植保无人机中国作为农业大国,18亿亩基本农田,每年需要大量的农业植保作业,我国每年农药中毒人数有10万之众,致死率约20%。农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计,想必更是一个惊人数字。
植保无人机服务农业在日本、美国等发达国家得到了快速发展。1990年,日本山叶公司率先推出世界上第一架无人机,主要用于喷洒农药。我国南方首先应用于水稻种植区的农药喷洒。2016年,农业植保无人机逐渐成为行业新宠,各地陆续出现使用无人机用于植保的案例。据农业部最新统计,截至2016年6月5日,我国生产专业级无人机的公司有300多家,其中有200多家是植保无人机生产厂家,生产各类植保无人机共178个品种,保有量超过5000架。[1]
一种遥控式农业喷药小飞机,机体型娇小而功能强大,可负载8-10公斤农药,在低空喷洒农药,每分钟可完成一亩地的作业。其喷洒效率是传统人工的30倍。该飞机采用智能操控,操作手通过地面遥控器及GPS定位对其实施控制,其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大大提高了农药喷洒的安全性。还能通过搭载视频器件,对农业病虫害等进行实时监控。
无人驾驶小型直升机具有作业高度低,飘移少,可空中悬停,无需专用起降机场,旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果高,远距离遥控操作,喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险,提高了喷洒作业安全性等诸多优点。另外,电动无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,这将很大程度的降低资源成本。电动无人机与油动的相比,整体尺寸小,重量轻,折旧率更低、单位作业人工成本不高、易保养。
目前国内销售的植保无人机分为两类,油动植保无人机和电动植保无人机[2],二者对比如下:
油动植保无人机 | 电动植保无人机 | |
优点 | 1、载荷大,15-120L都可以2、航时长,单架次作业范围大3、燃料易于获得,采用汽油混合物做燃料 | 1、环保,无废气,不造成农田污染2、易于操作和维护,一般7天就可操作自如3、售价低,一般在10-18万左右,普及化程度高4、电机寿命可达上万小时 |
缺点 | 1、由于燃料是采用汽油和机油混合,不完全燃烧的废油会喷洒到农作物上,造成农作物污染2、售价高,大功率植保无人机一般售价在30-200万3、整体维护较难,因采用汽油机做动力,其故障率高于电机4、发动机磨损大,寿命300-500小时 | 1、载荷小,载荷范围5-15L2、航时短、单架次作业时间一般4-10分钟,作业面积10-20亩/架次3、采用锂电作为动力电源,外场作业需要配置发电机,及时为电池充电 |
在机型结构上,无人机又分为无人直升机和多轴飞行器。下面是直升机和多轴飞行器的对比:[3]
直升机[3] | 多轴飞行器[3] | |
优点 |
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缺点
油动植保无人机 | 电动植保无人机 | |
优点 | 1、载荷大,15-120L都可以2、航时长,单架次作业范围大3、燃料易于获得,采用汽油混合物做燃料 | 1、环保,无废气,不造成农田污染2、易于操作和维护,一般7天就可操作自如3、售价低,一般在10-18万左右,普及化程度高4、电机寿命可达上万小时 |
缺点 | 1、由于燃料是采用汽油和机油混合,不完全燃烧的废油会喷洒到农作物上,造成农作物污染2、售价高,大功率植保无人机一般售价在30-200万3、整体维护较难,因采用汽油机做动力,其故障率高于电机4、发动机磨损大,寿命300-500小时 | 1、载荷小,载荷范围5-15L2、航时短、单架次作业时间一般4-10分钟,作业面积10-20亩/架次3、采用锂电作为动力电源,外场作业需要配置发电机,及时为电池充电 |
直升机[3] | 多轴飞行器[3] | |
优点 |
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1.采用高效无刷电机作为动力.机身振动小,可以搭载精密仪器,喷洒农药等更加精准;
2.地形要求低,作业不受海拔限制,在西藏、新疆等高海拔地域;
3.起飞调校短、效率高、出勤率高;
4.环保,无废气,符合国家节能环保和绿色有机农业发展要求;
5.易保养,使用、维护成本低;
6.整体尺寸小、重量轻、携带方便;
7. 提供农业无人机电源保障。
8.具有图像实时传输、姿态实时监控功能
9.喷洒装置有自稳定功能,确保喷洒始终垂直地面
10.半自主起降 ,切换到姿态模式或GPS姿态模式下,只需简单得操纵油门杆量即可轻松操作直升机平稳起降。
11.失控保护 ,直升机在失去遥控信号的时候能够在原地自动悬停,等待信号的恢复。
12.机身姿态自动平衡,摇杆对应机身姿态,最大姿态倾斜45˚,适合于灵巧的大机动飞行动作。
13.GPS姿态模式(标配版无此功能,可通过升级获得) ,精确定位和高度锁定,即使在大风天气,悬停的精度也不会受到影响。
14.新型植保无人机的尾旋翼和主旋翼动力分置,使得主旋翼电机功率不受尾旋翼耗损,进一步提高载荷能力,同时加强了飞机的安全性和操控性。这也是无人直升机发展的一个方向。
15.高速离心喷头设计,不仅可以控制药液喷洒速度,也可以控制药滴大小,控制范围在10-150微米。
植保无人机参数性能
参数性能
机型 | 电动植保无人直升机 |
外形尺寸(长宽高) | 1955x455x625mm |
最大起飞重量 | 29.20Kg |
农药容器容量 | 16L |
最大有效载荷 | 16Kg(±5%) |
锂聚合物动力电池 | 10000mAh,44.4V |
作业速度 | 3~8m/s(风速2~3级) |
单次作业时间 | 10~15min |
单组电池最大作业时间 | 33min |
相对飞行高度 | 距离农作物1~3米 |
喷幅(4个喷头、2.8米喷管) | 4~5.5米/秒(逆风或顺风、风速2~3级) |
喷洒流量 | 1000~1500mL/min(扇形雾喷头5个) |
高浓度农药消耗 | 0.5L/亩(水稻) |
单机喷洒作业效率 | 60-72亩/小时(水稻) |
遥控半径 | 800m |
最新型双喷头植保无人机基本参数:
喷头数量 | 2个 | 喷杆长度 | 1.2米 |
喷洒范围 | 3.5-4米 | 药滴直径 | 10-150微米 |
载荷 | 10公斤 | 药箱容积 | 6升*2 |
电池容量 | 10安时 | 电池质保 | 1年 |
双药箱电动植保无人机(8)
机型 | 电动植保无人直升机 |
外形尺寸(长宽高) | 1955x455x625mm |
最大起飞重量 | 29.20Kg |
农药容器容量 | 16L |
最大有效载荷 | 16Kg(±5%) |
锂聚合物动力电池 | 10000mAh,44.4V |
作业速度 | 3~8m/s(风速2~3级) |
单次作业时间 | 10~15min |
单组电池最大作业时间 | 33min |
相对飞行高度 | 距离农作物1~3米 |
喷幅(4个喷头、2.8米喷管) | 4~5.5米/秒(逆风或顺风、风速2~3级) |
喷洒流量 | 1000~1500mL/min(扇形雾喷头5个) |
高浓度农药消耗 | 0.5L/亩(水稻) |
单机喷洒作业效率 | 60-72亩/小时(水稻) |
遥控半径 | 800m |
喷头数量 | 2个 | 喷杆长度 | 1.2米 |
喷洒范围 | 3.5-4米 | 药滴直径 | 10-150微米 |
载荷 | 10公斤 | 药箱容积 | 6升*2 |
电池容量 | 10安时 | 电池质保 | 1年 |
目前存在的主要问题是:
1、成熟可靠的植保无人机少,不少厂商一味求大,忽视了植保作业的特殊要求。
2、买家盲目购买,作为一种新的喷洒技术,如果是想真正用于农林植保,买家应实地考察飞防作业,从技术层面多一些了解,而后入手。
3、培训及售后服务不到位,买家无人飞不敢飞,当成了摆设。
4、专用药剂知识不足,个人盲目勾兑药剂,容易出现农药残留过高、灭虫效果差等问题。
5、行业标准难制定,购机补贴难申请。
6、市场需求量大,准入门槛不高,专业化水平难提升。