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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具據(jù)《黑龍江日報》3月27日報道，北大荒集團(tuán)勤得利農(nóng)場有限公司農(nóng)機(jī)經(jīng)銷市場，近日熱鬧非凡，籌備春耕的種植戶選購各類新型農(nóng)機(jī)具時，普遍看好植保無人機(jī)高效、安全、環(huán)保的優(yōu)勢特點，并掀起購置熱潮，植保無人機(jī)成“搶手貨”。
類似東北（僅黑龍江就有耕地2億3900萬畝，居全國首位）、新疆等區(qū)域農(nóng)田，集中連片性明顯，能提高農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模效益、機(jī)械化優(yōu)勢更易發(fā)揮、利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、便于建成生態(tài)環(huán)保良田、對農(nóng)業(yè)科技普及更有利，無人機(jī)植保相應(yīng)也天地更寬、前景無限。
一、農(nóng)業(yè)植保類型
植保乃植物保護(hù)的簡稱，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中極為重要的一環(huán)。農(nóng)業(yè)植保，簡單說就是利用工具、藥物等對于農(nóng)作物進(jìn)行保護(hù)，預(yù)防和殺滅病蟲草害，保證農(nóng)作物健康生長，保障果實成熟，增加糧食產(chǎn)量。俗話說，“三分種，七分?！?，這些年來糧食畝產(chǎn)量不斷創(chuàng)新高，與植保密不可分。植保技術(shù)在一定程度上會有效節(jié)約自然資源、提高資源利用率，對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。
1、殺蟲植保
植保最重要的就是“蟲口奪糧”，殺滅病蟲草害。96%農(nóng)民認(rèn)為最繁重勞動是打農(nóng)藥防治病蟲害。殺蟲植保方式有哪些？此前農(nóng)業(yè)應(yīng)用最多的還是傳統(tǒng)的人工噴施，利用背負(fù)式藥箱進(jìn)行農(nóng)藥的噴施。這種方式存在很多弊端：用藥用水量大，畝噴施用藥量約為20-30公斤；農(nóng)藥利用率低，大量農(nóng)藥（約60%）會隨著水分滴落到土壤中，留存在葉面的藥滴也會以小水珠的狀態(tài)停留在葉片上；效率低，一個青年勞力每日背負(fù)噴霧藥箱至多能施藥20畝；人體危害大，施藥人員與農(nóng)藥不分離，農(nóng)藥會對人體面部、皮膚造成侵害，據(jù)統(tǒng)計我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)至少有10萬人，致死率高達(dá)20%。
前些年出現(xiàn)了大型植保設(shè)備走地式植保機(jī)械（拖拉機(jī)、高架車），雖然高效、便捷、安全，但由于我國耕地情況多樣，一些坡地、丘陵、不平整土地，地走式植保機(jī)械作業(yè)難度較大。且地走式植保機(jī)械作業(yè)，需要在作物間預(yù)留一定寬度的通道空間，否則會對作物造成一定損害。近幾年，植保無人機(jī)市場進(jìn)入“頭部企業(yè)時代”，果園、茶園、田地等，都能看到植保無人機(jī)這一新型現(xiàn)代化植保設(shè)備的身影。
2、其他植保
不單單是殺滅病蟲草害，植保還包括給植物供給水分、營養(yǎng)，補(bǔ)充植物所需微量元素，調(diào)節(jié)植物生長狀態(tài)等多種形式。
在天氣冷的時候，根據(jù)氣候條件、生長情況等及時給小麥?zhǔn)┓恃a(bǔ)充點營養(yǎng)，能增強(qiáng)抵抗力，讓小麥喝上“營養(yǎng)快餐”，以保障糧食生產(chǎn)安全。
再如給作物授粉。異花授粉作物，其授粉結(jié)果對自然條件依賴較強(qiáng)。玉米等風(fēng)媒花作物在開花期遇到高溫、干旱、無風(fēng)、大風(fēng)、陰雨天，蕎麥等蟲媒花作物在花期遇到連日陰雨或天氣冷涼，均不能充分授粉，還需人工授粉。人工輔助授粉有單杠拉粉、雙杠趕粉、繩索拉粉等。如用食品袋或保鮮袋采集玉米雄穗花粉，再用軟毛排筆沾花粉上下涂抹花絲，讓花絲沾滿花粉。每人每天約可授粉3至10畝。
二、無人機(jī)植保及優(yōu)勢
農(nóng)林植保無人機(jī)指用于農(nóng)林植物保護(hù)作業(yè)的無人駕駛飛機(jī)，由飛行平臺（固定翼、單旋翼、多旋翼、共軸）、GPS飛控、植保機(jī)構(gòu)3部分組成，通過地面遙控或GPS飛控實現(xiàn)植保作業(yè)，可噴灑藥劑、粉劑、種子、肥料等。
作業(yè)適應(yīng)性廣。由于是在作物上方飛行，幾乎不受地形的影響，能在地面裝備難以進(jìn)入的區(qū)域（如梯田、坡地）作業(yè)；與地面裝備作業(yè)相比，不會破壞農(nóng)田土壤物理結(jié)構(gòu)、不影響作物后期生產(chǎn)；能在人居與農(nóng)田混雜區(qū)域作業(yè)；不需要預(yù)留作業(yè)通道，可節(jié)約可耕地；調(diào)度轉(zhuǎn)場方便。
作業(yè)效率高。防治工作效率約為每小時7至8公頃，而人工約為每小時0.04公頃。每架植保無人機(jī)的工作效率相當(dāng)于60個勞動力。據(jù)媒體報道，江西余干縣梅港鄉(xiāng)種植大戶程鵬說，承包了2000畝地，施肥要雇用幾十人，每人300元，效率低下；輪式撒播機(jī)每臺4萬元，30臺一起作業(yè)20個小時才能完成；而無人機(jī)一架就能在20小時之內(nèi)搞定。再如無人機(jī)授粉，在美國已廣為采用，其授粉率和水稻結(jié)實率是人工的20倍，且質(zhì)量明顯優(yōu)于人工授粉。
作業(yè)質(zhì)量好。有助于提高植保作業(yè)質(zhì)量，旋翼產(chǎn)生的下洗流吹動葉片；提高作物下部及葉片表面藥液噴灑附著率；防治效果相比人工，能提高作物下部及葉片表面藥液附著率。據(jù)南京某研究所航空植保藥液消殺試驗結(jié)果，水稻上部附著率為下部的53%，葉背的附著率是葉面的47%。
作業(yè)成本低。農(nóng)忙季節(jié)人工須高價才能請到人，不但耗時長、效率低，而且成本高，一畝地人工噴灑成本有時能達(dá)到50元，植保無人機(jī)正好解決了村民種植中的痛點。僅25KG載荷的單旋翼油運(yùn)無人機(jī)和15KG載荷的電動無人機(jī)，其年度收益是機(jī)動噴霧器的33倍和25倍，是人工噴霧的133倍和93倍（小微無人機(jī)壽命按5年計，機(jī)動與手動噴霧器按3年計）。
應(yīng)付突發(fā)災(zāi)害能力強(qiáng)。連片大面積農(nóng)田病蟲害防治；滅蝗滅蟲作業(yè)；大面積衛(wèi)生防疫消殺作業(yè)。如2012年北方大面積爆發(fā)黏蟲危害，蟲災(zāi)已致東北63萬畝玉米絕收，損失近20億；南方中晚稻和東北一季稻區(qū)稻飛虱、稻瘟病等病蟲害也已累計發(fā)生3億畝次；2019年1月，原產(chǎn)于美洲熱帶和亞熱帶地區(qū)的雜食性害蟲草地貪夜蛾在我國云南現(xiàn)身，迅速擴(kuò)散至南方數(shù)省，截止5月有13省市遭受蟲害；2020年5月13日，中國已經(jīng)有13個?。ㄊ小^(qū)）遭受蝗災(zāi)，由于異常氣候影響以及土地荒漠化，由于非法捕獵、食用蝗蟲的天敵百靈鳥而導(dǎo)致蝗災(zāi)近年時有發(fā)生，內(nèi)蒙古、新疆的草原每年都發(fā)生很嚴(yán)重的蝗災(zāi)。無人機(jī)快速防治蝗災(zāi)可每畝用20至30毫升5%銳勁特懸浮劑藥劑兌水50-60公斤，配制藥液噴施于植物上，即可收獲奇功。
三、無人直升機(jī)植保技術(shù)難點低空低速飛行、穩(wěn)定性需要提高。
農(nóng)田植保無人直升機(jī)飛行高度要求小于3米，速度小于每秒10米，這個要求甚至高于軍事需求。由于超低空飛行尚未脫離地效區(qū)、氣壓高度傳感器受旋翼下洗流影響、地面溫度影響氣壓計等，無法實現(xiàn)定高，飛行高度上午越飛越低、下午越飛越高。
自主施藥低量精準(zhǔn)、飄移控制需完善。由于載荷有限、為避免重噴漏噴，要求精準(zhǔn)施藥。而噴嘴霧滴譜寬、GPS航路漂移、缺少應(yīng)對不同作業(yè)條件的精準(zhǔn)施藥控制系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)霧滴農(nóng)藥漂移、大霧滴滾落，作物上農(nóng)藥沉積量少。
應(yīng)適應(yīng)田間高溫頻繁起降。無人機(jī)高度上午越飛越低、下午越飛越高就是發(fā)動機(jī)溫度一直升高所致。這對無人機(jī)整機(jī)和部零件的耐高溫性、無故障工作小時數(shù)都提出了較高要求。
飛行器及承載部件的耐農(nóng)藥腐蝕性。尤其是機(jī)載農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)關(guān)鍵部件（噴頭、藥箱、噴桿、液泵、軟水管、控制線）都要考慮耐腐蝕性材料。
現(xiàn)有飛控系統(tǒng)需較高技巧操縱，操控較難。一面是飛行起降次數(shù)多，一面是姿態(tài)增穩(wěn)、調(diào)整與操控方式復(fù)雜、飛行穩(wěn)定控制難等原因，一體兩面致使操縱實現(xiàn)傻瓜化、解決起降方便遇到困難。并非傻瓜式作業(yè)，對飛手訓(xùn)練提出了高要求。一般需培訓(xùn)2個月方能操作上手。
四、大載重?zé)o人直升機(jī)
世界航空農(nóng)業(yè)平均水平為17%，而我國則不到耕地面積的2%。作為農(nóng)業(yè)大國，我國每年對于農(nóng)業(yè)植保的需求十分強(qiáng)勁。包括播種、噴藥、除蟲、監(jiān)管、采摘等環(huán)節(jié)在內(nèi)的生產(chǎn)作業(yè)基本都依賴于傳統(tǒng)人力和部分機(jī)械化農(nóng)具。我國農(nóng)村目前面臨農(nóng)村勞動力短缺、病蟲防治任務(wù)極重、高效機(jī)動植保機(jī)械質(zhì)量不高、作業(yè)水平低等困境。近年來隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高、城鎮(zhèn)化的加快，農(nóng)村人口數(shù)量大幅下降、老齡化女性化趨勢日益加劇。通俗來說，就是種地的人越來越少，并且年輕人更趨向于進(jìn)城市工作，真正種地的多是留守的中老年人、女性；病蟲害防治近90億畝，防治任務(wù)極重，手動藥械占78%；高效機(jī)動植保機(jī)械質(zhì)量不高、作業(yè)水平不高，手動植保機(jī)約35個品種、5708萬架，擔(dān)負(fù)著病蟲害防治的70%以上。
響應(yīng)我國廣大農(nóng)村對農(nóng)業(yè)無人直升機(jī)的呼喚，中航智研發(fā)了大載重?zé)o人直升機(jī)TD550。其主要優(yōu)點在于：
1、大載荷、多適應(yīng)性，多任務(wù) 其具有較低的空機(jī)重量占比，擁有較大的任務(wù)載荷能力，可機(jī)載百公斤農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)，執(zhí)行農(nóng)藥噴灑、農(nóng)保物資投送、蟲害災(zāi)情巡邏和監(jiān)測等多種任務(wù)；同時搭載多種任務(wù)載荷設(shè)備，模塊化設(shè)計實現(xiàn)載荷快速換裝；長續(xù)航優(yōu)勢，有效避免小微型無人機(jī)面對諸如新疆、東北等連片大地田地飛行10分鐘、載藥10千克、飛不到對面的田埂就沒藥的尷尬。
2、自主能力高、操縱性能強(qiáng) 采用的共軸構(gòu)型和無鉸式旋翼設(shè)計，使無人直升機(jī)具有良好的操縱性能和機(jī)動性能；自研的H∞自抗擾的控制律算法加持下，TD550在復(fù)雜氣候條件下都具有良好的魯棒性；在氣動設(shè)計方面，采取了共軸雙旋翼構(gòu)型、小槳盤載荷和槳葉大負(fù)扭轉(zhuǎn)設(shè)計，并選用帶渦輪增壓的國產(chǎn)發(fā)動機(jī)，提高懸停性能和有效載荷占比，提高無人直升機(jī)續(xù)航時間、運(yùn)載載荷重量和作戰(zhàn)效能；針對無人直升機(jī)復(fù)雜地理環(huán)境下自主避障的能力，采用傳感器（激光雷達(dá)傳感器和無線電高度計）數(shù)據(jù)融合、全局路徑規(guī)劃算法，以及無人直升機(jī)平臺良好的機(jī)動性能，確保在復(fù)雜地理環(huán)境和氣象條件下，能自主環(huán)境感知和障礙物并快速規(guī)避。
3、飛行性能優(yōu)異，行業(yè)定制廣泛 采用低成本航空增壓發(fā)動機(jī)作為動力系統(tǒng)配置低成本組合導(dǎo)航設(shè)備，有設(shè)計飛控余度、導(dǎo)航余度、應(yīng)急飛行包線保護(hù)控制、應(yīng)急供電、應(yīng)急返航、一鍵返航、禁飛區(qū)規(guī)避、地面站實時安全監(jiān)控、故障自主監(jiān)測隔離告警、定高定速、手動增穩(wěn)作業(yè)和全自主飛行模式等多種安全設(shè)計，具備優(yōu)良的飛行安全性和行業(yè)定制可行性。
4、耐高溫、強(qiáng)抗風(fēng)、耐腐蝕，防水性好 采用鈦合金機(jī)體結(jié)構(gòu)，碳纖維復(fù)材旋翼和機(jī)殼，具備卓越的高溫環(huán)境適應(yīng)能力和防雨性能。具備較強(qiáng)抗風(fēng)能力，抗風(fēng)可達(dá)14 m/s（七級風(fēng)）。涉藥機(jī)載農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)部件選用耐腐蝕和防水材料。
5、農(nóng)閑時節(jié)的農(nóng)林信息采集等多任務(wù)能力突出 TD550以其能夠具有垂直起降、定點懸停和中慢速巡航飛行等性能，特別適合田間作物信息獲取所需的重復(fù)、定點、多尺度、高分辨率的要求。無人直升機(jī)信息獲取靈活方便，能夠消除衛(wèi)星遙感受時間限制、分辨率不高的問題，具有較高的效率。是了解作物長勢、獲取植物養(yǎng)分和病害信息、監(jiān)測森林防火和森林病蟲害檢測及防治的重要平臺。
編輯：權(quán)博士
審核：孫立業(yè)
審簽：王康弘
北京中航智科技有限公司創(chuàng)立于2007年，位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，公司主要從事無人機(jī)等無人化、智能化系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)，是國家和中關(guān)村“雙高新”技術(shù)企業(yè)、軍民融合單位。目前已發(fā)展為全系列產(chǎn)品和整體解決方案供應(yīng)商，以及覆蓋農(nóng)業(yè)，海事，救撈，電力，軍事，執(zhí)法，公共安全，環(huán)境保護(hù)，地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的生態(tài)型企業(yè)。
公司擁有多項核心技術(shù)和專利技術(shù)，其中旋翼驅(qū)動系統(tǒng)、旋翼驅(qū)動方法及裝置專利技術(shù)已在中國、美國、澳大利亞、俄羅斯、日本獲得國家發(fā)明專利。
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