植保无人机使用现状及推广建议

冯洁昕，张 岩

（天津市西青区农业技术推广服务中心，天津 300380）

1 我国植保无人机发展历程

随着我国经济的快速发展和制造业能力的不断提升，我国农业进入了较高机械化水平的现代化农业生产阶段，各种农业机械的推广应用，大大提高了农业生产的作业效率，积极推动了农业增效和农民增收。在这一大环境下，“民用无人机+农业”逐渐兴起，诞生了植保无人机。随着制造工艺和使用技术的不断成熟，植保无人机在我国农业病虫害防治工作中扮演越来越重要的角色。由于我国大多数农田地形复杂，植保无人机兴起虽然相对较晚，但使用植保无人机能够很好地克服普通植保机械在复杂地形地貌作业方面的不足，因此发展速度较快，推广应用范围广泛，作业面积快速增长。同时，在农村青壮年大量流失的现状之下，使用植保无人机节省大量人力，也在一定程度上弥补了农业劳动力不足。

据农业部数据统计，2015年底，我国农用无人机保有量为2 324架，大部分用作试验示范演示。2016年6月，我国农用无人机保有量已达到4 890架，广泛应用于农业植保作业上，尤其对地形复杂地区进行病虫害防治优势显著。

2 植保无人机使用现状

2.1 在现代农业生产中的应用优势

2.1.1 小巧轻便，应用范围广 植保无人机整体尺寸小，重量轻，可实现垂直起降，飞行高度可以根据地形和作物生长情况进行调节，满足不同作业需求。首先，在实际作业过程中可以不受地形和作物特殊情况的影响，对于水田、坡地、丘陵等传统机械无法深入的复杂区域，植保无人机可以直接进行飞防操作；对于玉米等作物生长后期植株高大且株距紧密，人和机器都无法进入作业，无人机可通过机手操作，在田块外的地区充分发挥其作业优势进行防治；对于开阔地域种植的低高度作物，使用植保无人机可以避免传统机械作业车轮对农作物的碾压。其次，植保无人机相比传统打药机械小巧精致，放在普通机动车上就可以实现对它的田间转运。

2.1.2 操作简单，作业安全 随着信息技术的不断进步，无人机由人工操作发展为智能操作，机手经过简单培训都可以进行飞行作业。无人机搭载数字雷达，可对水平全向障碍物进行识别，不受环境光线及尘土影响，全天候感知农田环境，充分保障作业安全。无人机因信号缺失等特殊问题导致不能正常运行时，也可以自动记录最后的施药位置，在恢复后从中断处继续作业，避免发生漏喷、错喷现象，保障作业的准确性。无人机植保作业可以使操作人员远离施药现场，避免了农药本身的毒性可能对人体造成的伤害，最大限度保障操作者的安全。

2.1.3 节水节药，防治效果好 随着植保无人机的不断更新换代，设计更为合理，载药量加大，续航时间延长，作业效果不断提升。通过选配优良的喷头，配合深度优化的风场设计，管道独立管控，喷头喷洒效果一致，药液雾化效果好，可轻松覆盖作物叶片正反两面，使农药利用率高，用水量少，降低农药使用量，减少对环境的污染。在实际作业过程中，由于旋翼产生的强大气流，对作物有一个向下的作用力，可帮助药液直达作物茎秆下部甚至是根部，增强防治效果。

2.1.4 专业化作业，创新工作形式 植保无人机进行病虫害防治通常是由专业的飞防公司或组织进行，能为农户提供更加全面的服务。大部分的飞防组织也是农作物病虫害统防统治部门，有专门的植保技术人员根据作物生长情况和病虫害种类选择药剂和助剂种类和用量，有专业的植保无人机操作机手进行安全有效作业。这种模式和传统机械作业相比，从识别病虫害、选择药剂、施药效果上更加科学合理，经济有效，避免了错施漏施农药造成农业损失。

2.2 技术难点

2.2.1 植保无人机管理不完善 植保无人机是飞行器的一种，航空部门没有对此类飞行器进行统一管理，虽然是低空作业，但也有可能造成空中安全隐患。此外，行业内缺乏系统的管理机制和标准，导致市场上无人机质量良莠不齐，不能保障无人机的使用效果，不利于植保无人机的长远发展。

2.2.2 载重和续航能力不足 植保无人机载药量一般为10～20 kg，配备电池平均续航能力为8～15 min。在实际大面积长时间作业中，通常需要无人机频繁往复进行加药和更换电池，影响作业效率。由于电池的价格昂贵，飞防队伍通常都是一边作业，一边使用充电机给备用电池充电，容易产生危险，电池寿命在充电300～400次左右，使用成本较高。

2.2.3 飞防专用药剂不足 当前植保无人机作业使用的是与传统植保作业相同的药剂和助剂，但在实际使用过程中，由于作业原理不同，同一农药使用量和配比有很大差异，再加上专用助剂的缺乏，影响无人机植保作业优越性的发挥，产生负面影响。此外，目前飞机防治使用的农药都是直接从市场上购买，其包装大都是为了满足普通农户使用的小包装，而无人机通常都是大面积作业，一次使用农药量很大，这就产生了大量的农药包装废弃物，如果不能得到妥善处理，也会对环境造成污染。

2.2.4 定位不精确，飞行受气候环境影响大 植保无人机在进行植保作业之前，最重要的就是要对工作地块进行定位、了解农田基本情况、作物长势等信息，才能进行精准化操作。比较常用的方法有2种：一是利用网上的地图，提前将需要作业的地块圈出来，二是提前利用无人机自带的GPS功能对田块进行测量定位，然后针对作业区域内作物长势差特征，提供差异化施药的作业方式。绝大多数植保无人机已经能利用上述方式解决复杂地形作业难的问题，但实际作业中仍会出现由于定位不准确或空间地形测量错误导致重喷、漏喷、误喷等现象。提高定位精准性是目前植保无人机研发和不断改进以提高作业准确率、提升作业效率和效果的主要方向。

恶劣天气如高温、大风、大雨也会对飞防作业产生很大影响。大风天气作业会导致药液雾滴发生飘移，也会存在安全隐患，风力大于4级的天气应暂缓作业，风力大于6级的天气禁止作业。高温度会加速药液的蒸发，影响药液雾滴的沉积效果。雷雨天作业时雨水和水汽可能会进入无人机内引发失控，雷电也会引发飞行危险，因此植保无人机对作业的环境条件有一定的要求。制定植保无人机作业规范，减少环境影响，扩大无人机的可作业环境范围也是亟需解决的问题。

2.2.5 质量参差不齐，人才稀缺 无人机植保作业通过农业技术部门大力示范推广，越来越多的农民开始认可并选择这种方式进行病虫害防治，市场迅速扩大，需求不断提升，很多企业和个人盲目跟风，加入这个行业，导致不同服务组织进行作业的质量参差不齐，普通农户在选择上更偏重考虑价格因素，很容易造成防治效果不好甚至产生药害。无人机植保作业操作者应具备专业的飞行技能和一定的处理故障、维修保养知识，但由于很多销售企业配套服务不完善和培训工作不到位，仅仅一两天的速成机手培训很难满足实际生产的要求。

3 发展前景及推广建议

3.1 优化植保无人机性能，研制配套药剂，提高作业水平

提升无人机的性能，应在多个方面进行优化：一是通过减轻无人机自重，提高电池效能、提高发动机效率等措施，提高无人机的续航能力；二是对操作系统进行进一步开发，增加智能功能，优化操作系统，增强定位和导航的准确性，保证施药准确度和减少因机手更换对操作的影响；三是提升喷嘴性能，开发专用喷嘴，减少药液蒸发和飘移，从而提高喷洒效果；四是研究适配植保无人机的专用药剂和助剂，使用大容量包装，减少浪费和环境污染。

3.2 加快推进植保无人机信息化建设，构建网络服务平台

做好“互联网+无人机”的信息化工作，首先提升信息化所需的软件设备，不断运用最新的网络技术，使设备运行更加精准便捷；其次建立飞防信息化管理体系，定期进行优化调整；最后是构建无人机网络服务平台，搭建飞防作业组织和农户需求的桥梁，既方便农户和飞防组织的双向选择，也能规范双方行为，促进飞防服务组织服务能力与水平的提升。

3.3 严格植保无人机的行业准入标准，加大政府扶植力度

植保无人机已成为专业化统防统治的主力机械，是实现农药化肥零增长的重要机械手段，要加大农业项目和地方财政对植保无人机行业研发、使用的支持力度，鼓励各地方建立自己的飞防组织，一是了解当地作物情况，用药专业；二是就近服务农民，高效快速。建立和完善植保无人机的技术要求及行业准入标准，制定植保无人机制造、生产、作业相关的行业标准，引导企业规范生产和作业服务，整顿杂乱无章的飞防行业市场，维护农民群众和正规队伍的利益，促进行业健康发展。