植保无人机的发展趋势

俞康 何凯 何曾

1、重庆三峡学院 2、闽南师范大学 3、三亚学院

引言

最近几年，我国无人机得到飞速发展，如国内知名品牌大疆DJI、亿航、极飞科技、致睿智控等，使无人机技术得到广泛的应用，同时这些公司把研发无人机的功能重心转移到农业生产中，如植保无人机就是其中一种，我国作为一个农业大国、有18亿亩农用地，每年都需要大批农业植保作业，中国每年都有人因为农药喷洒导致中毒，植保无人机的出现代替了传统人工植保作业，不仅提升了效率，节约时间同时也减少农民使用农药喷洒的危险。

本文从国内外的角度分析了目前植保无人机，续航短以及有炸机和操作复杂等问题，并对植保无人机的行业发展，以及工作服务人群还有核心技术的动态趋势进行分析和预测，在我国植保无人机到底能不能行和是不是适合农业产业良性发展，可以加快促进和推动人们对无人机的深度了解以及使用。

1 国外植保无人机的发展形势

从世界范围来看，农业航空发达的西方国家主要有英国、美国、俄罗斯、澳大利亚、比利时、加拿大、日本、韩国等国家。中国和美国还有日本是最早应用无人机的国家。

美国是一个发达国家，它的载人航空技术以及无人机飞行已经非常成熟了，现如今，美国是世界上拥有农用飞机品种最多的国家，拥有上千架农用飞机，占世界总量的百分之三十，平均2.5万公顷耕地就有一架农用飞机，百分之六十五以上的农用喷药是由无人飞机来完成的，百分之六十以上农用植保作业是由专业的植保公司运用无人机械来承担，使用最广泛的飞机种类是固定翼飞机、一小部分是用直升飞机。另外美国农业航空作用最多的农作物是玉米、小麦、大豆等。

日本植保无人机农药喷洒技术已经比较成熟，而且植保技术居于世界前几位。90年代时已经将无人机技术运用于农作物生产，蔬菜种植科学采用病虫害防控技术，生产优质、绿色的蔬菜产品[1]。日本农用无人机因技术上的优势得到农民的喜爱才能发展，90年代拥有200架植保无人机到现在已经拥有2000多架植保无人机。日本无人机在播种、喷药、施肥，病虫防治方面已经得到全面应用。

韩国在2003年开始从国外引进无人机进行田间作业，之后每年引进数量持续增长，现如今韩国国内农用无人机70%归地方的农业部门拥有，剩下的是农业企业或者个人接受韩国政府补贴购买。韩国农业部门，水产部门和农业协会每年都要增加100架，到2021年已经增加了上千架农用无人机。

我国的地势地貌与邻国日本的农田有些相似，从农作物的类型来看，我国和日本都大量的种植水稻，所以使用农用无人机是必然的趋势。不同的是，日本地区的水田的耕道都是比较完善的而且对农民待遇好，工资高，每亩喷洒是中国工资的2倍。所以他们选用大型的油式雅玛无人机，田间作业续航持久，不需要频繁更换电池以及降停和修整，提高了作业效率以及安全问题，日本雅玛哈植保无人机经过三十多年的技术积累和不断地改进，该产品成为全球最受人们欢迎的产品。我国一直都在关注日本植保无人机的发展，并从日本买了这款无人机作为研发对象。

2 国内植保无人机的发展现状

目前，国内用于植保作业的无人机产品型号、品牌众多，从升力部件类型来分，主要有单旋翼植保无人机和多旋翼植保无人机等类型；从动力部件类型来分，主要有电动植保无人机和油动植保无人机等类型；从起降类型来分，主要有垂直起降型和非垂直起降型。其中，非垂直起降型无人飞机的飞行速度高、无法定点悬停，现有技术条件下不能满足植保作业要求，常用来进行遥感航拍等作业。因此目前市场上常见的植保无人机机型主要是单旋翼和多旋翼的垂直起降型无人机，包括油动单旋翼植保无人机、电动单旋翼植保无人机和电动多旋翼植保无人机等3种类型[2]。

随着我国智能化的快速发展，家庭式农场以及种植大户、农民合作社等新型农业经营主体出现，对农业社会化服务和农用机械的需求量变大，全国农业技术中心联合相关部门以及生产企业，大力发展新型植保机器推广工作。有了新型植保机器，就需要大量人才来操控这些机器。为此政府下发了一系列政策来帮助农民，并与相关企业联合对农民开展大规模技术培训。培训内容有：农药规范使用无人机操作和平时日常的维护及维修等。农药的安全使用包括了对农药的基础知识以及农药的各个种类方面的应用。新型植保无人机使用与维修技术包括了农用无人机的飞行操作和问题处理以及机器保养等。

3 国内植保无人机的应用前景

我国作为农业大国，农业发展的好与坏关乎社会建设的发展，以前都是以人工为主的农业植保方式，无法保证植保的效率和效果，农作物遭受虫害仍然是常见的现象，造成我国农业产量的缩减，因为我国害虫种类繁多而且发病迅速，多为隐性症状，大面积爆发，这会加大对农业质保的压力。为提高农业产值，推动农业朝着集约化、机械化方向发展，大面积农业用地集中在一起，加大管理压力，降低农业植保效率，在这种农业发展新常态下，推动无人机农业植保产业发展具有缓解大面积长周期农业植保压力、降低农业植保投入等积极作用，为提高农业经济收益奠定基础，同时无人机可将人力从繁重的病虫害防治工作中解脱出来，利用无人机可以开展24小时无人监管全自动病虫害预防及控制农业植保工作，继而提高农业植保工作效率[3]。

目前，我国无人化农业发展虽然具备了一定基础，但大部分还处于探索阶段，技术成熟度和经济性仍有许多欠缺，距离实现完全的无人化农业还需要经历一个长期演进过程。各地在贯彻《国务院关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》（国发〔2018〕42号）过程中，要对无人化农业技术与装备研发应用予以高度关注，在政策、科技、项目、标准等方面积极谋划，深入推进机械化、信息化融合，促进农业机械化高质量发展，努力为农业现代化提供新动能[4]。

4 植保无人机的发展策略

无人机植保产业作为依托发达的科学技术为基础的作为一种新型产业，进行农药喷洒时安全高效与环保，农药覆盖密度高，防治效果好[5]。因此，应用植保无人机对农作物进行施药，不仅具有较高的经济价值，还具有很大的社会价值[6]。

4.1 培养农机行业的人才以及行业外的人才

目前，植保无人机属于新型技术，这个行业还处于发展阶段，社会上缺少相关技术人员，教学资源缺乏且相关专业的培训机构也少之又少，不论学校还是培训机构里的学习资源都很落后，需要更新学习资源，聘请专业人才给农民进行培训，以市场为需要，对相关企业进行机器的更新换代和人员技术的培训，让更多从事农业的人员不断学习进步。

4.2 利用机械化和数学农业实现发展

政府与一些企业进行相关的合作，如大疆农业将以“机械化+数字农业”为抓手，将应用拓展形成3个梯队：第一梯队是大田应用，第二梯队是果树应用，第三梯队则是推动减肥减药、增产增收的数字农业应用。团队将聚焦“全程全面机械化”，通过智能装备落地更多的数字农业应用，助力农民增收[7]。

当前，我国有很多互联网企业已经加入到现代化无人机械的研究中，但是仍然需要更多企业积极参与研发，尽快突破技术瓶颈，加速成果落地，进而带动整个行业的飞速发展，保证我国无人化农用机械的高速发展[8]。

5 思考与建议

5.1 加大政府有关部门的管理制度。

结合我国现代农业生产特点和需求，国家有关部门应加强和加大植保无人机技术的研究与应用。可以通过总结先进国家实施经验，加大相关的政策引导，对于开展植保无人机研制的公司和企业提供一定的优惠政策，激发企业积极性。加强植保无人机研制企业、农业经营者、农药产品研发企业三者之间的合作，国家有关部门可以进行组织，利用召开专题会议的形式，将当前行业发展缺陷以及需求等进行较为全面的信息沟通，提升研制效果和效率，进而使植保无人机技术的应用从设备、操控、药剂等方面得到全面提升，通过改善相关应用数据，来降低负面影响，提升植保无人机实际工作效率和质量。技术的研发和应用才是突破行业发展瓶颈的重要措施和途径，建议加大有关部门的管理力度和关注程度[9]。

5.2 提高植保无人机性能方面研究

第一，提升无人机的续航能力，加大无人机的电池容量。可以从植保无人机蓄电与性能结合方面，来提升植保无人机的效率。第二，是植保无人机的设计方面。通过对机身的结构设计来减少无人机的重量可以让无人机更加灵活提升躲避障碍物的能力。第三，可以提高无人机的载重，目前电动无人机载重一般为5kg～25kg载重之间过小，一组电池持续时间为10～20分钟左右，需要频繁地更换电池以及加入农药等，即便是老练的飞手，一小时也只能完成2次起落，电池充电时间过长，一般需要2个小时左右，因此每次喷洒作业至少需要准备20几块电池，才能保障一天工作5个小时。

5.3 加大对专业人员的培训

植保无人机需要专业的操控人员来飞行，还需要日常保养和维修等多种工作。随着我国科技的快速发展，植保无人机的使用必定是重中之重，这种发展需要大量的专业人士，所以需要培养一些专业人才，提升操控植保无人机的技术以及对农业植保无人机的保障维修能力，日常对无人机保养的能力等，同时还要壮大专业人才的队伍建立创新型人才培训，对飞手进行理论和技能提升。要在农业行业中选拔那些能力强以及高素质的人员进行培养，另外，对无人机操作人员的操作技能，相关部门要定期进行实践检验和技术考核，确保操作人员的技术达标，切实保障无人机操作的实用性和安全性，促进我国农业的长期稳定健康发展[10]。

6 结语

本文通过分析国内外农业植保无人机的现状，发现我国无人机技术还处于前期发展阶段，在技术方面和使用方面还存在一些缺陷和不足点需要解决，农业机械要结合现代技术，比如智能化和信息化，这才是我国农业行业的出路。要持续更新农用机械并进行优化，创新属于自己的产品，加强国家有关部门的管理力度、提升无人机的性能研究，加从业人员培训，培养更多的植保无人机操作员，推广植保无人机的使用。还要适当降低无人机价格，给予农业行业人员农机补贴，并且完善植保无人机的使用规章制度，这样才能进一步缩小与西方国家发展的差距。