韦素华
(鹿寨县拉沟乡农业机械化技术推广与管理站,广西鹿寨 545605)
植保是农业领域的关键生产环节,借助植保技术能够改善农作物的生长条件,提高农作物成活率。在植保无人机使用期间,切实提升了农业植保成功率。植保无人机是用于保护农作物的无人机,借助遥控、定位等技术,达成无人机控制目标。在农业生产领域中,可完成药剂喷洒、病虫害防治等工艺,获得了广泛应用与认可。目前,在农业市场中植保无人机发展前景较为乐观。
在无人机技术深入发展时,相应增加了植保无人机的设备类型,在此领域中机械设备数量逐年增加。植保无人机类型,包括油动、电动、固定翼、单翼、多翼五种类型。
第一,作业效率高。植保无人机具有较快的飞行速度,相比一般机械设备速度快。在农业生产活动中,单位时间以小时为计量方式,植保无人机的作业范围可达到9 hm2左右,高于一般喷洒作业数百倍。植保无人机运行,是使用地面遥控技术、飞行控制等方式,操作人员可远程遥控,处于安全环境中,减少农药对农艺人员产生的危害,提升农药喷洒有效性。
第二,使用成本低。在农艺活动中,使用植保无人机时,具有高精准使用优势,所喷药物能够全面散落在农作物上,减少药剂浪费,提升药剂成本控制效果。在药剂喷洒时,相比一般喷洒形式,单位面积农作物的药剂使用量,能够节约1/2,同时节约至少90%的水资源,减少农艺生产成本。
第三,作业效果显著。在使用植保无人机进行农药喷洒时,能够提升药物穿透力,保障农作物病虫害的防治效果。
第四,操作便捷。植保无人机,在农业生产活动中获得了广泛应用,具有占地面积小、质量轻便、保养便捷、成本低廉、操作简易等使用优势。
国内植保无人机技术的研发工作,以高校、航模科研单位为主。高校对于植保无人机的研究,侧重于理论内容,以航空航天大学为主。
2004年,科研实施了863研究计划,各农业单位对植保无人机技术进行了科研与宣传工作。
2008年,以无人机喷雾技术为研究方向。
2010年,植保无人机研发成功。
2016年,植保无人机发展成为农业领域的新宠,在各地区获得了迅速蔓延。根据农业部统计资料可知:发展至2016年6月,国内植保无人机供应商数量超过200家,累计生产植保无人机数量为5 000架。
无人机市场中,对植保无人机需求量进行了预测。结合国内农业生产规模情况,农田亩数有18亿,每年因农药中毒的农艺人员超过10万人次。同时植保无人机具有远程操控的使用优势,能够有效解决植保农药中毒问题,提升植保工作效率。预测在未来五年内,植保无人机需求量将会增加10万架,相应提供40万人次无人机植保人员的就业岗位。
以电动植保无人机为例,探索植保无人机的使用规则。
1)保障植保人员安全,减少植保人员农药中毒,在操作植保无人机时,应与植保人员保持一定距离,以此提升操作安全性。
2)在操作植保无人机前期,应保障无人机电量的充足性,继而开展农药喷洒作用。
3)植保人员在操作植保无人机时,应保持状态清醒,严禁酒后操作,防止无人机在他人头顶乱飞事件。
4)由于雨水,水汽对无人机会产生不利作用,使其处于失控状态。因此,在雨雪天气时,不宜操作植保无人机。
5)在操控无人机时,应保障无人机在植保人员的视线范围内,提升遥控的安全性。
6)植保无人机飞行时,应与高压电线保持距离。7)在植入遥控模型时,应保障技术安装的专业性,减少不当操作引起的设备故障问题。
8)如若植保无人机发生模型损坏、浸水等突发事故,再次使用时,应有序完成植保无人机的功能调试,在确保其运行平稳时方可使用。
1)当风力级别达到4级时,应暂停植保无人机的作业项目,在风力级别达到了6级时,严禁进行植保无人机作业项目。
2)作业区前后周边10 m内,无人居住、无防护林、无明显障碍物。
3)农业作业区中间场地,并未设立影响植保无人机飞行的物资,保障植保无人机飞行顺畅。
4)植保无人机作业高度应以植保人员视线为基准,便于植保人员查看无人机飞行情况。同时田间应有便于行走的路径,在无人机掉落、损坏时,植保人员能够不损坏农作物,顺利取回植保无人机。
2.4.1 优点
1)载荷适应能力强,载荷最小值为15 L,载荷最大值为120 L。2)在田间飞行时间较长,单架农业喷洒药剂范围较大。3)供能资源获得容易,燃料以汽油混合物为主。
2.4.2 不足
1)由于油动植保无人机的燃料,含有柴油、机油等成分,如若废油燃烧不充分,将会引起废油被喷洒在农作物表面,对农作物形成了污染。
2)油动植保无人机具有较高的购买成本,售价最大值大于30万元且等于200万元。
3)此款植保无人机在发生性能损坏时,维修工作具有一定难度。同时故障概率较高。
4)在发动无人机时,将会产生一定磨损,使用周期为400 h左右。
2.5.1 优点
1)较高环保性、无环境污染问题,对农田作物无威胁。
2)操作便捷、维修简易。一般情况下,植保人员操作一星期后,便能够熟练操作电动植保无人机。
3)成本低廉,售价最大值大于10万元且等于18万元,在农业市场获得了广泛应用。
4)使用周期长,可达数万小时。
2.5.2 不足
1)荷载承受能力较小,荷载最小值为5L,荷载最大值为15 L。
2)航时短,单次添加作业时间为7 min左右,单次完成作业面积为1 hm2左右。
3)动力能源以锂电池为主,作为外场需完成发电机设备的配备,便于及时补充电池能量。
如表1所示,为最近研发双头植保无人机的性能参数,相比电动植保无人机,具有双喷头、高荷载、高触电等优势:相比油动植保无人机,具有使用周期长、无污染的优势。
表1 新型双喷头植保无人机的性能参数
例如达普机械在网上供应的双头植保无人机,售价为2.2万元/个,相比油动、电动植保无人机,成本较低。此款双头植保无人机,在风力2~3级时,飞行速度达到4 m/s,装设了5个扇形雾喷头,单次作业时间12 min左右,飞行时与农作物保持2 m左右,在喷洒水稻农作物时,每小时能够喷洒作物4.47 hm2左右。
国内自20世纪50年代,对农业航空技术进行了深入研究,前后设计了863个计划,用于研究农业植保技术。在新时期,农业部、科技研发等单位,应加强农业航空技术发展。同时,植保无人机技术发展期间,应加强政府扶持力度,在农业补贴方向给予适度的政策倾斜,完善农机类目。在此基础上,以植保无人机应用为重点研究项目,开设生态农村建设、智慧农村发展等课题,以期从多个视角发挥植保无人机的使用优势。
对植保无人机的生产单位,进行资源整合,提升关键技术的研发力度,以技术视角提升植保无人机的使用性能。比如,飞控操作简便、飞控喷洒精确等。借助技术升级,最大化减少资源浪费问题。
现阶段,植保无人机整机质量在20 kg以下,载重量不高,由此提升飞控路径的规划难度。例如,新型双喷头植保无人机,单次飞行作业时间总和为12 min,每小时能够喷洒水稻作物4.47 hm2左右,合计单次运行喷洒作物为0.89 hm2,由此科学规划喷洒路径,减少农作物喷洒遗漏、重复喷洒,成为植保无人机使用的关键话题。
植保无人机在多年实践使用中,获得了技术完善,在飞控高度、航速、喷头数量等方面,进行了改良。此类技术点较多,尚未形成研究模型,无法获取技术项目之间的相互影响,更多取决于植保人员的操作实践,由此难以保障植保无人机使用的精准性。因此,在未来研发植保无人机技术时,应加强无人机运行各项数据采集,为无人机精确技术研发提供参考依据。
综上所述,植保无人机的使用与发展,尚处于发展阶段。政府单位、社会组织、农业生产人员,应加强对植保无人机关注,以期提升植保无人机技术的发展能力,为农业生产提供多重助力,推进国内智慧农业发展。因此,在后续植保无人机技术研发期间,应结合农业生产的各项需求,深入挖掘植保无人机的运作形式,以期优化农业生产成本,保障农产品质量,达成智能农业生产的运作目标。