植保無人機在新疆的應(yīng)用與推廣

黨元曉，王曉寧，薛 蓮，李 科

（昌吉學(xué)院航空學(xué)院，新疆昌吉 831100）

0 引言

新疆現(xiàn)有耕地7 600余萬畝，地大物博，農(nóng)產(chǎn)品種植種類多，面積大，有優(yōu)良的水土和光熱條件，而這也是新疆的農(nóng)業(yè)得天獨厚的優(yōu)勢所在，但是受人口老齡化的到來、農(nóng)作物病蟲害頻繁發(fā)生、種植成本不斷上升、精細操作的要求提高、農(nóng)藥噴灑安全意識的增強等因素的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者需要用機械化模式來取代傳統(tǒng)耕種模式。近些年來隨著農(nóng)業(yè)機械化的水平不斷提高，農(nóng)業(yè)植保無人機也在我國的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域逐漸興起，其能適應(yīng)的作業(yè)環(huán)境廣泛，不管是旱地還是水田，平原或者是山區(qū)，農(nóng)業(yè)植保無人機都能高效、出色地完成作業(yè)，且成本比傳統(tǒng)機械模式低一半，效率是傳統(tǒng)機械的2～4倍，更是人力的百倍。

本文通過論述植保無人機在新疆農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推廣過程中所遇到制約其發(fā)展的主要因素，包括設(shè)備因素、人為因素、植保無人機企業(yè)等方面的因素，比如設(shè)備電池的續(xù)航時間與和需要維修等售后服務(wù)的完整性，無人機操作員的使用規(guī)范性和不同作物、不同農(nóng)藥，不同的噴灑方式等問題并提出了幾點建議，通過調(diào)查論證的方式得出了只有在設(shè)備可靠的前提下同時將人為因素所造成的結(jié)果在可接受范圍內(nèi)，科學(xué)進行作業(yè)，植保無人機在新疆才會得到更加長足的發(fā)展。

1 制約植保無人機應(yīng)用的主要問題分析

1.1 本身存在的問題

就目前市場上的植保無人機電池來看，其使用壽命在1 000次左右，有的還不到1 000次，使用壽命綜合來看還是較短。其次是續(xù)航能力，一般而言藥物噴完時機載電池同時耗盡，在裝藥的同時更換電池，不至于載著無效電池作業(yè)，而就目前的產(chǎn)品來看如果是10 L的無人機，其起飛重量接近甚至超過20 kg，電池重量就占總重量的20%或更高。在現(xiàn)在電池材料技術(shù)沒有重大突破的前提下，植保無人機電池追求的只能是低成本和更廣闊的工作環(huán)境。另一方面就是電池的生產(chǎn)成本，以及原材料和產(chǎn)品合格率，現(xiàn)如今大部分航空模型鋰電池或無人機電池均為鈷鋰電池，鈷的廣泛使用提高了鋰電池的性能，而鈷的價格每年都在快速上漲，若原材料的成本飆升，那么降低成本的有限選項就是更換老舊的生產(chǎn)設(shè)備和質(zhì)量不是很好的隔膜材料。植保電池同樣也有軟成本，如使用壽命和溫度，若使用壽命短，則增加每次作業(yè)的成本，若溫度高，會在大功率放電時損壞鋰離子，出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，使用壽命就會縮短。

目前受限于電池和農(nóng)田復(fù)雜的地理環(huán)境，植保無人機的有效載荷大多在10～25 kg之間，當(dāng)然也有有效載荷在40 kg甚至更高的無人機，隨著載荷的增加，其起飛重量勢必會增加，不利于轉(zhuǎn)場運輸，所以在保證有效載荷不降低的前提下如何減小起飛重量，同時保證經(jīng)濟適用性還有待探索。

1.2 行業(yè)普遍存在的問題

現(xiàn)階段新疆植保無人機駕駛員主要是由其他航空行業(yè)相關(guān)人員構(gòu)成的，而且缺口比較大，即使植保無人機的效率很高，植保無人機操作員依舊很缺，當(dāng)然這與植保無人機的行業(yè)特點有一定的關(guān)系，因為植保無人機在一年的時間里差不多只有半年的作業(yè)時間，收入不是特別穩(wěn)定，而這也是不能吸引人才的重要原因之一。且無人機的執(zhí)照費用相對于其他比如駕照來說是較貴的，取得植保無人機駕駛執(zhí)照的前期投入較大，這也間接導(dǎo)致了無人機駕駛員稀缺。

1.3 服務(wù)機構(gòu)存在的問題

現(xiàn)階段在新疆地區(qū)正規(guī)的能夠幫助培訓(xùn)人員取得植保無人機駕駛執(zhí)照的機構(gòu)較少，費用不低，培養(yǎng)出來的駕駛員是否有足夠的責(zé)任心也是疑問，而且駕駛員不但要熟練地操縱植保無人機，還要對不同的作物，不同的病蟲害的用藥量和藥理有較為全面的知識[1]、以及機器保養(yǎng)、電池養(yǎng)護[2-3]方面的知識、有的駕駛員駕駛技術(shù)不過關(guān)造成作業(yè)效果不理想，或用藥量過多造成農(nóng)作物死亡，因為漂移性作用造成的其他損失，專業(yè)程度不夠。

1.4 自然環(huán)境的因素

若風(fēng)速過大，首先會造成無人機的飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，有很大的安全隱患，其次風(fēng)速過大會導(dǎo)致藥物霧滴發(fā)生漂移[4-5]，污染環(huán)境。當(dāng)溫度較高時，霧滴可能會在空中蒸發(fā)或藥物的有效成分可能會發(fā)生分解變質(zhì)現(xiàn)象，且溫度高時植物的氣孔閉塞，藥物吸收效果差，因為無人機電池對溫度敏感，所以溫度過低或過高都會影響電池的工作性能，無人機的適宜作業(yè)溫度一般為20～30℃。由于無人機施藥濃度高，水量少，濕度對于最終作業(yè)效果的影響要相對大一些。部分無人機不防水，有降水的復(fù)雜天氣例如雷雨或有霧的天氣不適合無人機作業(yè)[6]，尤其是北疆地區(qū)降雨會比較多，在使用的時候會造成諸多不便。雖然新疆的土地大部分是集約耕地，但是還是有些農(nóng)田里有電線桿、田埂或其他障礙物，植保無人機在作業(yè)的時候安全性不高，其次農(nóng)田的地勢并不是所有的地都是平坦的，遇到一些低洼地或者地勢高一些的地，操作員不易及時發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確調(diào)整飛行高度，導(dǎo)致這些土地的作業(yè)效果達不到植保作業(yè)目標(biāo)。

1.5 推廣的主要問題

費用和宣傳是應(yīng)用和推廣中最重要的問題。在向相關(guān)從業(yè)人員咨詢后了解到，農(nóng)民最關(guān)心的問題是使用植保無人機打藥是否比自己人工打藥省錢。以前，農(nóng)民在打藥時只需花費農(nóng)藥的費用，從而節(jié)省了勞動力成本。但是如果將節(jié)省下來的人工成本用于其他工作，若收益大于無人機作業(yè)成本，則可以增加收入，自己的地打藥工作也完成了，一舉兩得。同時，使用植保無人機噴灑至少節(jié)省農(nóng)藥30%。即使農(nóng)民不工作，使用無人機噴灑的成本也不是很高。但農(nóng)民卻并不這么認為。原因很簡單，原來藥是自己打的，不需要掏人工費，若使用無人機還需要掏無人機施藥的錢，比起自己打藥這并不劃算，而也這說明植保無人機的優(yōu)勢宣傳不到位。在經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，用戶在使用無人機時較為擔(dān)心的就是售后問題，如果農(nóng)忙時機器損壞，那造成的損失就會很大，機器在使用過程中總會有一些損耗是無法避免的，有些公司對后續(xù)的維護，軟件或硬件的升級不及時跟進就會導(dǎo)致機器還未到正常使用壽命時就無法正常使用，有些廠家甚至只生產(chǎn)，不管后續(xù)的維修和保養(yǎng)等，雖然現(xiàn)在這樣的廠家很少了，但是這個問題在前幾年資本市場剛進入植保無人機領(lǐng)域時尤為突出。

2 解決應(yīng)用和推廣問題的措施

2.1 就植保無人機本身而言

廠家采用提升技術(shù)控制成本的方式與使用者多交流，做到產(chǎn)研結(jié)合，提出改進方案，增加電池的使用壽命，進而延長無人機是使用壽命。推出下一機型時充分考慮電池的兼容性等問題，讓更多的零部件能夠做到經(jīng)久耐用和重復(fù)利用。建立完善的售后保障體系，及時提供其他維護保養(yǎng)方案或參照日本的植保無人機售后體系，研發(fā)更先進的飛控系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星實時數(shù)據(jù)規(guī)劃科學(xué)的航線規(guī)劃[7-9]保證無人機和農(nóng)作物的安全，增強植保無人機的自我保護功能，在越障或接近障礙物時能夠保持足夠安全距離或者一定的安全裕度，開發(fā)更加靈活的自動避障[10]功能，使植保無人機更加的智能化。

實驗研究，開發(fā)新型噴灑部件[11]，探求不同作業(yè)狀況下，施藥霧滴沉積分布情況和漂移規(guī)律[12]。優(yōu)化無人機意外丟失處置程序[13]。若條件允許可對購買者進行產(chǎn)品使用注意事項培訓(xùn)，以及操作規(guī)范培訓(xùn)，防止由于操作不當(dāng)造成植保無人機損壞，在植保無人機出現(xiàn)部件損毀或程序故障后能夠快速提出解決方案，并予以解決。將一機多用更廣泛地實現(xiàn)，比如播種、噴灑農(nóng)藥、測繪，以及近年來提出的無人機噴灑化肥，而化肥多具有腐蝕性，在噴灑的過程中不可避免地會沾染到無人機上，而這對無人機的機構(gòu)材料也提出了新要求。選擇更加耐腐蝕和防水的材料來制造植保無人機。在銷售無人機時，推出多種方案供消費者選擇，將各類培訓(xùn)課程也加入其中，例如單售無人機、無人機加培訓(xùn)課程、培訓(xùn)課程等，用戶可根據(jù)自身需要進行選擇。廠家對所有購買無人機的用戶都進行操作注意事項及法律法規(guī)培訓(xùn)，而器械與電池養(yǎng)護、農(nóng)藥配比、無人機飛手執(zhí)照培訓(xùn)等需另外收費或與無人機一同售賣，價格比單買一種產(chǎn)品價格低，這樣一來，企業(yè)降低了銷售成本，用戶也減少了培訓(xùn)費用和因為操作不當(dāng)而導(dǎo)致的使用成本，延長了無人機的使用壽命。

2.2 就農(nóng)業(yè)植保服務(wù)機構(gòu)而言

做好操作人員的選拔及培訓(xùn)工作。培訓(xùn)內(nèi)容除了相關(guān)法律法規(guī)的學(xué)習(xí)還應(yīng)結(jié)合新疆的實際作業(yè)區(qū)域?qū)Σ煌魑?，不同的病蟲害類型的用藥及用藥量等進行培訓(xùn)，以及日常的機器維護和保養(yǎng)工作的培訓(xùn)，有條件的還可以進行維修等培訓(xùn)。樹立極強的責(zé)任意識，安全意識，在進行植保無人機作業(yè)時嚴(yán)格按照操作要求和規(guī)范來進行作業(yè)，將隊伍打造成更加專業(yè)的隊伍、提高服務(wù)水平，防止由于操作失誤而造成炸機等嚴(yán)重的后果，耽誤作業(yè)時間造成經(jīng)濟損失。吸收擁有植保無人機的個人，有培訓(xùn)資質(zhì)的組織可適當(dāng)收取費用展開培訓(xùn)，無培訓(xùn)資質(zhì)組織可聯(lián)系相關(guān)機構(gòu)對其展開各類培訓(xùn)，使其達到單獨作業(yè)要求時再安排相關(guān)作業(yè)，這樣一來，組織內(nèi)的飛手和無人機的數(shù)目都可以增加。

2.3 就政策方面而言

希望國家或自治區(qū)出臺更加有力的政策，增加補貼資金[14]和補貼數(shù)量，或者降低植保無人機企業(yè)的稅率，以降低植保無人機的價格，將植保無人機企業(yè)所屬的作業(yè)服務(wù)組織和個人納入補貼范圍，讓更多的農(nóng)民也可以用得起植保無人機，使新疆的植保無人機保有量有所增加，更好地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，智能化。與此同時植保無人機的各類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也需盡快出臺，例如生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)等。

2.4 政府部門多發(fā)揮作用

由國家或自治區(qū)組織多部門對新疆植保無人機市場進行監(jiān)管，對提供植保無人機服務(wù)的機構(gòu)進行資質(zhì)審查，使整個行業(yè)更加專業(yè)化。各個縣的農(nóng)業(yè)局可以聯(lián)合一些適合本地作物的提供植保無人機服務(wù)的機構(gòu)對當(dāng)?shù)貏?wù)農(nóng)人員進行宣講，以此來達到宣傳和降低作業(yè)價格的目的。地方上通過減免部分稅收、提供低息貸款、提供場地等方式鼓勵植保無人機企業(yè)發(fā)展配套產(chǎn)業(yè)，使其形成產(chǎn)業(yè)鏈，結(jié)合新疆的特有模式，兵團可以組建以團為單位的植保無人機工作隊，負責(zé)本團場或其他團場的植保工作。

3 結(jié)束語

產(chǎn)品本身的核心競爭力方面尤為重要，能夠做到經(jīng)久耐用，易于維護和保養(yǎng)的同時在設(shè)計和研發(fā)中充分考慮到新疆作物的類型，做到只需更換配件甚至不更換配件就可進行另一項作業(yè)或另一種農(nóng)作物進行作業(yè)，植保無人機在新疆農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的多方面應(yīng)用才是其生存之道。雖然植保無人機在新疆應(yīng)用與推廣中還存在不少的問題，但隨著人口結(jié)構(gòu)和思想觀念的轉(zhuǎn)變，土地流轉(zhuǎn)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整向更深層次的方向進行，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化的腳步越來越快，相信在未來隨著一系列植保無人機操作規(guī)范、規(guī)章，以及配套設(shè)施的完善、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、植保無人機功能越來越多、可靠性也會越來越高，在設(shè)備可靠的前提下同時將人為因素所造成的結(jié)果在可接受范圍內(nèi)，科學(xué)進行作業(yè)，植保無人機在新疆才會有更加長足的發(fā)展。