植保无人机推广应用探析

2021-12-08司明宝金芳赵晨何政道

江苏农机化 2021年4期

司明宝金芳赵晨何政道

无人机也称遥控驾驶航空器。加装农药喷洒装置，用于农作物防虫治病的无人机称为植保无人机。近年来，我国植保无人机快速发展，保有量从2014年的695台增至2020年的8万余台，作业面积从2014年的426万亩次增至2020年的10亿亩次，已从早期的实验性产品发展成为一种常见的农业生产机械。现结合植保无人机在淮安的发展情况，就无人植保机械化技术推广应用提出探讨。

1 无人机的分类

无人机分类方法如下：

1.1 按飞行平台构型分类

按飞行平台构型可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人机飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。

1.2 按用途分类

按用途可分为军用无人机和民用无人机。军用无人机包括侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等［1］。民用无人机包括巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

1.3 按尺度分类

按尺度可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7 kg的无人机。轻型无人机是指空机质量大于7 kg、小于等于116 kg的无人机，此类无人机全马力平飞中，校正空速小于100 km/h，升高低于3 000 m。小型无人机是指空机质量大于116 kg、小于等于5 700 kg的无人机。大型无人机是指空机质量大于5 700 kg的无人机。

1.4 按活动半径分类

按活动半径可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机［2］。超近程无人机活动半径在15 km以内，近程无人机活动半径在15～50 km之间，短程无人机活动半径在50～200 km之间（不含50 km），中程无人机活动半径在200～800 km之间（不含200 km），远程无人机活动半径大于800 km。

1.5 按任务高度分类

按任务高度可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机［3］。超低空无人机任务高度一般小于100 m，低空无人机任务高度一般在100～1 000 m之间（不含1 000 m），中空无人机任务高度一般在1 000～7 000 m（不含7 000 m）之间，高空无人机任务高度一般在7 000～18 000 m之间，超高空无人机任务高度一般大于18 000 m。

2 植保无人机发展现状

国家农机购置补贴等支农惠农政策的实施推动植保无人机的发展进入快车道。2016年我国植保无人机国补试点主要有河南、湖南、福建3省，2020年试点范围扩大至浙江、安徽、江西、湖南、广东、重庆、吉林、福建、甘肃、江苏等10余个省市。

江苏省共有植保无人机国补试点县（市、区）76个，试点县（市、区）按照省下达的补贴计划组织实施补贴，同一个购机者享受补贴机具的上限为5台。补贴对象为从事植保作业的农业生产经营组织，主要包括农民（农机）专业合作社、植保作业组织、农作物病虫害统防统治组织、家庭农场等。对个人购置植保无人机暂不予补贴。

近年来，随着土地流转速度的加快，以及农机合作社、家庭农场、种粮大户等新型农业主体的崛起，淮安市植保无人机的需求越来越旺盛，市农机推广部门结合实施“一项行动两大工程”和“两全两高”创建，全力做好植保无人机的推广应用和技术指导工作，2016、2017、2018、2019、2020年该市分别推广植保无人机10台、99台、300台、300台、686台。

3 植保无人机使用技术要领

相较于其他无人机，植保无人机工作环境更恶劣，只有保持设备良好的工作状态，才能提高飞防作业效率。

3.1 遥控器的使用与维护保养

遥控器需定时擦拭、保持清洁，避免水、药液进入遥控器。运输时，应将天线折叠，避免天线折断。如摇杆未在中立点，需对摇杆进行校正。操作人员必须了解遥控器的摇杆模式，避免因摇杆模式错误导致撞机、侧翻。

3.2 机身的维护保养

搬抬植保无人机时，应抬大臂而非小臂，否则有可能损害机身。机臂套筒应适度旋紧，否则有可能造成套筒破裂或难以旋开。机身内部有精密电子部件，清洁机身时应使用湿抹布，切不可用水流直接对机身冲洗。要定时清理机身进气口过滤网，保证内外气流流动顺畅。清理频率依作业环境清洁度、工作频率而定，建议一个作业季清理一次。

各关键部位螺丝必须锁紧，并且需打螺丝胶。依据使用频率选择相应强度的螺丝胶。生锈、打滑的螺丝必须及时更换。

3.3 动力系统的维护保养

动力系统工作强度大，受外界影响大，使用频率高，是植保无人机系统里需要重点关注的分系统之一。

3.3.1 电机

农业植保无人机电机工作环境恶劣，水雾、药液、农药附着是损坏电机的主要因素，所以每天作业完毕后都要用湿抹布清洁电机外表，去除农药附着。不可用流水或水管直接冲洗电机，以免电机内部进水。应定时检查电机动平衡是否良好。电机常见故障如下：

1）轴承损坏，电机旋转有杂音，阻力较大。原因：电机进水、进液，导致电机损坏。

2）卸掉螺旋桨之后，电机旋转产生的振动明显大于正常电机。原因：电机发生过撞击，导致动平衡破坏。

3）飞行器一起飞就侧翻，或者起飞后在空中高速旋转。原因：电机转向错误。

3.3.2 电调

电调在机身内部，使用时需注意不能进水。不能用水管直接冲洗电机，下雨天应避免飞行。

3.3.3 螺旋桨

螺旋桨是农业植保无人机消耗最快的配件，大部分的飞行事故都有可能使螺旋桨发生断裂和破损。螺旋桨发生断裂或破损时必须更换。螺旋桨的安装不能有水平与垂直方向上的松动，如松动可能会造成飞行不稳定。农药附着有可能腐蚀螺旋桨，缩短螺旋桨使用寿命，因此，作业完毕后必须清理农药残留。螺旋桨常见故障如下：

1）飞行器未起飞就侧翻，或者在空中自旋。原因：正反桨弄混。

2）飞行器振动加大，影响飞行器安全。原因：螺旋桨残缺。

3）飞行不稳定。原因：双桨螺旋桨两边旋转轨迹不一致。

3.3.4 锂电池

锂电池需求量大，使用频率高，且价格较高。不应高温充电，以免缩短电池使用寿命。应定时慢充，以利于电池电压平衡。每隔1～2个月应进行一次完整的充放电。锂电池常见故障如下：

1）锂电池鼓包膨胀。原因：长期满电压存储。

2）锂电池内部电芯发生短路，严重时会造成自燃。原因：电池跌落等。

3.3.5 插头连接件

插头是飞行器与电池连接的必备配件，工作频率非常高。插头连接时，必须完整插入，否则会导致插头发热量增加，造成飞行隐患。如果发现插头金插外径变小，插头插入过松，应及时更换插头。应避免电池平衡插头接触水及药液，否则会导致平衡头短路乃至烧毁电池。

3.4 喷雾系统的维护保养

喷雾系统是农业植保无人机发挥具体功能的部件，会接触到农药以及农药残留，所以其维护频率最高。

3.4.1 药箱

每天作业完毕后应将药箱灌满清水，开启水泵，冲洗整个喷雾系统。药箱不能混用，否则可能对作物造成药害。

3.4.2 水泵

水泵禁止长时间空载高速运转，否则会影响使用寿命。水泵内部禁止进入杂质，水泵进液口应配有过滤网。

3.4.3 喷头及滤网

避免使用粉剂以及高浓度乳油，以免堵塞滤网及喷头。每天作业完毕后应对滤网进行清理，清除农药残留。要定时将喷头及滤网放入水中浸泡，确保喷头及滤网工作状态良好。

4 效益分析

4.1 经济效益

植保无人机作业效率是人工作业的50倍以上，是地面机械作业的10倍左右。目前，机手飞防作业费用为每亩6～10元。小麦生产一季打药4次，水稻生产一季打药5次。以每台无人机植保1 000亩（66.67 hm2）为例，按每亩飞防作业费用7元计算，一台无人机一年的小麦植保收入为28 000元，水稻植保收入为35 000元，全年作业总收入为63 000元。以大疆T30无人机为例，购机成本为54 999元/台，作业一年就可收回成本并有盈余。如带药作业，经济效益会更高。