植保無人機在農業生產中的應用分析

陳杰文

（廣東工商職業學院，廣東 肇慶 526040）

一、植保無人機符合當前農業發展趨勢

植物保護涉及我國糧食安全、食品安全、生態安全和農業豐產、農民豐收，在我國農業生產中起著舉足輕重的作用。我國能以不到世界10%的耕地，解決了世界22%人口的糧食問題，機械化防治發揮了極其重要的作用，為國家糧食安全和農業生產穩定發展做出巨大貢獻。現如今，高效機械化防治技術得到了較快發展，但是，對于占全國糧食種植面積60%以上的水田、玉米等高稈作物，由于其特殊種植模式和作物特性，使得地面機具無法下田。長期以來，水田和高稈作物的病蟲害防治只能依賴手動噴霧器和背負式噴霧機進行，在全球氣候變暖的今天，突發性大面積病蟲害頻繁爆發，現有植保機具早已無法滿足防治需求，每年給國家造成巨大的糧食損失。裝備落后、作業效率低，致使農藥噴灑成為我國糧生產過程中勞動強度最高、作業次數最多，勞動力消耗量最大的環節，隨著我國城鎮化步伐加快，大量的農村勞動力轉移到城市，同時伴隨人口老齡化問題，農業勞動力的日益短缺、勞動力成本不斷攀升，農作物病蟲害防治已成為目前制約我國主要糧食生產的主要瓶頸。

《全國農業可持續發展規劃》中明確的“一控二減三基本”方針，即嚴格控制農業用水總量，減少化肥、農藥施用量，地膜、秸稈、畜禽糞便基本資源化利用。力爭到2020年，實現農作物化肥、農藥使用量零增長。

在“一控二減”方面，無人機將發揮巨大作用。采用無人機作業，可直接節約用水量90%，減少農藥30%-50%。用無人機進行噴霧施藥，作業效益高，例如高科新農的植保無人機每小時作業可達百畝，大大節約了施藥用工成本，并且可在短時間內實施群防群控，特別是在連片規模農場運用過程中，可以及時高效防治病蟲害。同時，使用無人機噴灑作業時，當藥液霧滴從噴灑器噴出時被旋翼的向下氣流加速形成氣霧流，直接增加了藥液霧滴對農作物的穿透性，減少了農藥飄失程度，并且提高靶標作物上藥液沉積和覆蓋率，讓“藥”“水”降下來，治效提上去。由于采用遠程操縱，減少了人工長時間接觸農藥而產生的中毒。此外，在青壯年勞動力的結構性短缺，農業勞動力成本的持續提高的情況下，植保無人機的發展，對農業的穩定發展具有重要作用。

二、無人植保機在農業生產中的效益分析

（一）環境效益

我國的農藥生產已取得長足發展，但因施藥技術和施藥設備落后，各地仍沿用粗放的施藥方式，大霧滴大容量噴淋式噴霧等落后的施藥技術和設備盛行，農藥有效利用率有的不足30%，每年噴灑出去農藥制劑有70%～80%流失到環境中，不僅浪費大量資源，還造成環境污染，導致施藥人員中毒和農產品農藥殘留超標等問題。無人機施藥采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的農用無人機的自動導航技術，實現航空噴霧作業噴幅的精確對接，極大地提高了我國航空植保作業的質量，可把農藥有效利用率提高到35%以上；通過本項目的實施，實現農藥的減量、精確、高效、合理的使用，降低農業生態環境污染，提高農產品品質，符合“建立資源節約型和環境友好型社會，發展循環經濟，高效利用資源，保護生態環境”的政策，也符合“減量化、再利用、再循環”的循環經濟實際操作原則，是建立資源節約型和環境友好型可持續農業的技術支撐。

（二）經濟效益分析

首先，農業航空施藥的效率是常規施藥機具的100倍，作業效率按500畝/天，而且航空施藥采用低空低量施藥技術，可節約農藥20%，每年可產生較大的收益；采用高效航空施藥，節約了用水、人工成本；較傳統病蟲害防治，采用了新技術，提高了防治效果，使得農產品產量、質量提高。而高效的農業航空施藥可以及時防控突發性大面積病蟲害，提高病蟲害防治效果，為國家挽回巨大的糧食損失，產生巨大的經濟效益。

（三）社會效益分析

農作物病蟲害防治是勞動強度最大的田間管理項目。隨著我國人口老齡化，農業勞動力日益短缺、勞動力成本不斷攀升與我國現代農業發展的矛盾將越來越激化。高效的航空施藥可以緩解農業施藥作業勞動力短缺與農業發展之間的矛盾。探索規模化、社會化無人機航空病蟲害防治的區域經營模式，以及植保、農機等多部門聯合的無人機航空病蟲害防治技術與裝備推廣機制，最終提出包括技術推廣、技術指導、規模化應用的無人機航空施藥裝備推廣使用體系，構建完善的新型服務體系，加速我國農業向現代化轉型。

隨著航空施藥技術的發展，將帶動新型藥劑產業和航空施藥裝備產業的發展，這新型產業符合國家戰略發展需求，具有廣闊的市場前景，為國家創造大量的就業崗位，帶來巨大的社會效益。

三、植保無人機技術開發展望

通過室內風洞試驗與田間驗證方法，優化航空作業參數，對適用于不同作物、不同病蟲害防治的飛機作業參數進行選擇與優化，包括：作業壓力、噴霧量、霧滴粒徑、霧滴分布性能，以及飛行高度、飛行速度、航線規劃與導航控制方式等。

考核航空平臺田間作業可靠性與連續工作能力，優化田間噴施作業速度、噴施量，優化航空平臺施藥載荷與續航能力，提高能效比，優化田間作業效率。

針對不同作物的生長特性與病蟲害發生規律，確定不同防治時期、不同病蟲害航空噴施方案與噴施要求，確定作業參數范圍，制定與不同作物、不同病蟲害、不同機型配套的噴施作業技術規范。

研究高精度飛行姿態及導航定位傳感器，融合激光及聲納測距等傳感器，消減地效的影響，開發無人機超低空飛行高穩定性自動駕駛控制技術，提高飛行控制精度，保證無人機超低空飛行作業時的穩定性。

完善無人機的失控保護措施，包括開發具有失控保護、故障自檢測、報警功能的飛控系統，實時跟蹤監視各類參數，排除安全隱患，提高無人機平臺低空飛行的安全性。