基于植保无人驾驶航空器智能电池修复唤醒实践及维修服务的思考

胡 宏，程学山

（1.南京市六合区农机化管理服务总站，江苏南京 211500；2.南京市六合区探春农机专业合作社，江苏南京 211500）

0 引言

近年来，随着农业机械向智能化、电力拖动、智慧电控等高科技方向发展，对农机维修人员的维修技能要求也越来越高，农机维修及检测仪器设备也向数字化、智能化方向发展。智能农机装备维修难已成常态，以南京市六合区为例，目前区内还没有一家开展无人驾驶航空器智能电池维护业务的企业，基层农村迫切需要提供无人驾驶航空器智能电池维修服务。

1 无人驾驶航空器及智能电池使用、维修现状

1.1 无人驾驶航空器使用情况

当前无人驾驶航空器已由原先单一的提供农业生产植保病虫害防治作业服务，拓展到农业生产撒肥、播种、水产投喂饲料、巡检等多种机械化作业服务。随着作业功能的拓展，农户对无人驾驶航空器的购买愿望更加强烈，近年来保有量也得到迅速增加。如六合区冶山街道植保无人驾驶航空器保有量目前已达到21架，年作业面积达40000亩次，作业范围包括植保、播种施肥、投饲等。无人驾驶航空器属于季节性使用的农业装备，每年作业时长不超过25天，但在使用期间往往每天连续作业10个小时以上，来回往返约40架次，工作强度高并且经常在高温酷热的环境中进行，智能电池也因此容易损坏。

1.2 智能电池使用、维修情况

探春农机合作社田间实际作业实践，无人驾驶航空器智能电池一般循环充电寿命150次，平均每架次作业1 hm2（喷洒农药），每块电池价格约4000元，平均使用成本约1.7元每亩次。经测算，植保无人驾驶航空器智能电池的购买及更换成本占比较大，即电池的消耗成本约占总成本的55%。无人驾驶航空器季节性使用过后，智能电池长期闲置，存放时间较长，期间如没有按照存放技术要求进行维护，往往因亏电而造成失效报废的现象较多。智能电池实际使用过程中，很大比例是因为使用和保养不符合技术规范而造成了故障报废。

1.3 当前无人驾驶航空器智能电池维修现状

植保无人驾驶航空器智能电池维护专业性强，并且对维修设备及维修场地环境要求也较高，因此基层农村能够提供智能电池维修服务的企业极少。另外，无人驾驶航空器智能电池属于化学危险品，快递不愿做电池运输业务，返厂维修十分不便；且返厂维修的价格很高，用户也不愿返厂维修。因此，基层农村迫切需要简便易行、安全高效的植保无人驾驶航空器智能电池修复唤醒方法，以便快速、经济、安全地开展维修和使用。

2 无人驾驶航空器智能电池修复唤醒方法及步骤

由于六合区没有无人驾驶航空器智能电池维修企业且返厂维修不便，六合区探春农机合作社经过多次研究实践，成功探索并总结出一例无人驾驶航空器智能电池修复唤醒方法。

2.1 待修复唤醒电池使用情况

六合区探春农机合作社于2019年4月购买某品牌无人驾驶航空器智能电池7组，电池型号为12s20c16000mah智能锂电池。2019年9月底水稻植保作业结束后入库放置，2020年2月进行充电准备使用，发现其中4组无法正常充电。其他3组正常保养后继续使用。2021年5月进行检查充电，发现只有1组可以使用，其余6组无法充电使用。咨询厂家需返厂维修，每组费用约2500元。

2.2 待修复唤醒电池检测情况

6组智能电池使用充电循环都不大于50次，外观完好，因长期未使用以及未及时按规程充电保养，6组智能电池已无法充电使用。用数字万用表直流档检测，6组电池残存电压分别是14 V、18 V、26 V、25 V、28 V、32 V。

2.3 检测及维修仪器设备配备

220 V市电电源，满足功率2000 W以上电器使用。原配智能充电器1只（交流输入电压180～264 V，频率50～60 Hz，输出直流电压50.4 V，输入电流12 A，输出电流20 A，调整到1000 W×2工作模式）。数字万用表1只，电工工具1套。

2.4 修复唤醒步骤

步骤1：将电源和原配充电器连接，检查电源和充电器是否正常工作，经检查均正常。

步骤2：用原配充电器（可2组同时工作）其中一组输出端连接电池正负极线、电压信号平衡排线，观察充电器液晶显示屏，显示电压值为14 V，数字闪烁电压值在下降，充电器风机不运转，充电指示灯不亮，由此判断充电器不工作。

步骤3：断开电池和充电器2根正负极线连接，用数字万用表直流电压档，测量无人驾驶航空器智能电池正负电极电压，万用表显示直流电压为14 V。连接智能充电平衡信号排线，断开电池极线，测量显示充电器输出电源电压为0 V。

步骤4：拆除电池和充电器的连接，用螺丝刀拆除电池上盖安装螺丝，打开电池电路板保护盒，经检查电路结构外观完好，电芯（注意电芯不要分解）无损坏变形。用数字万用表分别检测电池电芯单元电压，基本平衡，但低于标准值3.7 V。

步骤5：分析电池电路原理，发现电池电路逻辑元件控制充电器工作，电池电极线电路不受电池自身电路板控制。当电芯电压降到设定值，智能电路板判断为故障，因此不能向充电器发出充电指令信号。

步骤6：根据电路原理，用一个使用正常的同型号智能电池和充电器连接好信号平衡排线，将充电器输出极线和待修电池极线连接，充电器得到正常的电池充电信号，充电器开始工作，用数字万用表检查输出电源电压正常，电池充电器指示灯正常闪烁。充电器电压显示42 V左右时，待修电池充电指示灯开始闪烁，这一操作过程用时约1分钟，时间不宜过长。观察到电池充电指示灯闪烁，就可以判定智能电池本身电路板已唤醒。

步骤7：断开电源，拆除和正常电池的电压信号平衡排线连接，恢复正常充电连接模式。接通电源，充电器正常工作，待修电池充电指示灯闪烁，智能电池电路板被唤醒，重新开始正常工作。

步骤8：用相同方法处理余下的5组电池，充电至50.4 V时，充电器自动停止充电，电压达到电池使用标准值，6组无法充电的电池全部唤醒成功。

2.5 修复唤醒效益分析

探春农机合作社此次共修复唤醒6组无人驾驶航空器智能电池，如果返厂维修每组费用约2500元，共需 15000元。在此次修复唤醒实践中，合作社节约了15000元开支，同时没有因返厂维修而耽误了农时作业。

3 当前智能电池维修存在的问题

3.1 缺乏专业检测维修设备

无人驾驶航空器智能电池出现故障则需要专门检测的设备来进行准确的故障判断，由于设备较贵（特别是电池电芯故障检测设备），基层农机维修点往往不配备，因此难以开展此项维修业务。

3.2 缺乏专业维修人员

无人驾驶航空器电池等智能装备新技术集成度高，相应要求农机使用及维修人员有较高的操作使用和维修专业技能水平。目前，无人驾驶航空器使用及维护者大多文化程度低且年龄较大。以六合区冶山街道为例，农机使用及维护者学历在初中及以下的占75%，年龄在50岁及以上占80%，农机使用及维护者对智能农机使用和维修专业技术掌握不全面，很难做到按技术规范来使用和维护。

3.3 维修不当易引发事故

目前，无人驾驶航空器废旧锂电池回收体系还没有建立，如将电池随意丢弃，电池中的钴、镍、锂等化学物质对环境污染危害性较大。智能电池电路板维修不当，会引发短路，甚至导致烧坏电路板等不必要的损失。如将电池电芯内部长期暴露在空气中，空气湿度很大时就可以使电芯自燃。使用者如不按照无人驾驶航空器操作规程开展植保作业，也存在着智能电池自燃、爆炸等安全隐患。

4 对策建议

基于农村无人驾驶航空器电池等智能农业装备目前的使用、维修、调试及保养现状，提出对策建议如下。

4.1 加强农机维修技术人才培养

随着无人驾驶航空器电池等新型智能农业装备在农业生产中逐步广泛应用，基层农村对高技能农机维修保养技术人才的需求也越来越迫切，这对农机维修行业从业人员既是机遇也是挑战。各级农业农村主管部门应根据智能农业装备市场发展的新形势，采用“理论+实践”的培训模式，采取智能农业装备专项维修与多种农机维护保养相结合的教学方式，经常性开展智能农机维修专业技术培训，并通过考试考核的方式促进学员达到合格要求，获得专业维修资质证书，促使农机维修专业技能和水平提升，以适应当前智能农机装备快速发展的形势。

4.2 加强区域性农机维修中心建设

由于无人驾驶航空器智能电池等新型智能农业装备的维修、调试、检测相关设备和工具价格较贵、维修专业性强，因此建议每个农业县（区）建立1到2个大型区域性农机维修中心，来承担新型智能农业机械维修任务，以保障智能农业装备能够安全、高效、优质、及时地投入到农业生产服务服务。

4.3 出台相关扶持政策

各级农业农村主管部门应出台相关扶持政策，进一步加大对新型智能农业装备维修服务的支持。建议对达到二级及以上维修资质并承担新型智能农机维修业务的企业，按照维修数量实施以奖代补政策，并对二级以上农机维修网点采购的必备智能农机维修及检测设备纳入财政专项补助。积极开展农机修理职业技能大赛，鼓励农机维修从业人员提高业务技能水平，并对参加并通过职业资格鉴定的农机高级维修工、技师给予一定的经费补助。

5 结语

农业装备发展已进入到智能化、信息化时代，智能无人驾驶航空器、智能田间管理系统、智能温室系统等是农业未来的发展方向。在现代农业装备向智能化信息化发展的当下，农机维修人员应与时共进，不断地学习新知识练好基本功，各级农业农村部门为农机维修提供专业培训和政策扶持，双方形成合力，共同为现代智能农业装备的发展应用保驾护航。