范、規章，以及配套設施的完善、科學技術的不斷發展、植保無人機功能越來越多、可靠性也會越來越高，在設備可靠的前提下同時將人為因素所造成的結果在可接受范圍內，科學進行作業，植保無人機在新疆才會有更加長足的發展。