植保無人機應用的發展現狀與建議

武漢市農機化技術推廣指導中心 宋承琦 熊珺 李萬里

植保無人機應用的發展現狀與建議

武漢市農機化技術推廣指導中心 宋承琦 熊珺 李萬里

植保無人機指用于農業植物保護作業的無人駕駛飛機，由飛行平臺、飛行導航與控制系統、噴灑系統及操控人員共同組成，通過地面遙控或飛行控制系統，實現低空低量飛行噴灑植保作業。

近年來，我國主要農作物植保機械化防治技術得到了較快發展，但對于水稻、油菜、玉米等高稈作物，受種植模式和作物生長特性影響，普通地面機械難以達到后期植保防治要求。同時，隨著城鎮化不斷推進，大量農村勞動力轉移到第二、第三產業，農業勞動力日益短缺，發展和推廣高效率植保機械進行專業化統防統治工作勢在必行。相較傳統植保機械，無人機的噴防效率超高，不受地形環境、作物高度影響，廣泛適用于大面積農作物的植保噴防，成為現代農業專業化防治的重要力量。

1 植保無人機發展現狀

1.1 國內外植保無人機發展情況

植保無人機按動力模式分為油動機與電動機，按旋翼數量分為單旋翼與多旋翼。20世紀50年代以來，為農業植保設計的專用和多用途農業飛機、農業直升機相繼出現，1987年日本Yamaha公司生產出世界上第一臺農用植保無人機R-50。經過數十年的發展，當前利用航空設備進行田間管理作業的世界平均水平已經超過17%，美國、日本的農用航空作業占耕地面積比例已經達到50%以上。

國內農用植保無人機研發始于2005年，2010年國內研制成功第一架油動植保無人機并開展田間試驗，隨著科技進步和量產化帶來的成本下降，自2015年起我國植保無人機進入高速發展期。2015年前無人機植保作業大部分為輔助作業模式，需要3人或3人以上參與觀測、操控及更換噴灑用藥，2016年植保無人機發展出自主作業模式，即采用RTK精準定位結合飛控系統測繪田塊，智能規劃航線，一鍵起降及返航的自動噴灑作業模式，距離真正的無人化越來越近。截至2016年，我國無人機生產企業已超過400家，植保無人機擁有量超過 6 000臺，年植保作業面積約 4 000萬畝（1hm2=15畝）次，按全國現有耕地面積20.25億畝計算，所占比例不足2%，發展空間極為廣闊。

1.2 湖北省內植保無人機發展情況

近幾年來，隨著農業對高效化、智能化服務要求越來越高，農用植保無人機以其技術優勢迅速在湖北省各地得到推廣。據湖北省植?？傉窘y計，至2016年全省專業化防治服務組織數量達到2 940個，植保無人機擁有量突破1 000臺，并呈現出集中趨勢：一是分布地域集中。植保無人機擁有量與當地農業自然條件、規?；洜I程度及機械化發展水平密切相關，目前全省植保無人機90%集中在武漢、荊州、襄陽、孝感、荊門等地區；二是種類集中。多旋翼機電動植保無人機因體積小、重量輕、價格適中、易于操控、安全性好等優點，占全省植保無人機總數95%以上；三是購買對象集中。全省植保無人機購買對象絕大多數為農業（農機）專業合作社或者植保專業服務組織，占據總數的90%左右。同時大部分農用植保無人機購置依靠政策推動，享受到了地方政府的農業、科技等不同部門的相關項目補貼。2013年以來，湖北省病蟲害專業化防治服務面積逐年上升，至2016年全省主要糧食作物專業化防治面積逾9 800萬畝次，其中飛防面積約200萬畝次。

湖北省內多家大型病蟲害專業防治組織公司總部均設在武漢，如湖北卓沃信息科技有限公司、湖北天惠標普云農業科技有限公司、湖北明藍科技有限公司等，擁有的產品涵蓋了大疆、極飛、洛克希德、安陽全豐等諸多知名品牌，武漢市植保無人機保有量約為500臺，但大部分由大型植保專業防治組織集中于荊州、襄陽及荊門等地開展飛防作業，僅有少量植保無人機在武漢本地作業。2016年武漢市農機化技術推廣指導中心與植保無人機生產企業通過項目合作，開展植保無人機水稻病蟲害防治試驗、示范及推廣，當年全市植保無人機飛防作業面積近10萬畝，為農民節省人工、農藥成本300多萬元，防治效果明顯，預計未來利用無人機防治作物病蟲害將在全市逐步普及。

2 無人機在植保應用上的優勢

2.1 符合綠色發展理念

黨的十八屆五中全會提出要著力構建綠色循環低碳發展的產業體系，強調綠色發展理念。2015年農業部出臺《關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》，要求到2020年農業面源污染加劇的趨勢得到有效遏制，實現“一控兩減”，即嚴格控制農業用水總量，實現主要農作物的化肥、農藥的施用總量下降。無人機植保采用的超低容量噴霧噴灑技術，能夠提高靶標作物上藥液沉積和減少農藥流失，實現精準、減量施藥，對比傳統植保施藥方式可省藥30%、省水90%，有效減少對環境和農作物的污染，充分發揮農業機械化技術及裝備在推進農業綠色發展中的主要作用。

2.2 作業效率高

智能植保無人機結合RTK定位系統，實地采集作業范圍和障礙物定位數據，進行田塊測繪后自動生成航線，可自動規避田間障礙，不受地形環境和作物高度影響。電動多旋翼植保無人機載重可達5～15 kg，油動單旋翼載重可達10～20 kg，作業噴幅可達5～8 m，作業飛行速度4～10 m/s，每天作業量可達300～500畝，作業效率是人工噴藥的30倍、普通植保機械的8倍，在高稈作物和爆發性病蟲害防治效率上有突出的優勢。

2.3 防治效果好

智能植保無人機噴灑系統配合壓力傳感器與流量傳感器，可精確完成超細霧滴、極低用量的超低容量噴灑。飛行時形成的下壓風場，能將超細霧狀的農藥噴灑到農作物的莖葉背面，將農藥霧滴均勻散落于植株各個部位，對作物從上到下進行穿透，完成普通地面機械無法達成的作業效果。根據對比試驗，植保無人機對稻飛虱蟲害的防治效果比電動噴霧器提高17.3%，對水稻紋枯病的防治效果比電動噴霧器提高9.07%（見《稻飛虱防治效果情況表》及《水稻紋枯病防治效果情況表》）。

稻飛虱防治效果情況表

水稻紋枯病防治效果情況表

2.4 安全性較好

無人機進行植保作業時，操作人員通過遠距離遙控或設置自動巡航作業，實現了人機、人藥分離，有效避免了農藥對人體的直接傷害，安全性高于人工噴藥和普通地面機械植保作業。

2.5 創新產業格局

智能無人機將產品的功能重心從機械部件轉向軟件和傳感器，通過移動互聯網、大數據、云計算的融合，將無人機、使用者、生產企業與農業部門緊密聯系在一起。通過分析植保大數據，可以了解各種農藥對作物、病蟲害的實際效果，為植保專業服務組織提供技術解決方案和市場需求信息，為農藥生產企業的產品研發和生產計劃提供依據；可以準確掌握無人機植保的動態、方位、歷史作業面積、農藥的流向與使用量，實現農藥流向可追溯系統、環境污染控制、農機管理調度等，為農業管理部門提供決策依據。

“互聯網+無人植保機大數據”重構了智能無人機、植保專業化服務組織、農藥生產企業等上下游產業鏈資源，農田管家、農飛客等作業服務平臺紛紛涌現，“平臺+技術方案+終端+服務+網絡信息”的全新商業運行模式，顛覆了傳統的經營手段和盈利模式，創造了新的生態產業格局。

3 當前面臨的問題

3.1 標準體系不完善

目前植保無人機行業并無明確的行業標準，包括無人機產品的技術、性能標準和植保作業標準。缺乏相關標準和管理機制，導致植保無人機生產企業眾多、產品質量參差不齊，購機者權益及植保作業效果也得不到保證，限制了植保無人機的發展。

3.2 飛防專用制劑研發仍是短板

植保無人機采用超低容量噴霧，首選農藥劑型為油劑。但至2017年，我國登記的油劑僅有14個，市場主流農藥劑型多為可濕性粉劑、懸浮劑、分散粒劑等，適用于傳統人工噴霧機械，并不適用于植保無人機的精密噴霧作業系統，容易影響作業質量，提高植保無人機故障率。

3.3 機具價格較高

目前油動單旋翼植保無人機價格普遍超過10萬，電動多旋翼植保無人機價格一般在5～8萬元，是普通機動噴霧器價格的數十倍以上，農業種植大戶和植保專業化服務組織較難承受，推廣應用受到很大的限制。

3.4 缺乏專業培訓

智能無人機技術集成度高，操作和維護保養遠較一般農機產品復雜，需要操作人員能夠熟練掌握無人機的調試、維護、操控等多種基礎能力，同時還要了解針對不同作物、不同病蟲害的施藥技術方案及國家相關法律法規。而當前購機者多是簡單練習遙控操作后即開始植保作業，缺乏系統的專業培訓。

4 意見和建議

4.1 加快標準制定

政府相關部門要加強中國農業航空技術標準和規范的制定，盡快組織專家制定農用植保無人機安全與技術標準、試驗檢測方法及施藥作業操作規范，制定產業發展規劃，盡早出臺和完善行業服務制度，建立市場準入制度，實現政府對航空植保產業技術產品質量和作業安全的有效監管，統籌推動農業航空植保產業健康有序發展。

4.2 加快飛防專用制劑研發

科研院所、無人機生產企業與農藥生產企業應建立廣泛的合作機制，研究在航空施藥條件下，農藥霧滴沉降、黏附、鋪展規律，加快研發飛防專用超低容量噴霧制劑，篩選易于沉積、潤濕、鋪展、滲透和吸收的飛防制劑，保證植保無人機的作業效果。

4.3 加大政策扶持力度

農業（農機）主管部門應將農用植保無人機納入農機購置補貼等惠農政策范圍，降低農業植保無人機購機成本，調動種植大戶、農業合作社及植保專業化服務組織的購機積極性，加快無人機植保技術推廣應用。

4.4 開展系統專業培訓

農業管理部門和相關生產企業要充分利用各類培訓資源，對植保無人機操作人員開展集中培訓，加強施藥技術知識及相關法律法規的學習，提高其作業技能和科學管理水平，培養農用植保無人機技術人才，完善農用植保無人飛機配套服務，提高無人機的使用效率。

2017-11-10)