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江西棉區小型無人機飛防作業的實踐與體會

来源:编辑部 | 编辑:棉花所 | 发布时间:2016-11-30 | 栏目:棉花科學 | 点击:1789

引用:熊新民,吳振江,楊茅難,等. 江西棉區小型無人機飛防作業的實踐與體會[J]. 棉花科學,2016386):45-48.

Cite: Xiong Xinmin, Wu Zhenjiang, Yang Maonan, et al. Practice and Experience of Flight Control Operation of Small Unmanned Aerial Vehicle in Jiangxi Cotton Area[J]. Cotton Sciences, 2016, 38 (6) : 45-48.

 

江西棉區小型無人機飛防作業的實踐與體會*

熊新民1,吳振江2,楊茅難2,伍琦2

{C}(1.{C}江西省通用技術工程學校,江西 永修,3303062.极速11选5,江西 九江,332105)

 

摘要 通過2016年應用國産大疆MG-1型八旋翼無人機在江西棉田進行飛防作業的實踐,與常規人工機器噴藥相比表明,一是由于無人機采用人機分離、藥劑在棉株上部11.5米高度噴灑,人不在棉田中行走,對棉花無損傷和人的勞動強度大幅減輕;二是無人機飛防具有速度快、效率高、噴藥及時等顯著特點;三是飛防噴藥操作人員比機防操作人員發生高溫中暑和噴藥中毒的概率低;四是棉花中後期采用飛防作業的效果好于前期。

關鍵詞江西棉區;無人機;飛防作業;體會

中圖分類號: S252.3  S494  文獻標識碼: A 文章編號2095-3143201606-0045-04

DOI10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.009

 

Practice and Experience of Flight Control Operation of Small Unmanned Aerial Vehicle in Jiangxi Cotton Area

Xiong Xinmin1, Wu Zhenjiang2, Yang Maonan2, Wu Qi2

{C}(1.{C}Jiangxi general technical engineering school, Jiangxi Yongxiu 330306, China; 2.Cotton Research Insititute of Jiangxi Province, Jiangxi Jiujiang 332105, China)

 

Abstract: Through the comparison experiment between the filght control operation practice using MG-1 eight rotor unmanned aerial vehicle (UAV) type and the conventional manual spraying machine, the results showed that: first, using the UAV spray could make no damage to cotton and reduce the labor intensity, because the UAV used man-machine separation and the reagent was spraying in cotton top 1 ~ 1.5 meters high, people couldn’t need to walk in cotton field; second, the flight control operation had many remarkable features,such as fast speed, high efficiency, timely spraying etc.; third, the probability of heat exhaustion and spraying poisoning occurrence using the UAV was low than manualspraying; forth, in the middle-late stage of cotton, the effect of flight control operation was better than early stage of that.

Key words: Jiangxi cotton area; Unmanned aerial vehicle (UAV); Flight control operation; Experience 

 

0引言

    无人机喷药就是将无人机机体与机载農药喷洒装置有效地结合,通過对无人机和喷药系统的远程控制,进而实现对作物进行農药喷洒,达到防治病虫草害的目的。

    近年來,我國農業先後解決了種植、收獲的機械化問題。隨著我國大農業體制的不斷發展,農業大戶在新農業生産中的不斷湧現,農業機械在農業生産上的地位和比重不斷上升。特別是在水稻種植方面,早已經擺脫了人工插秧、打谷脫粒等繁瑣事情,機械化插秧、水稻直播技術爲稻農解決了水稻種植的第一關,自走式機械噴藥在水稻生産中的占比也在逐步提高,而應用最早及普遍的當屬水稻機械收割,機械化水平達到91%以上。

    同水稻生産一樣,目前,我國棉花生産中,棉花綜合機械化水平爲47.8%,其中機耕爲76.8%,棉種機械點播爲54.2% ,機械收花在生産上也有局部應用,僅爲2.8%[1]。然而農業防蟲噴藥還是以人工爲主,地面機械噴灑爲輔,植保機械化還遠沒有形成氣候,人工噴藥在棉花小苗時期效果較好,但在棉花封行植株果枝拉伸長大後,人工田間行走打藥則速度慢,效果差。且現有的地面噴灑機械作業條件苛刻,且未實現精准變量施藥,常導致農藥噴施不均勻,防治效果不理想,施藥成本高、農藥浪費現象嚴重。加之近年來農村勞動力的大量外出和留守人員的逐步老齡化,農村勞動力及後備勞動力的急劇減少,傳統、低效、艱苦的農作物病蟲害防治方法已經成爲農業現代化進程中的薄弱環節,極大地影響了棉花生産整體機械化進程,棉花植保技術急需向規模化、機械化轉變,提高植保機械化水平。無人機飛防技術以靈活、高效、安全等獨特的優勢,符合我國現階段的基本國情,爲棉田植保技術的發展開辟了一片新的天地。積極引進和推廣無人機飛防技術,必將大大提升我國棉花病蟲害統防統治的水平,增強農業機械和植保現代化的發展,促進我國棉花增産增效、農民增收,保障棉花産業可持續發展。

1 無人機在農業上應用的現狀

    無人機飛防是以高濃度低容量霧化噴藥防治農業害蟲,國內自2008年開始起步,在2012年有所發展,至2014年從單旋翼轉向多旋翼無人機型後,無人機噴藥技術在農業上的應用才逐漸爲飛防公司及農戶所接受,因而在水稻等大農作物上的應用面積不斷提高。

1.1農業應用現狀

    在當前我國農作物生産過程中,病蟲害防治仍然以人工噴灑農藥、半機械化防治作爲主要方式。據相關資料顯示,中國目前使用的植保機械以手動和小型機( ) 動噴霧機爲主,其中手動施藥藥械、背負式機動藥械分別占國內植保機械保有量的 93. 07% 5. 53% ,拖拉機懸挂式植保機械約占 0. 57%[2-4]。然而,農作物的病蟲害具有流行性、爆發性和遷飛性等特點,目前的防害形式明顯與其不相匹配,且我國目前已經進入規模化生産,傳統的防害措施依舊與其不相匹配。最終帶來的結果就是導致監測預警和統防統治相脫節,造成農作物大面積受害,導致嚴重的經濟損失,同時傳統的作業方式也導致對勞動力的需求過大,勞動強度過大,且施藥人員中毒事件時有發生。

1.2國內的發展概況

    我國的航空噴防技術在在20世紀50年代正式開展起來,經過幾十年的發展,中國農業航空作業量不斷增加,主要以有人駕駛固定翼飛機和直升機爲主,到2012年止,中國農業航空作業量約爲31900 hm2[4]

    2008年,我國才真正系統研究小型農業無人機噴灑技術。近年來,全國各地都積極開展了農用無人機噴藥技術的研發和應用,機型越來越多,應用範圍越來越廣泛,推廣速度越來越快,技術研究也越來越深入[5]。作爲一種新型的農藥噴灑技術,無人機噴藥正在成爲農機行業的亮點和熱點。無人機噴藥技術的快速發展和應用普及,真正實現了高效、環保安全的植保要求。

2 無人機低空施藥技術的特點

2.1無人機低空施藥技術特點

無人機低空施藥技術特點主要体现在以下5 個方面[2]

2.1.1 無人駕駛  無人機與有人駕駛飛機噴藥相比,無人機不需要專業飛行員操作,由飛控人員實行遠距離遙控作業,降低作業成本。無人機與傳統的噴藥相比,使農民和農藥的接觸降到最低,減少農藥對工作人員的化學傷害。

2.1.2作業效果好  無人機施藥爲低空、超低空飛行,與受藥植物的高度相適應,噴出的藥液被很好地霧化,並均勻地附著在農作物莖葉的表面,若配有精確的導航系統可有效地減少重噴和漏噴。

2.1.3作業效率高  無人機的作業效率是普通機械和人工噴藥無法比擬的,如天鷹-3小型農用無人機的作業效率是710 hm2/d,是普通噴灑機械的34倍,是人工噴藥的30倍。

2.1.4作業範圍廣  無人機在空中飛行,不受作業對象和地域條件的影響,無論是農田還是樹林; 是平原、丘陵、山地,還是沼澤地,都可以利用無人機來進行病蟲害防治作業。

2.1.5環境汙染少  無人機施藥采用低空低量技術,提高了藥物利用率,既保證了施藥效果,又防止了藥物浪費,減少了藥物對環境的汙染。

2.2無人機噴藥的優點

    小型無人機噴藥,具有地形適應性好、勞動強度低、噴灑效果好、施藥效率高、安全環保等優點。具體表現在:一是操作簡單方便,操作人員只需在田間地頭對無人機作業進行遙控操作;二是 施藥效率高,據統計,每架無人機每天可作業2033.3 hm2;三是噴灑效果好,無人機噴藥噴灑均勻、霧化效果好、覆蓋密度高,防治效果好,特別是在旋翼的作用下,霧流向下穿透力強,霧滴更均勻,可以提高藥物利用率30%以上;四是成本低,無人機噴藥省水、省藥、省力,且設備易于維護,折舊率低,同時零部件更換方便;五是無人機噴藥可廣泛應用于水稻、棉花、大豆、小麥、玉米、甘蔗等作物和果樹、森林等大部分農林方面的病蟲草害防治[4-6]

2.3無人機施藥技術存在的不足

2. 3. 1 載藥量少  載藥量是检验无人机施药能力的主要指标,单次飞行的載藥量少势必会影响施药的效率,从而增加作业成本。

2. 3. 2 集成化、智能化程度偏低  無人機的制造技術、微小型傳感器精度和智能化精准施藥等方面的技術目前還不太成熟,大面積廣泛應用還有待時日。

2. 3. 3 生産成本較高  一是无人机的耐用性还有待检验,二是目前无人机的生産成本較高,这也是制约无人机施药技术迅速发展的重要因素。

3 江西棉區棉花病蟲草害的防治急需輕簡化的飛防作業

    江西棉花常年種植面積在80000 hm2左右,近兩年雖有所下降,但也穩定在年50000 hm2左右,棉花病蟲草害防治是實現其高産、優質、低成本的主要措施之一[7]。加之近年来農村劳动力的大量外出和留守人员的逐步老龄化,農村劳动力及后备劳动力的急剧减少,使得農作物病虫害防治作业缺乏劳力。同时建立统防统治的防治体系是提高整体防治效果和農业植保发展的主要方向。从这三個方面考究,说明无人机的飞防作业在江西棉区具有较大的发展空间。  

4江西省棉花病蟲害防治無人機飛防作業的實踐

   2016年江西棉花病蟲害防治在江西省植保局及九江縣農業局支持下,由九江良鑫飛防專業合作社牽頭,在大面積水稻病蟲害防治成功技術基礎上,在全省率先應用無人機棉花病蟲害統防統治模式,防治區域覆蓋鄱陽、都昌、湖口、彭澤及极速11选5棉花科研基地,防治面積達667 hm2以上。

4.1機型選擇

選用江西昌九公司在九江代理的最新型大疆MG-1型農用無人植保機,機身淨重8 kg,滿載藥液量爲10 kg。折疊狀態下直徑小于1 m,飛行時機翼翅展直徑約4 m

4.2 作業方法

4.2.1載藥量  因爲大疆MG-1型無人機滿載爲10 kg容量,但是棉田防蟲因棉花植株較高,封行後果枝纏結,葉片大且密集,藥液霧化附著單位面積大,所以在噴霧時,要求飛行速度相對較慢,單位出藥量相對較多,技術上每架次按0.5 hm2計算農藥原液用量,兌水至10 kg進行噴灑。

4.2.2原藥配制順序  田間作業時,常備好兩個水桶,一個裝原藥,一個裝清水。根據常規防蟲用藥方案,先配大瓶水劑,再配油劑,最後配小瓶藥劑或袋裝粉劑。實踐中爲減輕田間作業勞動強度,提高功效,減少配藥時的浪費,盡量用大瓶裝藥劑,少用或不用小瓶或小袋粉劑。如遇溫度較高或風較大時,還應摻入沈降劑(抗飄逸、降低蒸發)增強藥效。同時注意先往噴完的空藥箱內倒入約11.5 kg清水,再將農藥原液倒入藥箱,最後補充清水至箱滿,蓋緊藥箱蓋。

4.2.3噴灑作業  装药前换好電池,调整机身方向,校准信号源。药液装好后,排净出水管中空气,再准备起飞。采取手动或智能化控制飞行,飞行速度为56 m/s,出藥量20 ml/s,噴灑幅寬34 m,飛行高度超出棉株頂端1.5 m。噴灑時要求飛行速度均勻,不漏噴重噴,霧滴均勻。

4.3噴灑作業时间

噴灑時間宜選擇晴天或陰天爲好,並確保噴後4小時內無降雨。當氣溫超過35℃時,宜在700100016001900兩個階段進行。中午高溫和風力超過4級以上時不可作業。

4結語

    隨著科技的不斷進步,我國農業發展逐漸趨于集約化、精准化和智能化,應用無人機進行飛防作業具有相當大的經濟和社會價值。無人機因工作效率高、勞動力投入成本低等特點,在農情監測、信息采集和植保作業等方面具有突出的優勢,爲農業現代化的推進提供了強大的助力。

    无人机喷药技术在我国虽然取得很大进步,推广的速度也越来越快,但仍然面临一些问题。一是載藥量太少,续航能力不足,添加药液频繁,在一定程度上影响作业效率;二是作业精准度相对较差,操作无人机的技术人员少和还有待于培训;三是无人机售后服务和购机补贴政策欠缺。随着无人机喷药技术推广,相关部门应该制定对農民购买无人机享有补贴的相关政策。同时还要完善售后服务和相关配套服务,维修、保险也应该更加完善。

    綜上所述,無人機噴藥技術必將加速病蟲害防治的進程,促進農業現代化實現,爲農業的可持續發展做出貢獻。

 

參考文獻

[1]馬小豔,王志國,姜偉麗,等. 無人機飛防技術現狀及在我國棉田應用前景分析[J].中國棉花,2016436):7-11.

[2] 劉劍君,賈世通,杜新武,等. 無人機低空施藥技術發展現狀與趨勢[]. 農業工程,2014(5)10-14.

[3]吳小偉,茹煜,周宏平. 無人機噴灑技術的研究[J]. 農機化研究,2010(7)224-228.

[4]王斌,袁洪印. 無人機噴藥技術發展現狀與趨勢[J]. 業與技術,20167):59-62.

[5]馮江. 无人机技术在现代農业生产中的应用[J]. 農业技术与装备,20145):23-25.

[6]劉婞韬. 北京市植保無人機推廣前景與發展建議[J]. 農業工程,2014S2):18-20.

[7]伍琦. 江西省2013年棉花超高産創建的實踐體會[J]. 棉花科學, 2014362):32-35.

 



* 收稿日期:2016-10-13

 作者簡介:熊新民(1965-),男,高级讲师,主要从事農业教学和科研工作。

通訊作者:吳振江(1970-),男,助理農艺师,主要从事棉花植保与科研工作。E-mail:3162838165@qq.com

 


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