多旋翼植保无人机试验推广探讨

©黎德明 雷兴谊 韦　波　彭　灿

（柳州市农机推广站　545006）

多旋翼植保无人机试验推广探讨

©黎德明 雷兴谊 韦波彭灿

（柳州市农机推广站545006）

介绍了单旋翼及多旋翼植保无人机的优、缺点和发展现状，通过对单旋翼及多旋翼植保无人机两款机型实际操控作业分析，提出了就从事植保作业而言，负载相同条件下，在性价比及稳定性操控方面，多旋翼植保无人机价格低廉，简单易操作，适合非专业人员操控，很受农民欢迎，具有良好推广应用前景。

单旋翼；多旋翼；无人机；植保；对比试验；分析

一、柳州市植保机械发展现状

柳州市位于广西中部偏北，主要种植水稻、甘蔗、柑橘、茶叶、桑园、蔬菜、玉米等农作物，其中水稻种植面积13.2万hm2，甘蔗种植面积10.2万hm2，蔬菜种植面积9万hm2，果园面积5.06万hm2，桑园面积3.15万hm2，茶园面积1.26万hm2，油料种植面积1.18万hm2。除水稻、甘蔗、柑橘、茶叶部分是以公司或合作社、大户承包种植外，其他作物主要还是以农户分散种植为主。农作物种植面积43.1万hm2，年植保作业量大于86.66万hm2，植保作业产值按15元/亩计超过1.9亿元。每年完成如此大的作业量，植保工具以半机械化的单管式喷雾器、压缩式喷雾器、背负式喷雾器、喷杆式喷雾器为主，机械作业效率低，约占80%；乘座式机动喷雾器、拖拉机悬挂式机动喷雾器约占10%；太阳能、电能防虫灯约占3%；其它物理、生物等防治约占7%。植保无人机尚处于试验示范应用阶段。

二、主要农作物病虫防治措施

柳州市主要农作物有水稻和甘蔗。水稻生长期内发生的主要病虫是：稻瘟病、稻纹枯病、水稻细菌性条斑病、三化螟、二化螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟等。因此，早、晚稻即4～9月份不少于4次施药。甘蔗生长期内发生主要病虫：有甘蔗黑穗病、梢腐病、赤腐病、甘蔗绵蚜、蓟马、螟虫、蔗根锯天牛、蔗龟等。从4～10月内不少于3次施药。从这两种主要农作物病虫不同程度发生来看，每年柳州市应防治面积83.4万hm2，可见防治作业市场十分庞大。

大田作物每年都需要进行大范围植保作业，即便没有发生病虫害，也需要做“一喷三防”预防性措施。每到此时都需要抢农时进行喷药防治，忙碌的程度不亚于收获季节。针对近年来农村直接从事农业生产的劳动力严重不足，发生重大病虫应急防治能力薄弱的状况，柳州各地建立了专业化防治服务组织（机防队、合作社、公司）或一家一户的植保模式，为全市农作物进行植保作业服务。主要的植保机械通常以通用型的移动喷筒机动喷雾器、人工背负机动喷雾器、人工及手动喷雾器为主，每人每小时只能喷1亩地左右。对于爆发性的病虫害，要在短短的几天时间完成大规模的植保作业，难度极大，特别是依靠人工或者地面机械，病虫防治方式，机械化程度低，劳动强度大，成本高且效果差，相关技术亟待更新换代。

近年来，国内植保无人机发展迅猛，该机可适应各类农作物植保作业，特别是多旋翼植保无人机，在植保作业中作用明显，已在柳州农业植保中投入使用。由于产品性能稳定，高效安全，节约水药，降低成本，防治效果显著，成本低、易操作，体积小巧、方便转移和适用性好、不受地形条件限制，成为农业植保领域推广和应用的热门机型。多旋翼植保无人机以稳定飞行和操作简单的特点，携带药液进行低空喷洒（比农作物高2m），喷洒均匀，药效好，极大的节约了人力，实现高效率作业，飞行施药效率可达到1亩/min，解决了传统植保作业效率低、劳力短缺、操作人员不安全等问题。

三、植保无人机应用效果分析

柳州市农机推广站自2014年承担农用植保无人机引进试验示范推广项目，于同年9月引进单旋翼植保无人机（负载10L）与多旋翼植保无人机各一台，开展了形式多样的植保无人机作业演示活动及试验示范。

（一）植保无人机作业试验效果分析

1.稻田植保作业试验。2015

年7月31日，鹿寨县中渡镇中明农机专业合作社的13.33hm2稻田突发大面积病虫害，需及时进行防治，否则将造成严重后果。为此，市农机推广站应用无人机鼎力相助，即时派出一架负载10L农药的八旋翼植保无人机，农药为专用的高浓度航空药液。在喷药作业中，植保无人机飞行速度设为4.8m/S，从早上8点30分开始作业，作业期间配套发电机不断给4组电池充电，每组电池充电大约25分钟，源源不断给无人机提供电源动力。作业人员为3人（含飞手、导航员、充电及加药），至下午6点40分喷药完毕，作业时间7.71h，共喷洒作物面积12.46hm2，平均1.6hm2/h（纯飞行时间）。施药过后，稻田里的稻飞虱等病虫不到10分钟即死亡。无人机为中明农机专业合作社病虫害防治解了燃眉之急。若此次防治用人工背负机动喷雾器进行人工作业，在同等时间内需20个青壮劳动力，因此植保无人机的工作效率为人工的6.7倍。可见，应用无人机植保作业效率高、省时、省力，不误农时，统防统治效果显著。

2.甘蔗植保作业试验。2015

年8月24日，在鹿寨中渡镇石墨村上里屯，植保无人机为鹿寨格卡农机专业合作社的13.33hm2甘蔗，实施了螟虫及棉蚜虫等病虫类飞控防治施药作业。此次甘蔗病虫飞控防治使用一架负载10L农药的八旋翼植保无人机，农药为专用的高浓度航空药液。从全程跟踪掌握的数据来看，除了在高压线底及其附近作业，无人机的飞控装置受到轻微影响外，无人机基本满负荷飞行施药作业。由于甘蔗的长势高出操作手的视线，看不到甘蔗地头，操作手只好利用现场三轮机动车站在车厢上操控，影响了施药作业效率。从早上9点半开始作业到下午4点，作业时间5.98h，施药飞控作业面积为10.66hm2，高杆农作物植保病虫防治效果和效率比其他农作物略低。通过这两次大面积飞控防治作业的效果来看，以负载10L的八旋翼无人机为例，在保证无人机电源动力充足的前提下，无人机植保的工作效率平均0.025hm2/min，飞行平均工作效率0.072hm2/min（纯飞行时间）。

（二）植保无人机示范演示效果分析

自2014年9月以来，该市运用单旋翼与多旋翼植保无人机分别在柳江、柳城、三江、鹿寨县、市郊区及桂中农场等地进行了8场次演示活动，为水稻、甘蔗、茶树进行施药作业，观摩群众2000多人，演示效果达到了预期，提高了农民群众对农业航空植保的认识，激发了部分农民有购买植保无人机的意向。实践证明，植保无人机具有高效、节药、安全等优势。特别是远距离遥控操作，有效避免了作业人员接触农药的危险，改善了操作者的劳动条件；采用无人机进行植保作业时超低空作业，喷洒时漂移减少，农药流失少，作业环境空气中农药量大大降低，减少了对环境的污染，解决了地面植保机械对高杆作物、山地丘陵及复杂地形条件下不利于开展喷药作业的问题。

（三）单旋翼与多旋翼植保无人机性能对比分析

通过对单旋翼与多旋翼植保无人机作业实施效果分析，性能对比如下：

1.操控方面。单旋翼没有稳定系统，需要经常调整飞机、修正飞机飞行方位，操作难度大于多旋翼，多旋翼的操控比较简单。

2.可靠性方面。多旋翼没有活动部件，它的可靠性主要取决于无刷电机的稳定性，因此可靠性较高。相比较而言，单旋翼有活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降。

3.维修保养方面。多旋翼结构简单，若电机、电子调速器、电池、桨叶和机架损坏，很容易替换。而单旋翼零件比较多，安装维修保养成本相对较高。

4.续航性、负载性能方面。两者都采用锂电池为动力源，其续航性、负载性能基本相同，而单旋翼的负载性还有提升的空间。

5.价格方面。单旋翼比多旋翼价格昂贵。以负载10L农药的无人机为例，单旋翼是多旋翼无人机单价的2倍多。

6.安全方面。单旋翼比多旋翼操作的危险系数高。

7.作业效果。单旋翼的无人机旋翼大，旋翼产生的向下气流可将农药吹到植物背面。多旋翼无人机也会产生向下的气流，但是会比单旋翼气流乱一些，单旋翼的作业效果较好。

就植保作业而言，负载相同条件下，由于多旋翼不需要专业机手来操控，选择多旋翼植保无人机较为适合。

四、植保无人机推广应用经济效益分析

从八旋翼电动无人机在鹿寨中渡镇两次作业试验与人工作业试验对比情况得出，水稻、甘蔗实际平均工作效率0.026hm2/min（包括更换电池、装药、转场等时间），飞行平均工作效率0.068hm2/min（纯飞行时间），按每天7h工作时间，可完成10.92hm2的植保作业量，发电机用油100元/天，约0.25元/min，操作人员劳动强度相对大幅降低。每台套八旋翼无人植保机价格7万元左右，包括一台八旋翼无人植保机、四组电池、两组充电站、一台6kW发电机。电池作业使用全寿命为100h，可完成作业面积412hm2。按15元/亩计算，作业产值9.27万元。操控手工资350元/天，折算成每分钟约0.84元共0.5万元；发电机用油0.15万元，无人机折旧按40%计共2.32万元，维修费按9.27万元8%计0.75万元，其它运输交通费0.4万元，共计4.12万元。除去成本，纯利润5.15万元，一台无人植保机全寿命纯利润12.88万元。

五、植保无人机如何推广应用

（一）加大政策扶持引导。植保无人机在柳州作业试验示范获得成功，引起了种田大户、专业合作社、当地植保部门、专业植保服务组织等关注和购买植保无人机的意向，为今后推广应用打下了良好的基础，发展前景十分广阔。建议政府部门应加大项目扶持，实施购机补贴，让有条件的专业植保服务组织、专业合作社等率先推广应用。

（二）加强技术培训。从植保无人机操控技术来看，其飞行主要是依靠远程操控器来操作，飞行的速度和方向都是由操控手柄来控制，速度的快慢完全凭操作者的手感来进行，为确保安全和使用效果，植保无人机操作手应经过正规机构培训，方能进行田间作业。

（三）选好适用机型。2016年，柳州市加速推进植保无人机项目，引进国内目前最先进的全自动八旋翼电动植保无人机，该机具有自动起降、自动悬停、自主规划航线、自动喷药加漏点记忆、断桨保护等功能，其操控性、安全性及作业效率较高，应重点推广。

（四）做好示范宣传。利用示范点的技术优势和示范效应，辐射带动周边农民应用植保无人机这一新机具、新技术，推进高科技在农业生产中的应用，使农民从繁重的农业劳动中解放出来，解决农村劳动力短缺，节本增效，提高植保现代化发展水平，创造良好的社会效益和经济效益。

［1］卢进才，廖宪成，覃琳.柳州市农作物病虫害专业化防治现状与发展对策探讨［J］.广西植保，2014（02）.

［2］周海燕，杨炳南，严荷荣，杨学军.我国高效植保机械应用现状及发展展望［J］.农业工程，2014（06）.

［3］董延杰.浅谈我国植保机械的现状［J］.新农村，2011（17）.

［4］付大平，田耘.我国植保机械的发展状况与前景分析［J］.农业与技术，2012（11）.