植保无人机在新疆的应用与推广

党元晓，王晓宁，薛 莲，李 科

（昌吉学院航空学院，新疆昌吉 831100）

0 引言

新疆现有耕地7 600余万亩，地大物博，农产品种植种类多，面积大，有优良的水土和光热条件，而这也是新疆的农业得天独厚的优势所在，但是受人口老龄化的到来、农作物病虫害频繁发生、种植成本不断上升、精细操作的要求提高、农药喷洒安全意识的增强等因素的影响，农业生产者需要用机械化模式来取代传统耕种模式。近些年来随着农业机械化的水平不断提高，农业植保无人机也在我国的农业领域逐渐兴起，其能适应的作业环境广泛，不管是旱地还是水田，平原或者是山区，农业植保无人机都能高效、出色地完成作业，且成本比传统机械模式低一半，效率是传统机械的2～4倍，更是人力的百倍。

本文通过论述植保无人机在新疆农业领域推广过程中所遇到制约其发展的主要因素，包括设备因素、人为因素、植保无人机企业等方面的因素，比如设备电池的续航时间与和需要维修等售后服务的完整性，无人机操作员的使用规范性和不同作物、不同农药，不同的喷洒方式等问题并提出了几点建议，通过调查论证的方式得出了只有在设备可靠的前提下同时将人为因素所造成的结果在可接受范围内，科学进行作业，植保无人机在新疆才会得到更加长足的发展。

1 制约植保无人机应用的主要问题分析

1.1 本身存在的问题

就目前市场上的植保无人机电池来看，其使用寿命在1 000次左右，有的还不到1 000次，使用寿命综合来看还是较短。其次是续航能力，一般而言药物喷完时机载电池同时耗尽，在装药的同时更换电池，不至于载着无效电池作业，而就目前的产品来看如果是10 L的无人机，其起飞重量接近甚至超过20 kg，电池重量就占总重量的20%或更高。在现在电池材料技术没有重大突破的前提下，植保无人机电池追求的只能是低成本和更广阔的工作环境。另一方面就是电池的生产成本，以及原材料和产品合格率，现如今大部分航空模型锂电池或无人机电池均为钴锂电池，钴的广泛使用提高了锂电池的性能，而钴的价格每年都在快速上涨，若原材料的成本飙升，那么降低成本的有限选项就是更换老旧的生产设备和质量不是很好的隔膜材料。植保电池同样也有软成本，如使用寿命和温度，若使用寿命短，则增加每次作业的成本，若温度高，会在大功率放电时损坏锂离子，出现析锂现象，使用寿命就会缩短。

目前受限于电池和农田复杂的地理环境，植保无人机的有效载荷大多在10～25 kg之间，当然也有有效载荷在40 kg甚至更高的无人机，随着载荷的增加，其起飞重量势必会增加，不利于转场运输，所以在保证有效载荷不降低的前提下如何减小起飞重量，同时保证经济适用性还有待探索。

1.2 行业普遍存在的问题

现阶段新疆植保无人机驾驶员主要是由其他航空行业相关人员构成的，而且缺口比较大，即使植保无人机的效率很高，植保无人机操作员依旧很缺，当然这与植保无人机的行业特点有一定的关系，因为植保无人机在一年的时间里差不多只有半年的作业时间，收入不是特别稳定，而这也是不能吸引人才的重要原因之一。且无人机的执照费用相对于其他比如驾照来说是较贵的，取得植保无人机驾驶执照的前期投入较大，这也间接导致了无人机驾驶员稀缺。

1.3 服务机构存在的问题

现阶段在新疆地区正规的能够帮助培训人员取得植保无人机驾驶执照的机构较少，费用不低，培养出来的驾驶员是否有足够的责任心也是疑问，而且驾驶员不但要熟练地操纵植保无人机，还要对不同的作物，不同的病虫害的用药量和药理有较为全面的知识[1]、以及机器保养、电池养护[2-3]方面的知识、有的驾驶员驾驶技术不过关造成作业效果不理想，或用药量过多造成农作物死亡，因为漂移性作用造成的其他损失，专业程度不够。

1.4 自然环境的因素

若风速过大，首先会造成无人机的飞行姿态不稳定，有很大的安全隐患，其次风速过大会导致药物雾滴发生漂移[4-5]，污染环境。当温度较高时，雾滴可能会在空中蒸发或药物的有效成分可能会发生分解变质现象，且温度高时植物的气孔闭塞，药物吸收效果差，因为无人机电池对温度敏感，所以温度过低或过高都会影响电池的工作性能，无人机的适宜作业温度一般为20～30℃。由于无人机施药浓度高，水量少，湿度对于最终作业效果的影响要相对大一些。部分无人机不防水，有降水的复杂天气例如雷雨或有雾的天气不适合无人机作业[6]，尤其是北疆地区降雨会比较多，在使用的时候会造成诸多不便。虽然新疆的土地大部分是集约耕地，但是还是有些农田里有电线杆、田埂或其他障碍物，植保无人机在作业的时候安全性不高，其次农田的地势并不是所有的地都是平坦的，遇到一些低洼地或者地势高一些的地，操作员不易及时发现和准确调整飞行高度，导致这些土地的作业效果达不到植保作业目标。

1.5 推广的主要问题

费用和宣传是应用和推广中最重要的问题。在向相关从业人员咨询后了解到，农民最关心的问题是使用植保无人机打药是否比自己人工打药省钱。以前，农民在打药时只需花费农药的费用，从而节省了劳动力成本。但是如果将节省下来的人工成本用于其他工作，若收益大于无人机作业成本，则可以增加收入，自己的地打药工作也完成了，一举两得。同时，使用植保无人机喷洒至少节省农药30%。即使农民不工作，使用无人机喷洒的成本也不是很高。但农民却并不这么认为。原因很简单，原来药是自己打的，不需要掏人工费，若使用无人机还需要掏无人机施药的钱，比起自己打药这并不划算，而也这说明植保无人机的优势宣传不到位。在经过调查后发现，用户在使用无人机时较为担心的就是售后问题，如果农忙时机器损坏，那造成的损失就会很大，机器在使用过程中总会有一些损耗是无法避免的，有些公司对后续的维护，软件或硬件的升级不及时跟进就会导致机器还未到正常使用寿命时就无法正常使用，有些厂家甚至只生产，不管后续的维修和保养等，虽然现在这样的厂家很少了，但是这个问题在前几年资本市场刚进入植保无人机领域时尤为突出。

2 解决应用和推广问题的措施

2.1 就植保无人机本身而言

厂家采用提升技术控制成本的方式与使用者多交流，做到产研结合，提出改进方案，增加电池的使用寿命，进而延长无人机是使用寿命。推出下一机型时充分考虑电池的兼容性等问题，让更多的零部件能够做到经久耐用和重复利用。建立完善的售后保障体系，及时提供其他维护保养方案或参照日本的植保无人机售后体系，研发更先进的飞控系统，根据卫星实时数据规划科学的航线规划[7-9]保证无人机和农作物的安全，增强植保无人机的自我保护功能，在越障或接近障碍物时能够保持足够安全距离或者一定的安全裕度，开发更加灵活的自动避障[10]功能，使植保无人机更加的智能化。

实验研究，开发新型喷洒部件[11]，探求不同作业状况下，施药雾滴沉积分布情况和漂移规律[12]。优化无人机意外丢失处置程序[13]。若条件允许可对购买者进行产品使用注意事项培训，以及操作规范培训，防止由于操作不当造成植保无人机损坏，在植保无人机出现部件损毁或程序故障后能够快速提出解决方案，并予以解决。将一机多用更广泛地实现，比如播种、喷洒农药、测绘，以及近年来提出的无人机喷洒化肥，而化肥多具有腐蚀性，在喷洒的过程中不可避免地会沾染到无人机上，而这对无人机的机构材料也提出了新要求。选择更加耐腐蚀和防水的材料来制造植保无人机。在销售无人机时，推出多种方案供消费者选择，将各类培训课程也加入其中，例如单售无人机、无人机加培训课程、培训课程等，用户可根据自身需要进行选择。厂家对所有购买无人机的用户都进行操作注意事项及法律法规培训，而器械与电池养护、农药配比、无人机飞手执照培训等需另外收费或与无人机一同售卖，价格比单买一种产品价格低，这样一来，企业降低了销售成本，用户也减少了培训费用和因为操作不当而导致的使用成本，延长了无人机的使用寿命。

2.2 就农业植保服务机构而言

做好操作人员的选拔及培训工作。培训内容除了相关法律法规的学习还应结合新疆的实际作业区域对不同作物，不同的病虫害类型的用药及用药量等进行培训，以及日常的机器维护和保养工作的培训，有条件的还可以进行维修等培训。树立极强的责任意识，安全意识，在进行植保无人机作业时严格按照操作要求和规范来进行作业，将队伍打造成更加专业的队伍、提高服务水平，防止由于操作失误而造成炸机等严重的后果，耽误作业时间造成经济损失。吸收拥有植保无人机的个人，有培训资质的组织可适当收取费用展开培训，无培训资质组织可联系相关机构对其展开各类培训，使其达到单独作业要求时再安排相关作业，这样一来，组织内的飞手和无人机的数目都可以增加。

2.3 就政策方面而言

希望国家或自治区出台更加有力的政策，增加补贴资金[14]和补贴数量，或者降低植保无人机企业的税率，以降低植保无人机的价格，将植保无人机企业所属的作业服务组织和个人纳入补贴范围，让更多的农民也可以用得起植保无人机，使新疆的植保无人机保有量有所增加，更好地实现农业现代化，智能化。与此同时植保无人机的各类标准和规范也需尽快出台，例如生产制造标准等。

2.4 政府部门多发挥作用

由国家或自治区组织多部门对新疆植保无人机市场进行监管，对提供植保无人机服务的机构进行资质审查，使整个行业更加专业化。各个县的农业局可以联合一些适合本地作物的提供植保无人机服务的机构对当地务农人员进行宣讲，以此来达到宣传和降低作业价格的目的。地方上通过减免部分税收、提供低息贷款、提供场地等方式鼓励植保无人机企业发展配套产业，使其形成产业链，结合新疆的特有模式，兵团可以组建以团为单位的植保无人机工作队，负责本团场或其他团场的植保工作。

3 结束语

产品本身的核心竞争力方面尤为重要，能够做到经久耐用，易于维护和保养的同时在设计和研发中充分考虑到新疆作物的类型，做到只需更换配件甚至不更换配件就可进行另一项作业或另一种农作物进行作业，植保无人机在新疆农业领域的多方面应用才是其生存之道。虽然植保无人机在新疆应用与推广中还存在不少的问题，但随着人口结构和思想观念的转变，土地流转，农业产业结构调整向更深层次的方向进行，农业现代化、数字化、智能化的脚步越来越快，相信在未来随着一系列植保无人机操作规范、规章，以及配套设施的完善、科学技术的不断发展、植保无人机功能越来越多、可靠性也会越来越高，在设备可靠的前提下同时将人为因素所造成的结果在可接受范围内，科学进行作业，植保无人机在新疆才会有更加长足的发展。