无人植保机论文（精选7篇）
无人植保机论文 篇1
我国是农业大国, 有1.2亿hm2基本农田, 植保作业量很大。目前植保防治主要采用背负式植保器、机动植保机。随着农村劳动力转移和农业规模经营的进一步扩大, 农业生产对植保机械的安全、高效、精准性能要求越来越高。近几年兴起的农用无人植保机, 凭借作业效率高、操作人员受药害少、环境适应性好等优势, 正越来越受到农村市场关注, 并在我国快速发展。
1无人植保机发展的环境
1.1 机具特点
农用无人植保机 (以下简称无人机) 是无人驾驶的用于农业植保作业的飞行器, 通常由机体、动力装置、机载电子电气设备以及任务装备等组成。由军用小飞机、航模飞行器等完善开发后专用于农业植保的无人机, 具有用途固定、低空低速飞行的特点。目前无人机主要分固定翼机和旋翼机, 旋翼机又分单旋翼机和多旋翼机。固定翼机比较适合大面积作业, 在农场用得较多。
1.2 国外发展概况
美国、日本等发达国家无人机运用早。目前, 美国拥有无人机9 000多架, 能完成其国内60%以上的农药喷洒;日本有无人机3 000多架, 能完成其国内45%的病虫害防治;韩国2003年开始引进无人机, 目前已拥有500架。
1.3 国内发展形势
我国无人机研发起步较晚但发展迅猛, 尤其近两年来, 市场需求旺盛, 全国各地无人机生产企业突起, 无人机也在全国有了较多的推广应用。江苏无人机研发起步相对较早且发展快, 目前仅生产企业就有9家。随着城乡一体化进程的加快, 农村劳动力转移、土地流转速度不断加快, 农业规模经营不断扩大, 一家一户小机具植保作业模式已成为制约农业生产的瓶颈, 无人机将成为植保机械发展方向。
2无人机推广应用的优势和制约因素
无人机有着独特的优势, 但在使用的安全性、操作的方便性、防治效果的适应性、机具的可靠性等方面仍存在问题, 而且目前市场价格偏高, 售后服务比较难, 在一定程度上制约了其推广应用。鉴于目前农田模式比较适用旋翼机, 现重点对单旋翼机、多旋翼机的优缺点进行分析。单旋翼机和多旋翼机的几个重要性能指标见表1。
2.1 推广应用的优势
(1) 作业效率高。植保作业0.07~0.17 hm2/min, 大大加快了喷防速度, 解决了农忙时节大面积作业、防治任务紧的难题。
(2) 作业质量好。飞行高度低, 飘移比较少, 环境污染小, 且旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性, 防治效果好。
(3) 环境适应性好。可用于各种环境下对作物的喷药, 能进行仿形作业, 地形要求低, 作业不受海拔限制, 在西藏、新疆等高海拔地域作业不受影响。对作物密度大、水田等不利于人机下田的地块, 均能进行无损害作业。机具对起降没有特别要求, 一般田埂便可。
(4) 省水省药。无人机能节约50%的农药使用量和90%的用水量, 适合山区、缺水地区作业。
(5) 作业安全性好。可远距离遥控操作, 避免了对喷洒人员的药害危险。
(6) 智能化程度高。可设定路线自动喷洒, 飞高、飞速、飞向均可控, 带有悬停、缺动力自动返航、加油后定点续飞、自动绕过障碍、行走过程记录、失控保护等功能。
2.2 推广应用的制约因素
(1) 防治效果没有研究定论。首先, 没有适合无人植保机的专用药剂。虽然现在一些药剂厂已开始这方面的探索和研究, 并取得了初步的成效, 但进入实际生产应用还有一个过程。其次, 旋翼气流是否对植保作业的效果有影响 (如均匀性、药剂的附着效果等) , 气流是否对农作物的生长期有伤害, 机具适用的作业范围、作业方式、作业对象、配套药剂及配药比等有待进一步研究, 以获得实际应用的支撑数据。
(2) 喷洒质量存在不确定性。无人机的飞行速度、飞行高度、飞行轨迹若有偏移会导致喷洒不均匀、漏喷、重喷、漂移等状况, 造成防治效果差或产生作物药害。
(3) 培训要求高, 操作人员劳动强度大。操作手培训需要一个月甚至更长时间, 要达到熟练操作程度、能进行维护保养需要更长的时间。单旋翼机尤其复杂, 且具有三分飞七分保养的特点, 对人员培训要求更高。无人机作业不仅需要操作手, 还需要辅助人员从事机具搬运、障碍排除、电池更换等工作。操作人员肉眼可视距离短, 操控无人机长距离飞行作业以及维护保养等工作比较辛苦, 劳动强度大。
(4) 作业效率未能全面体现。无人机普遍载药量少, 续航时间短, 尤其多旋翼机, 几分钟或十几分钟就需更换电池, 用时比较多, 影响机具作业效率。
(5) 可靠性不过关。无人机长期作业, 设备故障多, 机体易受损。单旋翼机的可靠性有待进一步提高, 而多旋翼机要强化电池的续航时间, 延长电池的寿命。
(6) 喷头单一。目前无人机普遍采用扇形喷头或市场通用型的喷头, 对靶性、防漂移性、施药效果等有待探讨。
(7) 价格偏高。电池售价高, 投入产出比相对低。
3推动无人机推广应用的建议
3.1 开展无人机病虫草害实际防治效果的研究
农机推广部门要加强与无人机生产企业、植保部门合作, 开展无人机实际防治效果的系统研究, 分析机具飞行速度、飞行高度及气流对不同作物、作物不同生长周期和防治效果的影响, 并与常规施药进行比对试验, 得出结论;同时, 根据试验提出机具优化方案, 进一步完善机具参数, 提升机具的作业性能。
3.2 进一步提高无人机的性能
(1) 进一步提升无人机自身性能, 增强机具散热性, 提高机具可靠性。对结构比较复杂的单旋翼机, 要提高机身材质的耐久性和农业作业环境的适应性;对多旋翼机要充分考虑电池寿命, 延长续航时间。
(2) 进一步优化无人机设计, 完善飞控程序, 提高机具的智能化、自动化程度, 使其具备定向定高定速、自动回避障碍物、飞行记忆、续药续飞、防止重复飞行等功能, 提高机具的操作方便性, 以便普及推广应用。
(3) 规模化农业生产是必然趋势, 在研发大载重的无人机的同时, 要进一步提高植保应用效果, 增强机具施药的对靶性、精准性和附着力, 如将静电技术应用于无人机等。
(4) 科研院所、无人机生产企业、农药生产企业要共同研制开发专用喷头, 增强施药效果。
3.3 加快适宜药剂的研发步伐
无人机生产企业和农药生产企业要加强合作, 共同研发适合无人机作业的药剂。在药剂浓度大小、雾化效果、防漂移、沉降性、附着力、药害等方面深入开展研究, 提出不同作物、不同药剂的配套规则, 使无人机施药技术更好更广泛地适用于农业生产。
3.4 研究无人机作业的经济性
开展无人机作业经济性的研究。综合考量使用成本、维修成本、辅助成本, 分析无人机油耗、电池寿命、机具损耗、机具寿命、人工成本等指标, 提高投入产出比。
3.5 重视操作手的培训
无人机操作手的培训难度较大, 对操作人员要求较高, 也是制约无人机推广应用的重要因素之一, 所以要特别重视对操作人员的培训。操作人员经过专业培训, 能熟练操作, 会基本维修, 取得职业资格证书后, 方可上岗作业。这种培训可以由企业承担, 但需由专业资格认定机构认定。
3.6 重视机具作业的安全性
安全性包括几方面:一是无人机自身的安全性能, 包括旋转的旋翼对人员及财产造成的危害、误操作导致的飞行器坠毁及撞击隐患;二是作业药害的安全性;三是将无人机用作他用所产生的安全隐患。要进行行业规范和自律, 制定操作规范, 明确安全操作注意事项, 并在培训时着重强调。
3.7 加快标准制定
建立相关标准, 从行业、地方到企业标准都要进行规范。重点制定安全技术标准、产品标准、作业质量标准、操作规程等, 形成无人机标准体系。
3.8 建立新型作业服务模式
由于无人机产品价格较高, 维护保养较复杂, 对操作手要求高, 且培训时间长, 目前农机具的推广模式不太适应无人机的推广。可以结合机具特点建立新型作业服务模式。一是成立专门的无人机施药公司 (专业服务队) 进行作业服务, 统一机具的操作和维护保养。这比较符合农村现在和未来市场的需求。二是农药企业加强和无人机企业协作, 通过卖药送机形式, 推广无人机。多旋翼机具备中国特色, 价格相对低, 易操作, 好推广;而单旋翼更适合专业服务队, 随着土地经营规模的扩大, 未来市场比较看好, 目前可以根据市场需求进行配置。
3.9 加强行业之间的统筹协作
要强化农机科研院所、企业、推广部门间的合作, 加强协作研究, 发挥各自长处, 重点在理论基础和实际应用方面开展研究, 为无人机服务于农打下科学基础, 为推广应用无人机开拓适宜的路径。美国、日本等国在器械设备研制、药剂研制、智能化及植保应用技术等方面都有可以借鉴的经验。
3.10 争取政府支持
建立行业规范, 形成技术标准, 积极争取政府支持, 通过项目开展新技术研发, 提升产品质量、性能, 提高应用成效, 扩大试验示范效果。对通过技术鉴定、性能过关、列入国家支持推广目录的产品, 要适时列入农机购置补贴范围, 加大推广应用力度。
无人植保机论文 篇2
近年来, 随着中国城镇化、工业化的发展, 工业吸纳了大量从农村涌出的富余劳力。随着农村劳动力的大量转移外出, 中国经济的刘易斯拐点已确认出现, 农村劳动力由无限供给走向短缺, 其结果导致工业劳动力的价格结束了1978年改革开放以来低位徘徊的局面, 开始步入一个快速增长的通道。工业劳动力价格的快速增长, 进一步加速了农村劳动力的转移, 开始导致农村劳动力的短缺。这一变化对农业生产已经带来、并将进一步带来深刻的影响, 具体表现为:农业作业劳动开始外包给专业化服务组织, 许多原本不计入农业成本的农业劳动开始计入成本, 并在农业生产成本中占据的比例越来越大。
在中国, 农业生产环节中的耕地、整地、播种、插秧、中耕、施肥以及收获, 基本都有了成熟的技术和设备, 逐步开始快速实现机械化, 不断提高工效, 取代价格日益上涨的人工劳动。但是, 国内目前病虫草害的防治, 尤其是机械难以行走的水稻田、生长后期的玉米和甘蔗等高秆作物田, 普遍使用的还是普通的农药剂型和背负式喷雾器, 劳动效率低, 劳动条件恶劣, 严重阻碍了植保专业化服务的发展。
全国每年病虫害发生面积约70亿亩次 (1亩次=0.067 hm2·次, 下同) , 如按15元/亩次人工费计算, 专业化植保防治每年将有1 000多亿元的市场, 随着劳动力价格的进一步上升, 这个市场还会变得更大。
随着农村青壮年劳动力的转移外出、留守人员的老龄化以及年轻人愿意在农村从事艰苦劳动的人数急剧减少, 现有低效、艰苦的病虫害植保防治办法已经成为农业现代化的薄弱环节, 成为制约土地规模经营和植保专业化服务的瓶颈。中国农业现代化呼唤着现代化植保技术的出现。
纵览发达国家农业发展的历史, 植保技术的现代化是农业现代化重要组成部分, 在植保现代化的过程中, 销售农药的经销商, 转化为利用现代化植保设备和农药为种植业者提供专业化的植保服务商。由农药经销商转化为植保服务提供商, 是经销商的必由之路。
当然农资经销商要想成为优秀的植保服务提供商, 其中最重要的一个条件就是要具备高工效的植保设备, 农用无人旋翼施药机就是一款较好的植保设备。
二、中国农用无人直升机行业现状及存在问题
自农业部南京农机化研究所承担完成有关农用无人直升机的“863”项目以来, 国内各大科研院所及企业, 纷纷启动无人旋翼施药机项目, 从2010年的二三家猛增到2012年的25家, 机型有单旋翼和多旋翼, 动力有油动和电动, 载荷有3 L、5 L、10 L、20 L, 飞控有全自驾和半自驾。企业推广力度以广西田园生化公司为首, 将无人旋翼施药机带上中央新闻联播, 并接受温总理的检阅。从此, 各地政府不断召开现场推广会, 无人旋翼施药机成为每场农业会议的焦点。然而至2013年真正参与研发推广无人旋翼施药机的单位不到10家, 各地摔机现象频出, 实际可应用于农业植保作业的寥寥无几。主要存在如下问题。
1. 旋翼飞机平台
目前, 国内旋翼施药机主要从航模和航拍机简单改造而来, 它不具备农田高温、高湿、高尘、高强度的作业要求, 特别是航模级发动机, 根本不能满足高温、高强度的实际应用需求。农用旋翼机平台需要满足结构稳固、操作简易、性能稳定、零部件防尘防腐等基本要求。上游配套厂家包括发动机、遥控器、舵机、飞控等都需要根据农业实际应用进行重新设计和改进, 不能简单地从航模航拍机转移复制。
2. 喷雾系统
目前, 国内大部分旋翼机配备的是普通的喷雾设备, 雾滴中径180~300μm, 该喷雾设备原设计为30~45 L/0.067 hm2的药液, 现在降到1~2 L/0.067 hm2药液, 显然单位面积药液雾滴数明显减少, 影响施药效果。
3. 专用高工效药剂
由于药液浓度提高, 雾滴变细, 那么选用常规药喷施, 会使出现药害的概率加大, 包括药液的蒸发、黏附及飘移都会较大地影响防治效果, 所以, 亟需专用的配套药剂。
4. 培训与售后服务
植保服务相当于医疗服务, 操作旋翼机施药人员相当于护士, 是需要综合培训的, 旋翼机飞多快、多高, 是根据病虫害的种类和发生在作物的不同部位而决定的, 另外对病虫害的识别、发生严重程度的判断、药剂基本性能、作业天气选择、安全作业标准等都需要专业综合培训。售后服务也非常重要, 旋翼施药技术在中国尚处于开发推广阶段, 其售后服务体系正处于构建之中, 对于季节性、时效性强的植保服务, 培训和售后服务尤为重要。
5. 无行业标准、无对口管理单位
目前, 对植保机的最低要求为:在正常保养下每天工作5 h, 连续7 d无故障工作。根据目前应用情况来看, 无人旋翼施药机适应作业对象是水稻、玉米、小麦、棉花和蔬菜等作物, 最佳应用对象是水稻。
三、农资经销商转型为专业化服务组织的理由
1. 增强行业自豪感
农资经销零售商、农业和农机大户, 对在政府管理部门中树立现代化植保技术推广领航者的形象, 感到光荣。因此, 由经销商转型做植保无人机专业服务, 对零售商、农业农机大户具有很大吸引力。
2. 探索经营新模式, 拓展新业务, 开辟新的赢利增长点
以广西田园无人旋翼施药机为例, 旋翼机专业化植保服务赢利是可观的。可按以下步骤进行具体测算。
(1) 成本测算使用旋翼机进行病虫害防治, 联盟成员每0.067 hm2支付的防治成本包括:油耗、电耗0.1~0.6元/0.067 hm2, 维修维护1.4~2.4元/0.067 hm2, 交通费及作业工资1.5元/0.067 hm2, 合计3~4.5元/0.067 hm2。
(2) 收益测算 (1) 每0.067 hm2收取15元施药费来算, 那么每0.067hm2可获取边际利润10.5~12元。 (2) 一架旋翼机每次防治适期进行6 d作业, 考虑到为正常作业打上一个保险系数, 可承揽53.33~133.33 hm2农作物的植保专业化服务;每年防治5次30 d, 共可防治266.67~666.6 hm2, 可获边际利润4.8万~10.5万元。 (3) 在从事植保服务的同时, 面向大户销售了4 000~10 000亩次的高工效农药, 每亩次用药费15元, 则可促进农药销售6万~15万元。由于直供大户, 利润率会更高。 (4) 在本区域的非防治期跨区域作业假定同样能达到5次30 d, 共可作业266.67~666.6 hm2, 除支付调剂服务费1元/0.067 hm2, 承揽费2元/0.067 hm2外, 每0.067 hm2获利7.5~9元, 可额外获边际利润3.6万~7.5万元。 (5) 在跨区域调剂作业时, 由于可以跨区域调集远距离联盟成员闲置的大量设备, 可提升经销商在当地承揽业务的能力, 扩大农药销量, 如果能调集5台设备, 全年扩大提供防治用药20 000~50 000亩次, 可增收承揽费4万~10万元, 扩大农药销售30万~75万元。
四、结论
无人旋翼施药植保专业化服务, 是风险极低且有着极为诱人的经济效益预期的新业务。
植保无人机困局 篇3
继2013年召开“农用航空植保应用研讨会”后,2014中国国际农业机械展览会上再次召开了“遥控飞行植保技术应用讨论会”,邀请业界专家讲述对植保无人机行业的看法,为各农用航空企业搭建交流平台。
讨论会现场人气爆满,但氛围似乎有些沉重,业界专家大都在讲述植保无人机所面临的困境,各企业大多也在述说产品研发及推广时所遇到的难题。
技术与成本限制
相信对于使用过植保无人机的农民来说,有两个问题最令他们头疼。一个是需要将飞机频繁起降来加药、加油或者换电池,对于大地块作业的农民来说,这种感受恐怕更为突出;另一个是喷完药后累得受不了。除此之外,有时还会出现,在一次大面积作业中,飞机的高度不一致,上午越飞越低,下午越飞越高,偶尔一阵小风吹来,白白的雾滴就能飘出老远。
就目前来说,市场上普遍存在的植保无人机有效载荷一般在5~30 kg,其中以15 kg及以下为主。电动类无人机续航时间在10~20 min,燃油类在30 min左右。因此,无论从一次加药量还是续航时间来看,每次喷药时的频繁起降都是免不了的。
从植保无人机的操作方法来看,目前市场上的产品自动化程度还都比较低,操控设计偏于专业化,致使操控复杂,所以一次喷药作业下来,操作手会觉得很累。
对于这些问题,归结起来是植保无人机企业受到了技术和成本上的双重限制。
对于任何机械来说,动力部分都是它们的心脏,决定其运转时间和负荷限度。由于无人机空中飞行的特性,致使整机质量不能过大,同样,动力部分的质量也不能过大,因而制约了其续航时间和负载质量。
对于类似丘陵地区的小地块来讲,由于植保无人机的作业效率一般在0.067~0.2 hm2/min(1~3亩/min),所需喷药量在7~30 L/hm2(0.47~2 L/亩),因此,一次作业任务中无人机起降次数不多。但在类似黑龙江和新疆的大地块作业中,频繁起降就成为最令人头疼的问题了。
其实对于小型无人机来说,无论在军事还是测绘领域,其续航时间都是一个难题,只不过对于几乎不计成本的军事领域来说,可以采用昂贵的新型轻质材料减轻整机机身质量,同时也可应用最新的动力技术提高发动机功率,从而获得5 h以上的续航时间。而对于农用植保无人机来说,成本本身就是一个很大的关卡,再加之对负载质量的要求高,所以就产生需要频繁起降的问题。
多旋翼植保无人机
单旋翼燃油植保无人机
至于操作复杂,同样是由成本制约了技术的应用所导致。农业既是一个稳定的行业,又是一个发展滞后的行业。在其他领域自动化发展程度已经很高的时候,农业机械的自动化才缓缓到来,植保无人机也是如此。
目前,大部分国产植保无人机由操作员控制飞机的飞行轨迹,操作稍有不慎就会出现失控和坠落的现象。而一些国外的先进机型中加入了GPS巡航定位技术,系统会自动定位并区分不同的操作模式,具有很强的自控能力。但是由于成本过高,国内企业大多没有采用,这也导致了国产植保无人机的自动化水平一般比较低,无人机的操控任务更多地落在了操作员身上。
此外,无人机技术用于农田喷雾产生了植保无人机所特有的技术难点。与军事无人机高速高空作业不同,植保无人机需要在距离作物顶部2~5 m处作业,速度维持在1~6 m/s,要求保持低空低速作业时的稳定性。然而2~5 m的高度是直升机的低效区,其稳定性不易实现,加之目前采用气压高度传感器监控飞行高度,极易受到温度变化及旋翼下行气流的影响,使无人机出现高度不一致的现象。
同时,减少雾滴的漂移与蒸发也是技术难点之一。目前的植保无人机大都加装了地面喷雾器械的常用喷头及药剂,然而植保无人机的喷药高度要高于地面器械,因此需要改变喷头结构与药剂成分。对于航空专用喷头与药剂的研发,则需要更多的时间与资金投入才能进行。
多旋翼植保无人机稻田作业
在成本方面,尽管国内企业已经在不断压缩成本,但与人工喷雾相比,还是显得有些太高了。近期有媒体报道,曾经租用大飞机植保的种粮大户陶成标重新采用了“肩负手摇”的人工作业方式,被问到是否会采用植保无人机时,他直言“不会买”,除了因为频繁起降占用很多时间之外,更重要的原因是植保无人机的社会化服务价格不菲,价格在150~180元/hm2,比人工打药还要贵。因此,价格超过农民的承受范围也成为限制植保无人机普遍应用的一个难题。
监管混乱与标准缺失
植保无人机作为一个新生事物,亟需有序的行业管理与标准,以促进其发展。但就目前来看,植保无人机的监管部门不明确,准入标准及作业标准缺失严重。
由于没有明确的监管部门,植保无人机没有统一的企业认证和质量管理体系。企业认证体系的缺失导致企业入行门槛过低,企业各自为政。这都导致市场上植保无人机质量参差不齐,农民权益得不到保障。
另外,行业内没有统一的作业规范,这也使很多企业拿捏不准很多作业参数的设定与操作规程。在植保无人机作业过程中,无人机飞行高度、飞行速度、雾滴直径是影响喷药均匀性与覆盖率的重要指标。由于具体参数的确定需要针对不同作物、地势、天气状况逐一试验,工作繁杂,很多企业都只是针对某种作物测量得出大致的参数选用范围,并不能保证农民的喷洒效果。
安全技术标准也是很重要的一部分,但是同样也面临缺失的现状。如一些避障技术、安全防护都没有强制性执行标准,极易因为安全措施不够而产生诸多安全隐患。
发展前景
虽然植保无人机存在诸多亟待解决的问题,但据农业部南京农业机械化研究所薛新宇介绍,目前植保无人机在很多方面已经取得了不少突破。动力方面,中国人民解放军总参谋部第六十研究所研发了水冷发动机,能够极大提高发动机可靠性和寿命。苏州绿农航空植保科技有限公司研发了具有更小质量的航空电池,延长了续航时间。操控方面,韦德沃德航空科技有限公司研发了多旋翼植保无人机的简易操作。中国人民解放军总参谋部第六十研究所还研制出燃油动力植保无人机的“傻瓜化”操作模式。在行业标准制定上,《遥控飞行植保机安全技术要求》已在送审。
另外,也已经有企业致力于规模化生产以降低成本,引进农药变量控制以实现超低量喷雾,融合导航等控制技术提高自动化水平。从中我们可以看到,很多企业都已经在解决目前存在的问题,并取得了一定进展。
2013年,中国农业机械化协会农用航空分会的成立,以及2014年《遥控飞行植保机安全技术要求》的送审,也意味着行业内正在做出努力,来规范植保无人机的管理。河南省和湖南省已于2014年开启了第一批关于农用航空器的补贴试点工作,加大植保无人机的推广,这将极大地减轻农民的购机负担,提升农民对植保无人机的热情。
无人机植保高效又环保 篇4
2015年3月31日, 安徽省怀宁县金拱镇白莲圩内, 2架小型无人机从低空掠过, 农药被雾化均匀地喷洒在小麦叶面上, 短短几分钟, 一亩地就喷洒完毕。
随着农业机械化程度的提高, 农业生产耕种收环节已基本实现了机械化, 然而植保却严重依赖人工, 机械化程度偏低。人工打药劳动强度大、效率低, 天热还容易中毒。无人机作业不仅能够有效解决上述问题, 还具有飞行高度低、旋翼向下的巨大旋力推动农药雾流对作物从上到下穿透、漂移少、高效环保等优点。 (汪胜)
推广农用无人植保飞机之我见 篇5
一、从行业标准来看,国家还没有出台农用无人植保飞机的农机行业标准
由于农业生产具有其特殊性,决定了从事农业生产的各个环节的农业机械也相应地具有其特殊性,因而国家对农业生产的各个环节的农业机械制订了相应的农机行业标准,以规范各种农业机械的生产、作业及售后服务。农用无人植保飞机是农业生产中植保环节的一种农业机械, 因此它的生产、作业及售后服务必须满足和符合农业植保的要求和规定,即农业植保作业的农机行业标准。据悉,目前为止,国家还没有出台农用无人植保飞机的农机行业标准。因此,可以说,农用无人植保飞机现阶段还处在试验阶段。
二、从农机产品目录管理来看,农用无人植保飞机应属于国家实施强制性认证管理的农机产品
国家对农机产品管理的方式是实行目录管理,目录管理有两种类型:鉴定产品目录管理和推广产品目录管理。实行鉴定产品目录管理的农业机械产品范围是直接关系公共安全、人身财产安全、农业环境保护、执行强制性标准的农业机械产品;实行推广产品目录管理的农业机械产品范围是省 (自治区) 人民政府支持推广的、通过推广鉴定的先进适用的农业机械产品。农用无人植保飞机无疑是实行鉴定产品目录管理的农业机械产品,因为它是直接关系公共安全、人身财产安全、农业环境保护的农业机械产品,因而也无疑是属于执行强制性标准的农业机械产品。另外, 《广西壮族自治区农业机械管理条例》 第二十五条和 《广西壮族自治区农业机械产品管理办法》 第六条都明确规定“直接关系公共安全、人身财产安全、农业环境保护和执行强制性标准的农业机械产品实行农业机械鉴定产品目录管理。”农用无人植保飞机既然是列入鉴定产品目录管理的范畴,必须要通过产品定型鉴定 (包括技术鉴定、科技成果鉴定和新产品鉴定),而且又是属于执行强制性标准的农业机械产品,所以又必须进行3C认证。 据悉,目前宣传的农用无人植保飞机,都还没有通过产品定型鉴定和3C认证,因此,从这方面也说明了目前宣传的农用无人植保飞机还只是处在试验阶段,从而也无法列入国家和省 (自治区) 人民政府支持推广的农业机械产品目录。
三、从相关的法律法规来看,目前还不宜大力宣传和推广农用无人植保飞机
《中华人民共和国农业技术推广法》 第二十一条明确规定 “向农业劳动者和农业生产经营组织推广的农业技术,必须在推广地区经过试验证明具有先进性、适用性和安全性。”由于目前宣传的农用无人植保飞机还处在试验阶段,没有通过省 (自治区) 级以上的农机质量鉴定部门的相关鉴定和认证,其适用性、 安全性和可靠性无法保障,因此现阶段还不宜大力宣传和推广。 《中华人民共和国农业技术推广法》 第三十六条明确规定“违反本法规定,向农业劳动者、农业生产经营组织推广未经试验证明具有先进性、适用性或者安全性的农业技术,造成损失的,应当承担赔偿责任。”农机部门应依法开展农机推广工作,依法维护农民的合法权益。
四、从农机农艺相融合的要求来看,目前宣传的农用无人植保飞机还具有不确定性
农用无人植保飞机作为农业植保作业的农业机械产品的一种,在其进行农业植保作业时, 必须要满足相关农作物在患有病虫害时对其喷洒农药的技术要求,即在什么技术条件下,农用无人植保飞机喷洒在农作物表面上的农药量,既能达到医治农作物病虫害的作用,又不会对农作物产生药害。也就是说农用无人植保飞机在进行作业时,其每秒的喷药量是多少、飞行高度 (飞机与农作物的垂直距离) 是多少、飞行速度是多少时才能达到相应农作物的植保要求。然而, 目前宣传的农用无人植保飞机在进行演示时,都是使用遥控器来操控它的飞行速度和高度的,遥控器上也没有飞机在飞行时每个时点的速度、高度及喷药量的显示,从而也无法控制飞机在每个时点的速度、高度和喷药量,由此可知,目前的农用无人植保飞机在进行作业时,其喷洒在农作物表面的农药量是无法确定的, 一时操作不当,就会造成药害或达不到对农作物的植保要求。要想达到相应农作物的农业植保要求,目前的农用无人植保飞机还需要进行相关的技术改进和大量的试验验证。另外,旋翼型无人植保飞机在进行作业时,向下吹的风力很大,这对在花粉期的农作物的授粉是有害还是有利,也需要进行试验验证。
五、从目前宣传的农用无人植保飞技术现状来看,有的技术还不够成熟,并存在一定的安全隐患
据了解,目前宣传的农用无人植保飞机 (旋翼型) 配置的电池不仅价格昂贵 (1组电池要几万元,一台飞机作业时要安装三组电池),并且技术还不够成熟, 主要表现是其功率不高,任务载荷小 (10kg),续航时间短 (10~ 15分钟)。其次,从其操控技术来看,飞机的飞行主要是依靠远程操控器来操作的,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,假如操作者操控飞机向自身方向飞行时,由于操作者一时不慎踩空或被脚下什么东西一绊,操作者操控飞行速度的手指不由自主地往身边一拨,飞机就会突然快速地冲向操作者。 这样,就会造成操作者或旁观者的伤亡事故。仅此可见,目前宣传的农用无人植保飞机在作业时存在一定的安全隐患。在此, 建议生产厂家,为飞机设计一种类似高档汽车的预防碰撞系统一样的紧急悬停系统,也类似微耕机的急停手柄一样。当飞机飞行时,飞机探测到正前方一定距离处有障碍物时,飞机就自行启动紧急悬停系统,飞机进行紧急悬停,这样就会减少相应的安全事故。
六、从三包和售后服务方面来看,目前的生产农用无人植保飞机的厂家(公司)做得不够规范
据了解,现在大多数生产农用无人植保飞机的公司或厂家, 以前并不是真正的农机生产企业 (有的原先是从事航拍或测绘的), 对农业机械产品的三包和售后服务的规定不太熟悉,因此在这方面做得不够专业。首先,其使用说明书的制作就不够规范,使用说明书的内容没有操作飞机的注意事项,三包凭证上没有清楚划分飞机上哪些是主要零部件,哪些是易损件,主要零部件和易损件的三包期分别是多少,没有建立售后服务的维修网点等等。当然,由于农用无人植保飞机也是近几年才出现的新生事物,还处在试验阶段,《农机产品修理、更换、退货责任规定》 中还没有农用无人植保飞机在这方面的明确规定,需要通过一定时间的试验验证,待其各方面的技术成熟后,并能达到和满足农作物的植保要求后,国家才能出台农用无人植保飞机的三包规定,并将在 《农机产品修理、更换、退货责任规定》 中补充相关内容,就象插秧机一样,插秧机是在2003年开始从国外 (日本) 引进,经过了7年多时间的试验示范后, 才开始在全国范(下转第26页) (上接第23页) 围内大力推广, 《农机产品修理、更换、退货责任规定》 也是在2010年6月1日起施行新的规定,新的 《农机产品修理、更换、退货责任规定》 新的内容主要是补充了插秧机的三包内容。所以,农用无人植保飞机还需要经过较长时间的试验示范,才能真正地在全国范围大力推广。
总之,通过上面的论述可知,目前农用无人植保飞机无论从它自身的技术,还是农作物的植保要求,抑或是相关的农机法律法规、行业标准来说,都是处在试验验证阶段,还不能由农机部门进行大规模的推广。
我国植保无人机的应用前景 篇6
近年来, 我国农村劳动力大量转移, 农户承包土地的经营权流转明显加快, 土地适度规模经营方兴未艾, 在新的形势下, 一大批新型农业机械正在涌现。植保无人机作为现代植保最前沿的技术, 以其作业灵活、可远距离操控等众多优势, 迅速引起了农业部门和广大种植户的关注。植保无人机, 是指用于农林植物保护作业的无人驾驶机, 由飞行平台、飞行控制系统、喷洒机构三部分组成, 通过地面遥控或GPS飞控, 来实现喷洒作业, 可以喷洒药剂、种子、粉剂等。由于植保无人机体积小、重量轻、运输方便、可垂直起降、飞行操控灵活, 对于不同地域、不同地块、不同作物等具有良好的适应性, 因此不管在我国北方还是南方, 丘陵还是平原, 大地块还是小地块, 植保无人机都拥有广阔的应用前景。
一、植保无人机的应用优势
(一) 高效安全。
植保无人机飞行速度快, 规模作业能达到每小时4~10hm2, 其作业效率是普通地面植保机具的8倍, 是传统人工作业的30倍以上, 尤其在水田作业、高秆作物和应对爆发性病虫害等方面有突出的优势。植保无人机通过地面遥控或GPS飞控操作, 喷洒作业人员远距离操作避免暴露于农药下的危险, 提高了喷洒作业的安全性。
(二) 节约水药, 降低成本。
研究显示, 采用背负式喷雾器施药方法得当的情况下, 农药有效附着率也只能达到15%左右, 这就意味着大量的药液被浪费掉, 流失到土壤、水体和空气中, 由此对环境造成了严重污染。植保无人飞机采用低量喷雾技术, 雾滴小、喷布均匀, 至少可以节约50%的农药使用量, 节约90%的用水量, 很大程度的降低资源成本。
(三) 防治效果显著。
植保无人机具有作业高度低, 飘移少, 可空中悬停等特点, 喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加药液对农作物的穿透性, 防治效果相比传统作业提高15%~35%。
(四) 操作简便。
植保无人机整体尺寸小, 重量轻, 起飞停靠不受地域限制, 操作人员一般经过短期的训练即可掌握要领并执行任务。高端的无人机甚至可以实现GPS飞控操作, 按照设定的程序执行任务, 从而避免漏喷或重喷。
二、植保无人机发展所面临的主要问题
一是农业航空法规不健全。农业航空作业涉及到民航、农机、质检等多个部门, 目前存在监管部门不明确的问题。尽管中国于2010年出台了1000m以下低空空域将逐步对民用领域开放的政策, 对农业航空的发展具有一定的推动作用, 但中国对农业航空的管理仍沿用现有民用航空标准, 民航法规体系中的相关条款存在针对性不强、结合不紧密等问题。
二是产品标准体系不完善。目前植保无人机产品既无国家标准也无行业标准, 各生产企业无据可循, 导致产品质量参差不齐, 农民权益及植保作业效果也得不到保证, 制约了植保无人机的发展。而地方标准方面, 仅湖南省质量技术监督局于2014年1月13发布了《超低空遥控飞行植保机》一个地方标准, 远远没有达到保障植保无人机发展应用的要求。
三是使用成本过高。一个普通的无人植保飞行器的价格基本上在10~20万元之间, 真正的植保无人机的价格则在30万元左右, 高昂的购置费用让大多数农户望而却步。在使用过程中锂电池的消耗费用也不菲, 大大增加了植保无人机的使用成本。同时, 由于目前生产的植保无人机载药量为10~15kg, 续航能力仅为15分钟左右, 作业过程中必须通过频繁的起降来补充能量和药液, 影响了植保无人机的作业效率。
四是飞行控制系统仍未成熟。植保无人机进入商业领域的最后一块拼图是导航飞行控制系统的成熟化。虽然目前无人机的控制系统已经由半自动、自动控制发展到智能控制, 但是控制系统仍未成熟, 甚至在现场演示过程中都出现过失控和坠落的情况, 在实际喷洒农药过程中还会出现重复喷施或遗漏作业的问题。
三、我国植保无人机的发展应用前景
曾经的连线杂志主编, 现任无人驾驶飞机制造商3D Robotics的创始人兼CEO克里斯·安德森 (Chris Anderson) 曾在Business Insider数字化年会上畅想了无人机将带来的新一轮生产力革命, 他认为无人机所带来的生产效率和行业革新将媲美1970年个人电脑的出现和兴起, 而农业也将成为无人机商业化的第一个突破口。国际无人机系统协会的一份研究报告显示, 以无人机将在美国2015年正式开始商业化进行评估, 在无人机商业化的第一个十年当中 (也就是截止到2025年) , 这个产业将创造经济效益820亿美元, 而其中农用无人机创造的经济效益会占到750亿美元。
2013年农业部出台《关于加快推进现代植物保护体系建设的意见》指出, 要着力改善植保物资装备条件, 因地制宜装备大中型高效植保机械, 鼓励有条件地区发展无人机、直升机和固定翼飞机防治病虫害。据中国农机流通协会的调查显示, 农机合作组织、种粮大户、家庭农场、农民合作社在消费主体中的比重正以15%的年均速度快速增长, 新型农业主体的崛起, 以及新形势下农机市场的一系列变革, 都在为我国植保无人机的发展提供了有利条件。
事实上, 我国无人机产业已相对成熟, 大疆、极飞、智航、亿航等多家国内生产商已掌握无人机的核心技术。据统计, 在国际市场上, 每10台商用无人机中就有7台来自中国, 其中大疆则是目前全球最为知名的无人机生产商。可见, 我国无人机的成熟产业已为植保无人机的发展打下了坚实的基础, 如能将无人机融入民航空域管理体系, 加紧出台相关产品标准和作业标准, 通过技术创新解决无人机高成本的问题, 同时农机部门适时地将植保无人机纳入政府补贴, 将为植保无人机的推广应用提供有力的条件。随着无人机技术在农业方面的应用, 将会创造出意想不到的社会和经济效益, 同时也标志着我国农业走向高科技时代。
摘要：针对植保无人机迅速发展的新形势, 分析植保无人机在农业领域的应用优势、发展应用所面临的问题, 探讨我国植保无人机的发展应用前景。
无人植保机论文 篇7
曾经, 大家对植保无人机的安全性和工作效果带有普遍质疑, 经过两年多的市场检验、各种试验演示, 很多人已经了解甚至亲眼见证过植保无人机在技术上对植保行业带来的冲击和变革。如同大疆、极飞等企业的产品, 无论从技术还是质量上, 甚至早已超越农机行业整体的产品水平, 然而, 植保无人机作为新兴行业又缺乏相关监管标准, 也是很多热钱瞄准的目标, 植保无人机企业遍地开花、鱼龙混杂、企业技术水平参差不齐一直都是这个领域最令人头疼的事。不知道农业部此举, 是否能对行业发展更有利一些。
为全面掌握农用植保无人飞机发展情况, 农业部决定开展农用植保无人飞机专项统计工作。
农用植保无人飞机是无人驾驶航空器的重要组成部分, 是农用航空领域新的热点, 在实践推广应用中已表现出明显特点和优势。但作为新生事物, 农用植保无人飞机底数不清、标准体系建设滞后、作业规程缺乏和管理机制不健全等问题还比较突出, 亟需通过专项统计摸清底数, 为后续管理和应用提供数据支撑。
农用植保无人飞机专项统计是一项创新性工作, 需各级农机化、种植业 (植保) 主管部门共同组织开展。一要突出重点。主要统计农用植保无人飞机的拥有量和作业面积, 同时可结合实际就其他情况开展调查。二要规范流程。采用全面调查的方法, 从乡镇开始统计, 由县级进行汇总审核后逐级上报。三要密切协作。各级农机化主管部门侧重于拥有量指标的统计, 并对辖区内农用植保无人飞机的主要类型、基本性能、购置价格和购置扶持措施等进行分析;种植业 (植保) 主管部门侧重于作业量指标的统计, 并对辖区内采用植保无人飞机作业的作物种类、作业区地形条件、作业效率与效果、作业成本与收费和作业扶持措施等进行分析。四要加强指导。结合实际开展宣传培训, 使基层统计人员了解农用植保无人飞机基本知识, 熟悉和掌握统计范围、统计指标及解释和调查分析方法等, 保障专项统计工作顺利进行。