水田植保无人机作业技术探讨

毕金德

摘要：根据兴隆台区开展无人机水稻植保复式作业的经验，概述植保无人机的技术组成及特点，总结植保无人机的选择原则，论述在水田开展无人机飞防作业的具体条件和技术要点，为推广应用无人机飞防技术提供经验借鉴和理论参考。

关键词：无人机;水田;植保;飞防技术;作业条件

中图分类号：S252    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2019）04-0071-03

盘锦市兴隆台区水稻种植面积近0.67万hm2，拥有盘锦监狱农场、辽河油田附属农场2个大型水稻生产基地。从2015年起，兴隆台区农机技术推广部门高度重视无人机植保技术的推广，在盘锦监狱农场、辽河油田附属农场、兴隆农场等地陆续开展水稻田植保作业试验示范。2018年，兴隆台区无人机水稻植保复式作业面积超过0.2万hm2，无人机水稻田植保作业进入快速发展阶段。

1 植保无人机及其特点

无人机飞防技术以轻小型无人机为载体，在飞行器上搭载农药喷雾设备，引入全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），以“云服务、大数据”为技术背景实现精准化作业。无人机飞防技术作为适应现代植保需求的一项新型技术，以其独特的优势为植保技术发展开辟新天地，是传统植保方式的替代和升级。

1.1 技术组成

无人机飞防技术的载体为植保无人机，由飞行平台、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，主要集成六大技术，包括超低空低量施药技术、施药装备平台技术、现代航空技术、GPS导航技术、数字信息技术和现代自动控制技术。

1.2 特点

无人机飞防技术具有以下特点：一是体积小，质量轻，运输方便，可垂直起降，不需要固定机场，转弯半径小。二是爬升率大，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，超低空作业性能好，空飞率低。三是具有直升机的高效作业性能和良好喷洒效果，喷洒效率是传统人工的30倍。四是速度变化灵活，操作手通过地面遥控器实施控制，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。同时远距离操控施药可大大提高农药喷洒的安全性。五是整体使用费用相对较少，安全系数较高，使用简便，维护方便，自动化程度高，劳动强度低。六是飞行平台能通过搭载不同的任务系统，可实现农业病虫害等实时监控，农村土地确权，农作物长势及病虫害监测，以及施药、授粉、施肥作业。

1.3 应用

近年来，我国对无人机施药关键技术尤其是无人机航空喷洒系统、低空低量喷洒、远程控制施药、低空变量喷药系统等技术展开相关研究。用低容量喷雾技术替代粗放的大容量喷雾技术，采用高精度GPS自动导航技术实现航空喷雾作业喷幅的精确对接。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，提高植保作业质量，把农药有效利用率提高到35%以上。

2 植保无人机的选择

植保无人机品牌众多，性能不一，技术含量差距较大，加之操作者技能水平差距较大，作业质量差异很大。无人机及其技术队伍的选择，对作业质量至关重要。

首先，确定无人机是否符合农业农村部《NY/T3213-2018植保无人飞机质量评价技术规范》的要求。其次，优先考虑使用大品牌的飞机进行植保作业。目前，大疆、极飞、汉和、羽人等品牌的无人机的技术含量、可靠性、适应性都处于行业领先地位。再次，考察操作者的实际操作技能。在审查组织单位经营资质的基础上，核实操作手是否具有航空主管部门和农业主管部门颁发的执业资格证书，以及是否参加过相关法律法规、水稻种植、农药使用方面的技能培训。

3 水田无人机作业技术

无论是用户，还是营机户和操作手，准确把握植保无人机水稻田作业相关要求，对提高作业效果、提升作业效率、确保作业安全具有重要作用。

3.1  防治时机

病虫草害的发生都有从轻到重的过程。要达到良好的植保效果，首先强调预防，其次才是控制。关注农业知识，精准把握病虫草害防治时机，将病虫草害控制在初级阶段，不能待其进入爆发阶段才进行控制。例如水稻二化螟应在钻蛀之前防治。

3.2 作业天气的

根据相关行业标准要求，结合实际工作经验，植保无人机开展水稻田作业时，应优先选择风力不大于3级，温度15～30 ℃之间的条件下进行。禁止在温度35 ℃以上，风力大于3级，雨、雾、雷、电等恶劣天气作业。

3.3 病蟲草害抗性

提前掌握当地病虫草害抗性情况，了解当地病虫害发生情况、用药习惯，从而预判当地病虫害的抗性方向。防治方案要结合当地病虫害及用药情况及时调整。长期连续使用单一农药会导致有害生物的抗性不断增加。要克服或延缓病虫抗药性，除农药混用外，采用交替、轮换使用不同品种或不同类型的农药也是行之有效的措施。

3.4 作业地块

作业地块应不在军事禁飞区内，周边无大型变电所，区域内无密集的5 m以下的空中障碍物，周边施药对象以外的非靶标种植物、养殖物不会因施药而产生药害。

3.5 药剂品种

首先，所用农药应有农药登记证、生产许可证和注册商标，且具有明确的产品名称、明确的用量、配兑、毒性、生产日期和有效期等说明。其次，所用农药应符合水稻田病虫害种类需求，安全高效低毒、低残留，对环境、居民、水稻及其他非靶标生物不会产生危害。再次，为避免喷头堵塞，应优先选择水基化剂型，如水乳剂、微乳剂、乳油、悬浮剂、水剂等剂型，尽量避免使用可湿性粉剂等剂型农药;为提高防护效果，优先选择内吸性药剂。

3.6 作业安全

无人机植保作业属于危险作业，要严格按照相关行业标准要求规范操作。作业前，观察周边作物种植情况，是否存在桑树等敏感植物，避免产生飘移性作业事故。提前查询药物、作物特性，确认安全方可作业，避免产生经济损失。

作業过程中，操作人员应穿戴防护服、防护帽、口罩、手套、护目镜等防护装备;作业前清空作业区域内其他人员，在有人员进入的位置设立警示标志，所有作业人员不得进入作业机具15 m范围内;注意周边环境安全，避免因雾滴漂移而产生的次生危害。

3.7 关键作业参数

3.7.1 施液量 按照低容量喷雾作业质量要求，结合实际工作经验，植保无人飞机水稻田植保作业施液量应在0.8～1.5 L/667 m2之间，既能确保作业质量又能提高作业效率，但最低施液量应不低于0.8 L/667 m2。

3.7.2 飞行高度 根据植保无人机喷头特性，以及相邻喷嘴应保持喷幅30%以上重叠的行业要求，大多数植保无人飞机在水稻田作业时，最佳飞行高度应控制在作物顶部相对高度1.8～2.2 m范围内。综合性能比较先进的机型，最大作业高度可达到3 m。当风力达3级时，为减少漂移，飞行高度尽量控制在1.6 m以内。

3.7.3 作业幅宽 作业幅宽与植保无人机飞行相对高度、飞行速度密切相关。为确保作业质量，不重喷、不漏喷且喷施均匀，飞手应根据实际情况调整幅宽。一般情况下工作幅宽不大于5 m。

3.7.4 飞行速度 多数植保无人飞机具备流量自动变量控制功能，在启用自主飞行模式下，其飞行速度随施液量、作业幅宽变化而变化，无需人为调整。若需人为控制飞行速度，一般情况下，无人机作业时最大飞行速度应不超过6 m/s。喷洒触杀及胃毒类药剂时，应适当降低作业速度，以保证雾滴在水稻中下部的沉积量。

3.7.5 作业质量 一般作业条件下，植保无人飞机作业质量应符合表1的规定。对作业有特殊要求时，作业服务和被服务双方可在表1的基础上另行商定。

参考文献

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Abstract： Based on the experience of double operation of UAV for rice plant protection in Xinglongtai district， this paper summarized the technical composition and characteristics of UAV， summarized the selection principles of UAV， and discussed the specific conditions and technical key points of developing UAV flight control in paddy fields， in order to provide experience and theoretical reference for the popularization and application of UAV flight control technology.

Key words： UAV; paddy field; plant protection; flight control technology; operation condition