我国植保无人飞机的发展建议

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技术发展

3.1 机体平台技术发展

2008—2015年，植保无人飞机产品的多数机型仍然是由航模或者航拍系统改制而成，自动化程度和技术水平不足，存在飞不稳、飞不低、飞不准、复杂农田环境适应性低等问题，导致作业质量较差，坠机问题突出，相关机具多以演示和田间示范为主，尚无法进行规模化作业。2015年开始，国内多家科研院所与企业开展了超低空自主作业飞行施药作业技术的联合攻关。

在飞控方面，全面实施“航路规划、自主飞行、定点喷洒、断点续喷”自主飞行作业模式，融合GNSS-RTK（全球定位导航-载波相位差分），利用定高-增稳-防地飞行控制方法和自主避障控制策略，将植保无人飞机从“遥控”作业转变为“自主”作业，有效降低重喷与漏喷率，提高作业效率与作业质量。植保无人飞机自主作业模式下全覆盖路径规划的研究也得到了广泛的关注。

在机体方面，加强了产品模块化、工业化，其中具代表性的有：①整机模块化技术，使得农业无人飞机框架强度提高30%，田间作业能够通过易损配件更换快速修复，无人飞机抗风险能力提升；②高效电池技术：提高了充电速度，水冷和散热加持延长电池使用寿命，提升电池耐用度；③防水技术：机身采用防水密隔舱设计，最高整机防水等级达IP67，实现了全身水洗。

3.2 附属作业部件技术发展

针对植保无人飞机施药可能造成的环境污染问题，国内学者构建了植保专用风洞、流场专用模拟平台，对喷洒雾滴的运动进行了定量描述，以用于植保无人飞机施药系统布局优化；创制了植保无人飞机专用的窄雾滴谱的喷头，实现了雾滴量精确可调、沉积均匀与飘移可控；探索了面向不同作物的喷施作业精量化参数，解决了无人飞机施药技术与病虫害防治不匹配的难题。

2020年起，植保无人飞机的变量喷洒系统得到广泛的应用，作业对象从传统的大田作物延伸至果园、蔬菜及茶园等经济作物，作业类型也从植保施药延伸至授粉、播种、施肥、投料等。

3.3 标准化发展

植保无人飞机在国内的标准化工作曾一度滞后于技术发展速度，最早的行业标准发布于2018年，NY/T 3213—2018《植保无人飞机 质量评价技术规范》由农业农村部南京农业机械化研究所起草。该标准规定了植保无人飞机的基本要求、质量要求、检测方法和检验规则，对植保无人飞机行业的健康发展具有显著的推动作用。此后，中国农业机械化协会从基础、技术、应用、管理4个方面设计一套植保无人飞机的标准体系，制定了9项具有影响力的团体标准，进一步保证植保无人飞机安全高效作业。截至2022年12月，该协会已颁布植保无人飞机相关的行业标准6项，团体标准32项。行业在售的绝大多数机具都通过了省/部级质量检测，机具质量和可靠性显著提升，产品坠机率和事故率大幅降低。

3.4 智能化作业技术发展

近年来，植保无人飞机的智能化水平进一步提高，部分企业在机具端开发出了4D雷达成像、自主避障、多机协同、夜间飞行、快速装药等技术，使机具的田间适应性增强，操控简单化。

围绕植保无人飞机，出现了包含高清数字农田、电子围栏、物联网大数据等周边数字基础设施，在产品上推出了智慧农业生产的操作系统，实现测绘辅助＋自主作业的新型作业模式，可以自主决策和自动执行田间作业，不再需要专门的农机手，新老农人都可以通过系统来操作机具，使得植保无人飞机的理论作业效率从平均不足6.67 hm²/h提升至16.67 hm²/h。

目前，我国的植保无人飞机产品的智能化水平明显提升，表1列举了中日两国植保无人飞机产品的性能参数对比结果。在飞行控制方面，国内植保无人飞机产品采用自主作业模式，具备自主避障、仿地飞行与多机协同的作业功能，而日本植保无人飞机产品作业采用半自主的作业模式，需要旗手配合完成作业，不具备避障、仿地飞行、多机协同作业能力。在喷头性能方面，2018年我国植保无人飞机产品标准规定在室内测试中喷雾均匀性变异系数小于或等于40%，2023年标准修订后，变异系数提升至小于或等于35%，而我国植保无人飞机产品在日本使用，认证要求比较高，喷雾均匀性变异系数小于等于30%以下。日本植保无人飞机产品采用快速插拔、防颠簸的药箱电池设计，国外植保无人飞机产品采用分体药箱设计。

表1 中日两国植保无人飞机产品的性能参数对比

主要功能		国内植保无人飞机产品	日本植保无人飞机产品
主要 技术 指标	飞行控制	作业模式：自主作业（国内首创） 航迹精度：水平20 cm以内，高度15 cm以内 飞行方式：主动避障、仿地飞行、多机协同	作业模式：半自主，需要旗手配合作业 航迹精度：因操控者不同有差异 飞行方式：无避障、仿地飞行、多机协同作业
	喷雾性能	喷雾均匀性变异系数：室内20%以下，实际作业40%左右 离心式：流量可控，雾滴粒径可控，单喷嘴流量调节范围约0～5 L/min 液力式：流量可控，防飘喷雾，单喷嘴流量调节范围约0～3 L/min	喷雾均匀性变异系数：日本产品认证要求≤30% 以离心式为主，采用2个系列喷头，流量范围约1.3～2 L/min
	药箱电池	快速插拔、防颠簸	分体药箱

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我国植保无人飞机的发展建议

植保无人飞机产品保有量、作业量和培训人次不断提升，为进一步促进农用植保无人飞机产业健康发展，提出如下建议。

在作业机具方面，当前我国植保无人飞机载药量低、续航时间短，反复起降充电换药导致作业效率、效果和经济性难以满足大规模统防统治需求。因此，市场亟需大载荷植保无人飞机产品，发挥机具在大田规模化统防统治中的效率优势。

在产品研发方面，需要持续提升植保无人飞机智能化水平，降低操控难度，进一步改善植保无人飞机安全性、高效性和作业质量，提升作业服务质量，促进行业的健康发展。

在管理方面，强化植保无人飞机管理能力，保障行业安全运行，掌握行业发展动态，提高用户运营效率；充分发挥已有的远程监管平台，加强年度季节性植保施药数据分析，把握病虫害发生规律，精准引导植保施药；规范植保无人飞机驾驶员资质要求，制定培训流程和资质认定方法，提高植保无人飞机驾驶员整体素质与农业服务质量。

来源：《现代农药》2023年第3期