盤錦地區(qū)水田植保無人機的應(yīng)用與選型

王東

摘要：根據(jù)盤錦地區(qū)水田植保作業(yè)的實際需求，引進植保無人機開展飛防作業(yè)。通過對不同種類的植保無人機機型進行比較，為水田植保無人機的選型提供參考。比較當(dāng)?shù)爻Ｒ姷?款植保無人機，確定極飛P20和大疆 MG-1S植保無人機的性能較好。

關(guān)鍵詞：無人機;植保;機型;應(yīng)用

中圖分類號：S252? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）04-0026-03

水稻是盤錦地區(qū)主要糧食作物，種植面積在11萬hm2左右，產(chǎn)量100多萬t，是盤錦地區(qū)農(nóng)民賴以生存和務(wù)農(nóng)增收的主要來源。在水稻生產(chǎn)過程中，育苗、插秧、收獲這三大作業(yè)環(huán)節(jié)機械化水平位居遼寧前列，但植保作業(yè)機械化相對滯后，成為水稻全程機械化的短板和難點。隨著植保無人機技術(shù)的逐漸成熟和價格的下降，加上植保作業(yè)社會化服務(wù)的興起，無人機逐漸成為水田植保作業(yè)的主力軍，受到盤錦及周邊地區(qū)水稻種植者的歡迎。

1 植保無人機在盤錦地區(qū)的應(yīng)用

水稻生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，用工量大，尤其是病蟲害防治，長期以來都是依賴手動噴霧器或者背負式噴霧機進行。這種傳統(tǒng)噴藥模式日均作業(yè)不足1 hm2，遠不能適應(yīng)當(dāng)前水稻植保作業(yè)新要求，主要體現(xiàn)在：一是難以滿足和適應(yīng)專業(yè)化規(guī)?；镒鳂I(yè)新趨勢新要求。節(jié)本增收、提質(zhì)增效已成為水稻生產(chǎn)者的關(guān)注焦點，傳統(tǒng)噴藥技術(shù)效率低下，高效植保作業(yè)模式應(yīng)運而生并方興未艾。二是難以有效應(yīng)對突發(fā)性大面積病蟲害發(fā)生。水田長期連作和氣候變化異常，病蟲害突發(fā)不可避免且日漸頻繁，病蟲害防控時不我待、刻不容緩。傳統(tǒng)噴藥模式無法應(yīng)對，一旦錯過防治關(guān)鍵時期，就會造成糧食減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。三是難以有效遏制藥物噴灑導(dǎo)致的中毒事故。水田施藥次數(shù)較多且逢氣溫較高時節(jié)，致死率超過20%，每年盤錦地區(qū)都有噴藥中毒死亡事件發(fā)生。四是難以達到農(nóng)藥減量控害目標和理想施藥效果。人工作業(yè)噴灑的藥劑不均易產(chǎn)生藥害，造成農(nóng)藥殘留超標，嚴重影響水稻品質(zhì)。五是難以緩解勞動力短缺和成本上升的壓力。植保作業(yè)是水稻生產(chǎn)環(huán)節(jié)中勞動強度最高、作業(yè)次數(shù)最多、勞動力消耗量最大的環(huán)節(jié)。城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快促使大量農(nóng)村青壯年勞動力轉(zhuǎn)移到城市，留守在農(nóng)村的勞動力老齡化嚴重，不僅雇工越來越難，而且人工成本不斷攀升，傳統(tǒng)作業(yè)模式難以為繼。

2016年以來，結(jié)合市場需求，盤錦市按照“農(nóng)藥減量、精確、高效、合理使用”的總要求，以市場需求為導(dǎo)向，以水稻種植大戶為主體，以科研推廣為抓手，以無人機運營商為技術(shù)支撐，以市場需求為導(dǎo)向，以項目為牽動，以提升水稻全程機械化水平和病蟲害專業(yè)化防治水平為目標，開展無人機引進、性能測試、現(xiàn)場觀摩、技術(shù)培訓(xùn)、數(shù)據(jù)采集、農(nóng)情調(diào)查、產(chǎn)量測試等系列化工作，分別在盤山、大洼、興隆臺、遼東灣新區(qū)、遼河口經(jīng)濟區(qū)等水稻主產(chǎn)區(qū)，以及相鄰的遼陽燈塔市、錦州凌海市兩大水稻主產(chǎn)區(qū)，合作開展試驗示范和應(yīng)用推廣，取得了非常顯著的效果。

2 植保無人機機型比較

按能源動力，植保無人機可分為油動和電動2類，其差異見表1。油動植保無人機具有載荷大、續(xù)航長等優(yōu)點，但存在燃料使用污染大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而維護難、造價高等缺點。電動植保無人機靈動方便、易于操作維護、造價低，盡管存在載荷少、續(xù)航短、抗風(fēng)性較弱、藥物穿透力有限等缺點，但其靈動方便、易操作、易維護、造價低，綜合考慮用戶的經(jīng)濟實力、知識水平、風(fēng)險承受能力等各種因素，應(yīng)以電動植保無人機為主。

按機型結(jié)構(gòu)，植保無人機可分為固定翼和多旋翼2類，其差異見表2。固定翼植保無人機體積大、飛機質(zhì)量重、續(xù)航時間長，且載荷重、噴頭數(shù)量多、有效噴幅廣，具備大載量、快速飛行、高效作業(yè)等能力，主要用于農(nóng)田信息采集和遙感，作業(yè)時一般在距離作物頂端5～7 m的空域進行超低空飛行，對作業(yè)區(qū)域地形地勢要求較高，適于開闊地帶的大田植保作業(yè)。同時，具有霧化效果好、藥物穿透力強、抗風(fēng)性較強的特點，但造價較高、飛行操控較難。

旋翼機體積較小、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活，具備自主飛行和著陸能力，適于地形復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。其螺旋槳所產(chǎn)生的空氣渦流可提高噴灑效率，缺點是作業(yè)耗油量、耗電量較大。其中，單旋翼直升機具有較高的載重能力，續(xù)航時間較長，飛行中產(chǎn)生的單一風(fēng)場可有效控制噴灑藥劑的漂移問題，但抗風(fēng)能力相對較低，飛控技術(shù)要求更高。多旋翼直升機與單旋翼相比，操縱靈活，作業(yè)效率更高，對較為分散的小田作業(yè)有著完美的適應(yīng)能力，尤其適合我國人多地少、土地相對分散、地勢地貌差異較大的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛。

綜上所述，電動多旋翼植保無人機適合當(dāng)下農(nóng)民所需。隨著無人機科技水平的進步，尤其是電池性能的改進，這種環(huán)保、方便、經(jīng)濟、安全、成熟的無人機將是盤錦地區(qū)水稻飛防作業(yè)的主流。

3 盤錦地區(qū)植保無人機機型比較

目前，盤錦地區(qū)從事水田飛防作業(yè)的主要機型有以下4種，其參數(shù)及性能見表3。

結(jié)合盤錦市實際應(yīng)用情況，在目前應(yīng)用較多的4款植保無人機中，極飛P20無人機和大疆MG-1S植保無人機總體評價較好。作為國內(nèi)知名品牌，這兩家企業(yè)技術(shù)力量雄厚，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，新品出新速度較快，質(zhì)量保證、售后服務(wù)和作業(yè)服務(wù)體系較為完善。其他兩種品牌產(chǎn)品是遼寧本地企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在產(chǎn)品售價和售后服務(wù)上具有一定優(yōu)勢，但綜合實力和性能保障尚有不足。

近年來，以盤錦地區(qū)為核心示范區(qū)，以遼陽燈塔市、錦州凌海市為重點輻射區(qū)，累計完成無人機飛防作業(yè)面積近34 hm2，節(jié)省作業(yè)成本達700多萬元，為農(nóng)民提供了先進適用植保技術(shù)裝備和綠色高效病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治解決方案，取得了用戶滿意的作業(yè)效果。

參考文獻

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Abstract： According to the actual needs of plant protection in paddy fields in Panjin area， UAV was introduced to carry out flight control. By comparing different models of UAVs， this paper provides reference for the selection of UAVs in paddy fields. Compared with the four local common plant protection UAVs， it was determined that the performance of Jifei P20 and Dajiang MG-1S plant protection UAVs was better.

Key words： UAV; Plant protection; model; application