植保无人机在农业生产中的应用分析

陈杰文

（广东工商职业学院，广东 肇庆 526040）

一、植保无人机符合当前农业发展趋势

植物保护涉及我国粮食安全、食品安全、生态安全和农业丰产、农民丰收，在我国农业生产中起着举足轻重的作用。我国能以不到世界10%的耕地，解决了世界22%人口的粮食问题，机械化防治发挥了极其重要的作用，为国家粮食安全和农业生产稳定发展做出巨大贡献。现如今，高效机械化防治技术得到了较快发展，但是，对于占全国粮食种植面积60%以上的水田、玉米等高秆作物，由于其特殊种植模式和作物特性，使得地面机具无法下田。长期以来，水田和高秆作物的病虫害防治只能依赖手动喷雾器和背负式喷雾机进行，在全球气候变暖的今天，突发性大面积病虫害频繁爆发，现有植保机具早已无法满足防治需求，每年给国家造成巨大的粮食损失。装备落后、作业效率低，致使农药喷洒成为我国粮生产过程中劳动强度最高、作业次数最多，劳动力消耗量最大的环节，随着我国城镇化步伐加快，大量的农村劳动力转移到城市，同时伴随人口老龄化问题，农业劳动力的日益短缺、劳动力成本不断攀升，农作物病虫害防治已成为目前制约我国主要粮食生产的主要瓶颈。

《全国农业可持续发展规划》中明确的“一控二减三基本”方针，即严格控制农业用水总量，减少化肥、农药施用量，地膜、秸秆、畜禽粪便基本资源化利用。力争到2020年，实现农作物化肥、农药使用量零增长。

在“一控二减”方面，无人机将发挥巨大作用。采用无人机作业，可直接节约用水量90%，减少农药30%-50%。用无人机进行喷雾施药，作业效益高，例如高科新农的植保无人机每小时作业可达百亩，大大节约了施药用工成本，并且可在短时间内实施群防群控，特别是在连片规模农场运用过程中，可以及时高效防治病虫害。同时，使用无人机喷洒作业时，当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流，直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性，减少了农药飘失程度，并且提高靶标作物上药液沉积和覆盖率，让“药”“水”降下来，治效提上去。由于采用远程操纵，减少了人工长时间接触农药而产生的中毒。此外，在青壮年劳动力的结构性短缺，农业劳动力成本的持续提高的情况下，植保无人机的发展，对农业的稳定发展具有重要作用。

二、无人植保机在农业生产中的效益分析

（一）环境效益

我国的农药生产已取得长足发展，但因施药技术和施药设备落后，各地仍沿用粗放的施药方式，大雾滴大容量喷淋式喷雾等落后的施药技术和设备盛行，农药有效利用率有的不足30%，每年喷洒出去农药制剂有70%～80%流失到环境中，不仅浪费大量资源，还造成环境污染，导致施药人员中毒和农产品农药残留超标等问题。无人机施药采用低容量喷雾技术替代粗放的大容量喷雾技术，采用高精度GPS的农用无人机的自动导航技术，实现航空喷雾作业喷幅的精确对接，极大地提高了我国航空植保作业的质量，可把农药有效利用率提高到35%以上；通过本项目的实施，实现农药的减量、精确、高效、合理的使用，降低农业生态环境污染，提高农产品品质，符合“建立资源节约型和环境友好型社会，发展循环经济，高效利用资源，保护生态环境”的政策，也符合“减量化、再利用、再循环”的循环经济实际操作原则，是建立资源节约型和环境友好型可持续农业的技术支撑。

（二）经济效益分析

首先，农业航空施药的效率是常规施药机具的100倍，作业效率按500亩/天，而且航空施药采用低空低量施药技术，可节约农药20%，每年可产生较大的收益；采用高效航空施药，节约了用水、人工成本；较传统病虫害防治，采用了新技术，提高了防治效果，使得农产品产量、质量提高。而高效的农业航空施药可以及时防控突发性大面积病虫害，提高病虫害防治效果，为国家挽回巨大的粮食损失，产生巨大的经济效益。

（三）社会效益分析

农作物病虫害防治是劳动强度最大的田间管理项目。随着我国人口老龄化，农业劳动力日益短缺、劳动力成本不断攀升与我国现代农业发展的矛盾将越来越激化。高效的航空施药可以缓解农业施药作业劳动力短缺与农业发展之间的矛盾。探索规模化、社会化无人机航空病虫害防治的区域经营模式，以及植保、农机等多部门联合的无人机航空病虫害防治技术与装备推广机制，最终提出包括技术推广、技术指导、规模化应用的无人机航空施药装备推广使用体系，构建完善的新型服务体系，加速我国农业向现代化转型。

随着航空施药技术的发展，将带动新型药剂产业和航空施药装备产业的发展，这新型产业符合国家战略发展需求，具有广阔的市场前景，为国家创造大量的就业岗位，带来巨大的社会效益。

三、植保无人机技术开发展望

通过室内风洞试验与田间验证方法，优化航空作业参数，对适用于不同作物、不同病虫害防治的飞机作业参数进行选择与优化，包括：作业压力、喷雾量、雾滴粒径、雾滴分布性能，以及飞行高度、飞行速度、航线规划与导航控制方式等。

考核航空平台田间作业可靠性与连续工作能力，优化田间喷施作业速度、喷施量，优化航空平台施药载荷与续航能力，提高能效比，优化田间作业效率。

针对不同作物的生长特性与病虫害发生规律，确定不同防治时期、不同病虫害航空喷施方案与喷施要求，确定作业参数范围，制定与不同作物、不同病虫害、不同机型配套的喷施作业技术规范。

研究高精度飞行姿态及导航定位传感器，融合激光及声纳测距等传感器，消减地效的影响，开发无人机超低空飞行高稳定性自动驾驶控制技术，提高飞行控制精度，保证无人机超低空飞行作业时的稳定性。

完善无人机的失控保护措施，包括开发具有失控保护、故障自检测、报警功能的飞控系统，实时跟踪监视各类参数，排除安全隐患，提高无人机平台低空飞行的安全性。