水田植保無(wú)人機(jī)作業(yè)技術(shù)探討

畢金德

摘要：根據(jù)興隆臺(tái)區(qū)開(kāi)展無(wú)人機(jī)水稻植保復(fù)式作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，概述植保無(wú)人機(jī)的技術(shù)組成及特點(diǎn)，總結(jié)植保無(wú)人機(jī)的選擇原則，論述在水田開(kāi)展無(wú)人機(jī)飛防作業(yè)的具體條件和技術(shù)要點(diǎn)，為推廣應(yīng)用無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和理論參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);水田;植保;飛防技術(shù);作業(yè)條件

中圖分類號(hào)：S252? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2019）04-0071-03

盤錦市興隆臺(tái)區(qū)水稻種植面積近0.67萬(wàn)hm2，擁有盤錦監(jiān)獄農(nóng)場(chǎng)、遼河油田附屬農(nóng)場(chǎng)2個(gè)大型水稻生產(chǎn)基地。從2015年起，興隆臺(tái)區(qū)農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣部門高度重視無(wú)人機(jī)植保技術(shù)的推廣，在盤錦監(jiān)獄農(nóng)場(chǎng)、遼河油田附屬農(nóng)場(chǎng)、興隆農(nóng)場(chǎng)等地陸續(xù)開(kāi)展水稻田植保作業(yè)試驗(yàn)示范。2018年，興隆臺(tái)區(qū)無(wú)人機(jī)水稻植保復(fù)式作業(yè)面積超過(guò)0.2萬(wàn)hm2，無(wú)人機(jī)水稻田植保作業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

1 植保無(wú)人機(jī)及其特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)以輕小型無(wú)人機(jī)為載體，在飛行器上搭載農(nóng)藥噴霧設(shè)備，引入全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），以“云服務(wù)、大數(shù)據(jù)”為技術(shù)背景實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化作業(yè)。無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)作為適應(yīng)現(xiàn)代植保需求的一項(xiàng)新型技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)為植保技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟新天地，是傳統(tǒng)植保方式的替代和升級(jí)。

1.1 技術(shù)組成

無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)的載體為植保無(wú)人機(jī)，由飛行平臺(tái)、GPS飛控、噴灑機(jī)構(gòu)三部分組成，主要集成六大技術(shù)，包括超低空低量施藥技術(shù)、施藥裝備平臺(tái)技術(shù)、現(xiàn)代航空技術(shù)、GPS導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)和現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)。

1.2 特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)飛防技術(shù)具有以下特點(diǎn)：一是體積小，質(zhì)量輕，運(yùn)輸方便，可垂直起降，不需要固定機(jī)場(chǎng)，轉(zhuǎn)彎半徑小。二是爬升率大，飛行操控靈活，對(duì)于不同地域、不同地塊、不同作物等具有良好的適應(yīng)性，超低空作業(yè)性能好，空飛率低。三是具有直升機(jī)的高效作業(yè)性能和良好噴灑效果，噴灑效率是傳統(tǒng)人工的30倍。四是速度變化靈活，操作手通過(guò)地面遙控器實(shí)施控制，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對(duì)作物的穿透性，防治效果好。同時(shí)遠(yuǎn)距離操控施藥可大大提高農(nóng)藥噴灑的安全性。五是整體使用費(fèi)用相對(duì)較少，安全系數(shù)較高，使用簡(jiǎn)便，維護(hù)方便，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。六是飛行平臺(tái)能通過(guò)搭載不同的任務(wù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害等實(shí)時(shí)監(jiān)控，農(nóng)村土地確權(quán)，農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)及病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，以及施藥、授粉、施肥作業(yè)。

1.3 應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)無(wú)人機(jī)施藥關(guān)鍵技術(shù)尤其是無(wú)人機(jī)航空噴灑系統(tǒng)、低空低量噴灑、遠(yuǎn)程控制施藥、低空變量噴藥系統(tǒng)等技術(shù)展開(kāi)相關(guān)研究。用低容量噴霧技術(shù)替代粗放的大容量噴霧技術(shù)，采用高精度GPS自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)航空噴霧作業(yè)噴幅的精確對(duì)接。與自走式高桿噴霧機(jī)相比，無(wú)人機(jī)具有省時(shí)、省工、省水的優(yōu)點(diǎn)，提高植保作業(yè)質(zhì)量，把農(nóng)藥有效利用率提高到35%以上。

2 植保無(wú)人機(jī)的選擇

植保無(wú)人機(jī)品牌眾多，性能不一，技術(shù)含量差距較大，加之操作者技能水平差距較大，作業(yè)質(zhì)量差異很大。無(wú)人機(jī)及其技術(shù)隊(duì)伍的選擇，對(duì)作業(yè)質(zhì)量至關(guān)重要。

首先，確定無(wú)人機(jī)是否符合農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《NY/T3213-2018植保無(wú)人飛機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》的要求。其次，優(yōu)先考慮使用大品牌的飛機(jī)進(jìn)行植保作業(yè)。目前，大疆、極飛、漢和、羽人等品牌的無(wú)人機(jī)的技術(shù)含量、可靠性、適應(yīng)性都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。再次，考察操作者的實(shí)際操作技能。在審查組織單位經(jīng)營(yíng)資質(zhì)的基礎(chǔ)上，核實(shí)操作手是否具有航空主管部門和農(nóng)業(yè)主管部門頒發(fā)的執(zhí)業(yè)資格證書(shū)，以及是否參加過(guò)相關(guān)法律法規(guī)、水稻種植、農(nóng)藥使用方面的技能培訓(xùn)。

3 水田無(wú)人機(jī)作業(yè)技術(shù)

無(wú)論是用戶，還是營(yíng)機(jī)戶和操作手，準(zhǔn)確把握植保無(wú)人機(jī)水稻田作業(yè)相關(guān)要求，對(duì)提高作業(yè)效果、提升作業(yè)效率、確保作業(yè)安全具有重要作用。

3.1? 防治時(shí)機(jī)

病蟲(chóng)草害的發(fā)生都有從輕到重的過(guò)程。要達(dá)到良好的植保效果，首先強(qiáng)調(diào)預(yù)防，其次才是控制。關(guān)注農(nóng)業(yè)知識(shí)，精準(zhǔn)把握病蟲(chóng)草害防治時(shí)機(jī)，將病蟲(chóng)草害控制在初級(jí)階段，不能待其進(jìn)入爆發(fā)階段才進(jìn)行控制。例如水稻二化螟應(yīng)在鉆蛀之前防治。

3.2 作業(yè)天氣的

根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，植保無(wú)人機(jī)開(kāi)展水稻田作業(yè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇風(fēng)力不大于3級(jí)，溫度15～30 ℃之間的條件下進(jìn)行。禁止在溫度35 ℃以上，風(fēng)力大于3級(jí)，雨、霧、雷、電等惡劣天氣作業(yè)。

3.3 病蟲(chóng)草害抗性

提前掌握當(dāng)?shù)夭∠x(chóng)草害抗性情況，了解當(dāng)?shù)夭∠x(chóng)害發(fā)生情況、用藥習(xí)慣，從而預(yù)判當(dāng)?shù)夭∠x(chóng)害的抗性方向。防治方案要結(jié)合當(dāng)?shù)夭∠x(chóng)害及用藥情況及時(shí)調(diào)整。長(zhǎng)期連續(xù)使用單一農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致有害生物的抗性不斷增加。要克服或延緩病蟲(chóng)抗藥性，除農(nóng)藥混用外，采用交替、輪換使用不同品種或不同類型的農(nóng)藥也是行之有效的措施。

3.4 作業(yè)地塊

作業(yè)地塊應(yīng)不在軍事禁飛區(qū)內(nèi)，周邊無(wú)大型變電所，區(qū)域內(nèi)無(wú)密集的5 m以下的空中障礙物，周邊施藥對(duì)象以外的非靶標(biāo)種植物、養(yǎng)殖物不會(huì)因施藥而產(chǎn)生藥害。

3.5 藥劑品種

首先，所用農(nóng)藥應(yīng)有農(nóng)藥登記證、生產(chǎn)許可證和注冊(cè)商標(biāo)，且具有明確的產(chǎn)品名稱、明確的用量、配兌、毒性、生產(chǎn)日期和有效期等說(shuō)明。其次，所用農(nóng)藥應(yīng)符合水稻田病蟲(chóng)害種類需求，安全高效低毒、低殘留，對(duì)環(huán)境、居民、水稻及其他非靶標(biāo)生物不會(huì)產(chǎn)生危害。再次，為避免噴頭堵塞，應(yīng)優(yōu)先選擇水基化劑型，如水乳劑、微乳劑、乳油、懸浮劑、水劑等劑型，盡量避免使用可濕性粉劑等劑型農(nóng)藥;為提高防護(hù)效果，優(yōu)先選擇內(nèi)吸性藥劑。

3.6 作業(yè)安全

無(wú)人機(jī)植保作業(yè)屬于危險(xiǎn)作業(yè)，要嚴(yán)格按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范操作。作業(yè)前，觀察周邊作物種植情況，是否存在桑樹(shù)等敏感植物，避免產(chǎn)生飄移性作業(yè)事故。提前查詢藥物、作物特性，確認(rèn)安全方可作業(yè)，避免產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。

作業(yè)過(guò)程中，操作人員應(yīng)穿戴防護(hù)服、防護(hù)帽、口罩、手套、護(hù)目鏡等防護(hù)裝備;作業(yè)前清空作業(yè)區(qū)域內(nèi)其他人員，在有人員進(jìn)入的位置設(shè)立警示標(biāo)志，所有作業(yè)人員不得進(jìn)入作業(yè)機(jī)具15 m范圍內(nèi);注意周邊環(huán)境安全，避免因霧滴漂移而產(chǎn)生的次生危害。

3.7 關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)

3.7.1 施液量 按照低容量噴霧作業(yè)質(zhì)量要求，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，植保無(wú)人飛機(jī)水稻田植保作業(yè)施液量應(yīng)在0.8～1.5 L/667 m2之間，既能確保作業(yè)質(zhì)量又能提高作業(yè)效率，但最低施液量應(yīng)不低于0.8 L/667 m2。

3.7.2 飛行高度 根據(jù)植保無(wú)人機(jī)噴頭特性，以及相鄰噴嘴應(yīng)保持噴幅30%以上重疊的行業(yè)要求，大多數(shù)植保無(wú)人飛機(jī)在水稻田作業(yè)時(shí)，最佳飛行高度應(yīng)控制在作物頂部相對(duì)高度1.8～2.2 m范圍內(nèi)。綜合性能比較先進(jìn)的機(jī)型，最大作業(yè)高度可達(dá)到3 m。當(dāng)風(fēng)力達(dá)3級(jí)時(shí)，為減少漂移，飛行高度盡量控制在1.6 m以內(nèi)。

3.7.3 作業(yè)幅寬 作業(yè)幅寬與植保無(wú)人機(jī)飛行相對(duì)高度、飛行速度密切相關(guān)。為確保作業(yè)質(zhì)量，不重噴、不漏噴且噴施均勻，飛手應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整幅寬。一般情況下工作幅寬不大于5 m。

3.7.4 飛行速度 多數(shù)植保無(wú)人飛機(jī)具備流量自動(dòng)變量控制功能，在啟用自主飛行模式下，其飛行速度隨施液量、作業(yè)幅寬變化而變化，無(wú)需人為調(diào)整。若需人為控制飛行速度，一般情況下，無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)最大飛行速度應(yīng)不超過(guò)6 m/s。噴灑觸殺及胃毒類藥劑時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低作業(yè)速度，以保證霧滴在水稻中下部的沉積量。

3.7.5 作業(yè)質(zhì)量 一般作業(yè)條件下，植保無(wú)人飛機(jī)作業(yè)質(zhì)量應(yīng)符合表1的規(guī)定。對(duì)作業(yè)有特殊要求時(shí)，作業(yè)服務(wù)和被服務(wù)雙方可在表1的基礎(chǔ)上另行商定。

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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