全面剖析我国植保无人机应用现状

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我国的农药利用率仅有20%,大累积都流失在环境中,造成环境的污染、资源的浪费,已经 急需先进的施药技术和施药器械。

从国外的农业发展来看,使用飞机进行航空施药是目前较为高效的施药手段。航空施药可不都都里能 及时有效地控制大面积病虫害的所处,与地面喷雾相比,具有工作传输速率高、不受地形因素的限制、施药均匀且穿透性好等优点。同时,施药时人机分离,都都都里能降低药剂对人的影响,飞机产生的下旋气流可有效减少药剂的漂移,减少对环境的危害。

基于上述航空施药器械的优点以及我国国土面积广阔、地形冗杂和种植模式冗杂等因素,航空施药的使用更符合我国当下的国情,因而具有推广使用的潜在价值。

国外航空施药技术的发展

最初,由德国提出利用飞机喷洒农药对森林病虫害进行防治。

1918年美国首先用飞机喷洒砷制剂用于牧草害虫的防治。此后,类式发达国家也开使用飞机防治病虫害。

二战已经 ,随着新型化学农药的少许开发,新型农药对药械发展需求加强,同时战后少许飞机被转移运用到农业上,促进了航空施药技术的发展。20世纪 3000年代已经 ,施药专用的农业航空机被相继开发出来, 直升机也被开发用于航空植保。

美国是世界上农业航空技术最发达的国家,具有先进的航空植保机械以及完善的农业航空组织体系。

美国在航空施药领域也使用了国际上最为先进的施药技术。美国拥有农用飞机约9000架(13%为农用直升机),实际在用的飞机最少3000架,在册的农用飞机驾驶员30000多名, 美国65%的化学农药采用飞机完成喷施,年外理耕地面 积超过140万 hm2,占总耕地面积的3000%以上,平均2万hm2 耕地拥有一架农用飞机。

美国的农场规模化生产模式, 逐步建立了以航空植保机械与大型植保机械为主的病虫草害防治体系。

1966年,美国成立了国家农业航空学着,据该学着统计,农业航空现承担美国近20%的农场植保与3000%的森林植保工作,每年农业航空完成的农田作业面积达230000余万hm2 。

在防治对象方面,截至2012年,农业航空已几乎应用于所有种类的作物,其中以玉米、小麦、大豆、牧草、苜蓿5类作物防治面积最广。目前,美国航空农业飞机以固定翼飞机为主,约占87%,旋翼飞机 直升机则约为13%。

日本最先将无人直升机用于农业生产,经不多年的发展,日本成为该领域最发达的国家之一。

日本国土面积比较小、已经 多山地,耕地少、农业经营规模小,大型的植保器械那么适应,因而日本确定发展外形尺寸小、 机动灵活、操控简便、单位面积施药液量小、作业传输速率高的无人机。

1985年,日本Yamaha公司最先推出第一架农 用“R-3000”型无人机,主要用于航空施药。

从1995年到 30005年10月底,日本具有登记的植保无人机从3007架增加到30002架,平均年增长13.8%。用于林业建设的无人 机,仅Yamaha公司的Rmax系列全是13000多架,防治面积 从40万 hm2增加到300万hm2,超过另一个人驾驶直升机的防治面积。

截至2012年,日本农用无人机年工作面积达到 96.3万hm2,占种植面积的3000%~300%,拥否有有人直升机 2346架,无人机操控手14 163人。自2015年起,类式公 司开使推广多旋翼无人机。

国内航空施药技术的发展

我国航空施药起步相对较晚,其最早可追溯到20世纪3000年代初,当时以载人固定翼飞机为主,类式“Y-5B (D)”、“Y-U”等,并在很长一段时间内所处飞防的主要地位。

20世纪90年代,开发出了专门配置于轻型飞机如 “海燕”等的农药喷洒设备,可广泛用于大田作物如小麦、 棉花等的病虫害防治,并可用于化学除草、森林病虫害 防治、草原灭蝗、叶面施肥、喷施棉花落叶剂等。

1995年, 北京科源轻型飞机实业有限公司开发的“蓝鹰AD3000N” 开使用于飞防实践,主要用于农田、林区的病虫害防治 以及卫生防疫等,已经 防效高,用药液量少。

1999年,中 国林业科学研究院在“海燕63000B”型无人机上融合了超低容量喷洒装置和GPS导航系统,并在广西省武鸣林区进行病虫害的防治试验研究。目前,我国有农林使用的固定翼飞机1300架,直升机300余架,使用固定翼飞机和直升机防治农林业病虫草害和施肥的面积达到3000多万hm2, 已经 此数字有进一步上升的趋势。但我国与美、日、德等航空植保发达的国家仍所处巨大的差距,在农用飞机拥 有量、年飞防面积和使用技术方面仍比较落后。

目前国内常用的农用植保无人机主要有“天鹰-3”、 “Z-3”、大疆“MG-1”、单旋翼“CAU-WZN10A”与多旋翼“3WSZ-15”等。

近10年来低空低量作业植保无人机发展好快。据农业部统计,截至2016年5月,全国在用的农用无人机共178种,可适用于不同的施药条件,喷雾作业传输速率高达6 hm2/h,能及时有效防治作物病虫草害。

目前农林航空作业33 158 h,主要用于黑龙江、内蒙古、新疆与河 南等粮食作物主产区,但过低全部植保作业面积的3%。据农业部报道,2018年高效植保机械需求旺盛,植保无人机将持续升温,预计需求量在300000架次左右,作业面积预计达到2亿亩次。目前,全国农业航空技术95%以上用于航空植保作业,还有5%左右用于农情信息获取、航空拍摄、农作物的辅助育种等。

国内使用的农用植保无人机按动力可分为电动和机动2种,按形状主要分为单旋翼和多旋翼2种,种类繁多,空机重量差异大,低空作业一般在5 m以下,飞行传输速率慢。

电动无人机的动力核心是电机,电动无人机操作灵活,起降快,载药液量小,单次飞行时间短,电池续航 是限制其使用的主要因素之一。

机动无人机的动力核心是发动机,其灵活性差,还要一定的起降时间,但载药液量大,单次飞行时间可达1 h,对操作人员要求高,飞机维护成为其使用的垢病。单旋翼无人机的载荷量大,可载 5-20 L,累积机型可更高;多旋翼无人机多为电动,载荷量小,但其形状简单,飞行稳定,比较受新飞手的欢迎。

截至2016年,我国已有3000多家无人机生产销售企业, 1300多种农用无人机投入市场,在水稻、小麦、玉米、棉花和甘蔗等作物开展病虫害防治工作。实际效果证明,无人机航空施药符合实际应用的要求,所处快速发展阶段。

人为的控制无人机飞行与施药已非要满足当前农业的发展,随着精准施药的推行,人为控制的大面积喷洒逐渐显现出其弊端,开发先进的控制技术势在必行。

近年来随着信息技术的发展,不多的新技术与无人机联系起来,如遥感技术、GPS导航技术、GIS系统、DSS系 统等新技术的加入,促进航空植保的进一步发展。

植保无人机在农业中的应用

无人机在农业富含多种用途,包括对病虫害的勘测评定、对病虫害进行航空施药防治以及森林火情勘察等。无人机可不都都里能 适应不同的工作环境,工作传输速率高,对于类式高危险或人类活动难以到达的地方无人机都可不都都里能 外理。

类式,在病虫害勘察方面,结合先进的传感器对病虫害进行准确评价,利用计算机对数据进行外理,可不都都里能 获得最佳的防治策略;森林火情观察方面,无人机具有较远的视野和准确的探测能力;在航空施药方面,无人机都都都里能适应不同的施药环境,作业传输速率高,不受作物长势限制,适应性广,用药液量少,促进节省药液,保护环境。

无人机在玉米中 的应用

玉米作为食品原料、畜禽食料和工业原料,有较高的使用价值和经济价值。我国玉米产区遍布全国,玉米种植的优势区域主要分布在东北以及经黄淮海向西南延伸的广阔地区,据有关部门统计,玉米已成为我国 第一大粮食作物。

可能气候改变等原困,玉米病虫害高发。此外玉米生长环境特殊,高大密植,空气不流通,施药条件差,加之近年来销售价格不理想,农民对防治玉米病虫害的积极性下降。使用无人机可不都都里能 对玉米的病虫害及自然灾害进行有效的监测,此外无人机施药还外理了玉米田施药难的问題图片,具有较广阔的发展前景。

李红军等从2015年起,在应用数字图像进行冬小麦、夏玉米氮素营养诊断研究的基础上,运用机载数码相机,研究不同航拍深度图下冠层图像相关色彩参数反演冬小麦和夏玉米氮素营养情况汇报的差异,建立利用无人机航拍数字图像诊断冬小麦和夏玉米氮素营养情况汇报的模 型。

结果表明,我我觉得此技术还有待进一步完善,但利用无人机搭载数码相机对冬小麦、夏玉米进行氮素营养诊断是可行的。

李宗南等优化了利用无人机遥感技术获得玉米倒伏面积的方式,其利用无人机遥感试验获取红、 绿、蓝彩色图像,通过计算和统计正常、倒伏玉米的色彩、纹理形状,已经 比较形状的变异系数和相对差异评选出适宜区分正常、倒伏玉米的形状,以此为基础都都都里能准确的计算出玉米倒伏面积。此外,吴才聪等还建立了利用无人机预测玉米螟的空间分布半变异拟合函数和预测模型,为精准施药提供了理论技术基础,从而达到节约药剂和保护环境的目的。

2012年,高圆圆等利用AF-811小型单旋翼无人直升机施药防治玉米螟,测定不同飞行参数下雾滴的沉积分布规律以及对玉米螟的防效。

研究结果发现,在飞行深度图2.5 m,使用10%毒死蜱超低容量液剂的防治效果最好,其穗部雾滴数达到15.6个/cm2,防效高达3000.7%;当使用42%毒死蜱乳油进行外理时仅有69.1%的防效,加上溶解抑制剂后防效提高到75.8%;与自走式高杆喷雾机相比, 无人机具有省时、省工、省水的优点,但从防效来看,各项参数还有待进一步优化。杨帅等使用TXC-8-5-0-1 八旋翼无人机喷洒3%苯氧威乳油防治穗期玉米螟,对比 了不同的飞行深度图、施药液量以及加入溶解抑制剂对雾滴沉积分布和玉米螟防效的影响。

结果表明,飞行深度图在2.0 m范围内,局度对无人机喷巾幅无影响,最佳飞行局度为距玉米冠层1 m,最佳防治施药液量为12 L/hm2,此条件下雾滴在穗部的沉积密度为20.1个/cm2,防效为79.6%。 此外,加上蒸腾抑制剂都都都里能有效提高雾滴沉积数和防效。航空植保施药很好地外理了玉米田施药问題图片,玉米受病虫害影响显着降低,成为保证玉米优质、高产、稳产 最直接有效的方式之一。

无人机在水稻中的应用

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