植保無人機
用於農林植物保護作業的無人駕駛飛機
植保無人機,又名無人飛行器,顧名思義是用於農林植物保護作業的無人駕駛飛機,該型無人飛機由飛行平台(固定翼、直升機、多軸飛行器)、導航飛控、噴灑機構三部分組成,通過地面遙控或導航飛控,來實現噴灑作業,可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。
據宇辰網2016年出的《中國民用無人機市場分析及前景預測(2016試發行)》一書介紹,我國的農業植保無人機目前尚處於起步階段,據統計,2014年我國植保無人機保有量為695架,總作業面積426萬畝;2015年我國植保無人機保有量為2324架(31個省統計),總作業面積1152.8萬畝,增長幅度分別為234%、170.6%。雖然漲幅明顯,但整體而言,我國的植保無人機體系尚未成熟。目前國內植保無人機技術和產品性能參差不齊,眾多產品中絕少有能夠滿足大面積高強度植保噴灑要求。
中國作為農業大國,18億畝基本農田,每年需要大量的農業植保作業,我國每年農藥中毒人數有10萬之眾,致死率約20%。農藥殘留和污染造成的病死人數至今尚無官方統計,想必更是一個驚人數字。
植保無人機服務農業在日本、美國等發達國家得到了快速發展。1990年,日本山葉公司率先推出世界上第一架無人機,主要用於噴灑農藥。我國南方首先應用於水稻種植區的農藥噴灑。2016年,農業植保無人機逐漸成為行業新寵,各地陸續出現使用無人機用於植保的案例。據農業部最新統計,截至2016年6月5日,我國生產專業級無人機的公司有300多家,其中有200多家是植保無人機生產廠家,生產各類植保無人機共178個品種,保有量超過5000架。
一種遙控式農業噴葯小飛機,機體型嬌小而功能強大,可負載8-10公斤農藥,在低空噴灑農藥,每分鐘可完成一畝地的作業。其噴灑效率是傳統人工的30倍。該飛機採用智能操控,操作手通過地面遙控器及GPS定位對其實施控制,其旋翼產生的向下氣流有助於增加霧流對作物的穿透性,防治效果好,同時遠距離操控施藥大大提高了農藥噴灑的安全性。還能通過搭載視頻器件,對農業病蟲害等進行實時監控。
無人駕駛小型直升機具有作業高度低,飄移少,可空中懸停,無需專用起降機場,旋翼產生的向下氣流有助於增加霧流對作物的穿透性,防治效果高,遠距離遙控操作,噴灑作業人員避免了暴露於農葯的危險,提高了噴灑作業安全性等諸多優點。另外,電動無人直升機噴灑技術採用噴霧噴灑方式至少可以節約50%的農藥使用量,節約90%的用水量,這將很大程度的降低資源成本。電動無人機與油動的相比,整體尺寸小,重量輕,折舊率更低、單位作業人工成本不高、易保養。
離心噴灑
目前國內銷售的植保無人機分為兩類,油動植保無人機和電動植保無人機,二者對比如下:
油動植保無人機 | 電動植保無人機 | |
優點 | 1、載荷大,15-120L都可以 2、航時長,單架次作業範圍大 3、燃料易於獲得,採用汽油混合物做燃料 | 1、環保,無廢氣,不造成農田污染 2、易於操作和維護,一般7天就可操作自如 3、售價低,一般在10-18萬左右,普及化程度高 4、電機壽命可達上萬小時 |
缺點 | 1、由於燃料是採用汽油和機油混合,不完全燃燒的廢油會噴灑到農作物上,造成農作物污染 2、售價高,大功率植保無人機一般售價在30-200萬 3、整體維護較難,因採用汽油機做動力,其故障率高於電機 4、發動機磨損大,壽命300-500小時 | 1、載荷小,載荷範圍5-15L 2、航時短、單架次作業時間一般4-10分鐘,作業面積10-20畝/架次 3、採用鋰電作為動力電源,外場作業需要配置發電機,及時為電池充電 |
在機型結構上,無人機又分為無人直升機和多軸飛行器。下面是直升機和多軸飛行器的對比:
直升機 | 多軸飛行器 | |
優點 | 風場穩定,霧化效果好,向下風場大,穿透力強,農藥可以打到農作物的根莖部位; 抗風性更強。 | 入門門檻低,更容易操作; 造價相對便宜。 |
缺點 | 一旦發生炸機事故,無人直升機造成的損失可能更大; 價格更高。 | 抗風性更弱; 下旋風場更弱; 造成風場散亂,風場覆蓋範圍小,若加大噴灑面積,把噴桿加長,會導致飛行不穩定,作業難度加大,增加摔機風險。 |
植保無人機
3.起飛調校短、效率高、出勤率高;
4.環保,無廢氣,符合國家節能環保和綠色有機農業發展要求;
5.易保養,使用、維護成本低; 6.整體尺寸小、重量輕、攜帶方便;
7. 提供農業無人機電源保障。
8.具有圖像實時傳輸、姿態實時監控功能
9.噴灑裝置有自穩定功能,確保噴灑始終垂直地面
10.半自主起降 ,切換到姿態模式或GPS姿態模式下,只需簡單得操縱油門桿量即可輕鬆操作直升機平穩起降。
植保無人機
12.機身姿態自動平衡,搖桿對應機身姿態,最大姿態傾斜45˚,適合於靈巧的大機動飛行動作。
13.GPS姿態模式(標配版無此功能,可通過升級獲得) ,精確定位和高度鎖定,即使在大風天氣,懸停的精度也不會受到影響。
14.新型植保無人機的尾旋翼和主旋翼動力分置,使得主旋翼電機功率不受尾旋翼耗損,進一步提高載荷能力,同時加強了飛機的安全性和操控性。這也是無人直升機發展的一個方向。
15.高速離心噴頭設計,不僅可以控制藥液噴灑速度,也可以控制葯滴大小,控制範圍在10-150微米。
目前存在的主要問題是:
1、成熟可靠的植保無人機少,不少廠商一味求大,忽視了植保作業的特殊要求。
2、買家盲目購買,作為一種新的噴灑技術,如果是想真正用於農林植保,買家應實地考察飛防作業,從技術層面多一些了解,而後入手。
3、培訓及售後服務不到位,買家無人飛不敢飛,當成了擺設。
4、專用藥劑知識不足,個人盲目勾兌藥劑,容易出現農藥殘留過高、滅蟲效果差等問題。
5、行業標準難制定,購機補貼難申請。
6、市場需求量大,准入門檻不高,專業化水平難提升。
機型 | 電動植保無人直升機 |
外形尺寸(長寬高) | 1955x455x625mm |
最大起飛重量 | 29.20Kg |
農藥容器容量 | 16L |
最大有效載荷 | 16Kg(±5%) |
鋰聚合物動力電池 | 10000mAh,44.4V |
作業速度 | 3~8m/s(風速2~3級) |
單次作業時間 | 10~15min |
單組電池最大作業時間 | 33min |
相對飛行高度 | 距離農作物1~3米 |
噴幅(4個噴頭、2.8米噴管) | 4~5.5米/秒(逆風或順風、風速2~3級) |
噴灑流量 | 1000~1500mL/min(扇形霧噴頭5個) |
高濃度農藥消耗 | 0.5L/畝(水稻) |
單機噴灑作業效率 | 60-72畝/小時(水稻) |
遙控半徑 | 800m |
最新型雙噴頭植保無人機基本參數:
噴頭數量 | 2個 | 噴桿長度 | 1.2米 |
噴灑範圍 | 3.5-4米 | 葯滴直徑 | 10-150微米 |
載荷 | 10公斤 | 藥箱容積 | 6升*2 |
電池容量 | 10安時 | 電池質保 | 1年 |
序號 | 項目 | 數量 | 單位 | 備註 |
1 | 機體 | 1 | 架 | 含無刷電機、伺服器、電子調速器、碳纖維主/尾旋翼 |
2 | 遙控器+圖傳 | 1 | 套 | 含直升機遙控器、攝像頭、顯示器、發射機、接收機 |
3 | 數碼變頻靜音發電機 | 1 | 台 | 2千瓦,耗油0.5升/小時 |
4 | 專用檢修工具 | 2 | 套 | |
5 | 直升機動力電池 | 2 | 組 | 44.4V/15000mA,充電時間40分鐘 |
6 | 進口鋰電平衡充 | 1 | 套 | |
7 | 無人機自穩定系統 | 1 | 套 | 丟失信號、可實現自主懸停、半自動起降、定高巡航 |
8 | 遙控器電池 | 2 | 塊 | |
9 | 航空包裝箱 | 1 | 個 | |
10 | 噴灑裝置 | 1 | 套 | 8L玻璃鋼藥箱、噴頭、壓力泵、碳纖管 |
天氣因素:
雨天嚴禁飛行
風力大於4級的天氣暫緩作業,風力大於6級的天氣嚴禁作業
地理因素:
作業田塊周界10米範圍內無人員居住的房舍。
作業田塊周界10米範圍內無防護林、高壓線塔、電桿等障礙物。
作業田塊中間無影響飛行安全的障礙物或影響飛行視線的障礙物。
作業田塊周界或田塊中間有合適飛機的起落點。
作物高度應低於操作人員的視線,操作人員能夠觀察到飛機飛行姿態。
作業田塊應有適合操控人員行走的道路。
1、遠離人群!安全永遠放在第一位,一切安全第一!
2、操作飛機之前,首先要保證飛機的電池及遙控器的電池有充足的電,之後才能進行相關的操作。
3、嚴禁酒後操作飛機。
4、嚴禁在人頭上亂飛。
5、嚴禁在下雨時飛行!水和水汽會從天線、搖桿等縫隙進入發射機並可能引發失控。
6、嚴禁在有閃電的天氣飛行。這是非常非常危險的!
7、一定要保持飛機在自己的視線範圍之內飛行。
8、遠離高壓電線飛行。
9、安裝和使用遙控模型需要專業的知識和技術,不正確的操作將可能導致設備損壞或者人身傷害。
10、要避免發射機的天線指向模型,因為這樣是信號最弱的角度。要用發射機天線的徑向指向被控的模型,並應避免遙控器和接收機靠近金屬物體。
11、2.4GHz的無線電波幾乎是以直線傳播的,請避免在遙控器和接收機之間出現障礙物。
12、如果發生了模型墜落、碰撞、浸水或其他意外情況,請在下次使用前做好充分的測試。
13、請讓模型和電子設備遠離兒童。
14、在遙控器電池組的電壓較低時,不要飛得太遠,在每次飛行前都需要檢查遙控器和接收機的電池組。不要過分依賴遙控器的低壓報警功能,低壓報警功能主要是提示您何時需要充電,沒有電的情況下,會直接造成飛機失控。
15、當你把遙控器放在地面上的時候,請注意平放而不要豎放。因為豎放時可能會被風吹倒,這就有可能造成油門桿被意外拉高,引起動力系統的運動,從而可能造成傷害。
2020年中國植保無人機需求量10萬架
農戶與植保無人機
安徽宿州村民藉助植保無人機走高科技之路
植保無人機不斷普及,開始走進普通老百姓的生活。國內有很多植保飛防服務公司,也有一些有志青年投身植保作業服務行業。植保 無人機不僅僅是年輕人創業、企業賺錢的專屬,也是農民幹活的好幫手。據了解,安徽省宿州市夾溝鎮湖町村64歲村民吳會蘭也用上了無人機。無人機不僅每畝能夠節省1/3葯錢,更重的是她和老伴再也不用會打葯發愁。去年她和老伴管理十畝玉米地,老伴因為勞累加中毒花費近千塊,現在不用受那份洋罪了。