试论无人机植保机械化作业优势分析与技术要领

试论无人机植保机械化作业优势分析与技术要领

邱长顺

柳州市农业机械管理站  广西柳州市545001

摘要：近年来，水稻病虫害发生程度逐年增加，传统的人工植保作业模式和自行式植保作业机难以有效应对。无人机植保机械化作业技术具有适应性强、喷洒效果好、作业控制灵活、作业效率高等优点，为我国植保机械化提供了新的选择。

关键词：无人机；植保机械化；作业优势；技术要领

前言

随着经济的发展，我国面临着人口老龄化和城市化发展导致的农村劳动力短缺的严重局面。此外，由于存在单一的农村家庭小规模生产模式，以确保我国农业的稳定和可持续发展，加快农业机械化和现代化进程，特别是山区和稻田的全面机械化作业水平已成为国家一级的发展战略。植保无人机是用于农林植保作业的无人机，主要通过地面遥控或GPS飞行控制，实现喷洒作业。农林植保无人机由三部分组成：飞行平台（固定翼、单旋翼、多旋翼）、GPS飞行控制和喷洒机构。它可以通过地面遥控或GPS飞行控制喷洒药剂、种子和粉末。植保无人机及其替代传统人工喷洒的低空作业、小批量应用技术符合当前中国农业现代化发展的要求，大大提高了中国植保机械化水平。

1无人机植保的重要意义

1.1提高水稻植保作业机械化水平

无人机植保可以减少劳动投入，降低农民的劳动强度，对人体没有危害，健康环保，适合水稻植保的作业特点。它改变了传统的水稻植保作业模式，提高了科技含量，加快了水稻植保作业的机械化进程。

1.2提高了植保作业效率，降低了生产成本

目前，通常使用人工覆盖喷雾器，其工作容量为0.53公顷/天。使用无人机进行药物喷洒时，每次作业面积为2.67至4公顷/小时，每日作业面积为21.33至32公顷。夏季作业时间较长，是人工喷洒的40-60倍，可节省90%的水和50%的药物。不仅作业效率显著提高，而且能够统一作业，缩短作业时间，有利于及时控制病虫害。

1.3避免人药接触，杜绝了人身伤亡

使用无人机作业时，操作人员与农药不得接触，防止农药通过皮肤渗入人体，杜绝了操作人员中毒事故和死亡。

2无人机植保机械化作业技术要点

2.1药剂选配

无人机植保机械化操作在低容量喷雾模式下运行，雾滴小，用药少。这种特殊的操作模式使其在用药、药剂形式、作用模式等方面与其他植保机器不同。

1）剂型。无人机植保作业使用喷雾法，且喷雾的粒径较小，因此不能选择粉末剂型，但应选择水基剂型，如水性乳液、微乳、乳油、悬浮液、水性药剂等。使用可湿性粉末，可溶性粉末可能会出现喷嘴堵塞和缩短水泵使用寿命等问题。

2）用药。无人机植保剂稀释率低，不能使用剧毒、高毒农药，否则会造成人员中毒。高毒性和剧毒农药，如甲酚、对硫磷、久效磷、脒、氯布韦、甲胺酮和灭多威，不应作为使用剂使用。

3）作用方式。无人机飞行更快，使用更少的药物。作物表面的每一部分都不可能附着在试剂上，因此最好是吸收的试剂。内吸收剂是指使用后可被植物吸收并通过组织的其他部分运输，导致害虫通过接触和死亡而被吸入或中毒的物质。

4）配药。配药人员应根据二次稀释法的操作要求，在防护装备穿戴齐全的前提下，在开放空间配药。禁止在密闭空间内随风配药。否则，它会导致人体中毒。值得注意的是，部分植保团队将佩戴一次性塑料薄膜手套。这些手套没有弹性，耐用性和适用性较低，无法保证配药人员的安全。因此，应使用耐久性、抗渗性和耐腐蚀性良好的丁腈橡胶手套。

2.2环境观察

无人机植保机械化作业的高度较高，雾滴的体积较小，药液容易流动和蒸发，因此天气条件影响飞行防护作业的效果。

1）风力。风力对液滴的沉积和漂移有重大影响。二级风力有利于液滴的沉积，且漂移距离较短。高于三级的风速将导致液滴沉积减少，漂移增加。因此，植保无人机的操作应在三级风速范围内，以避免产生漂移。喷洒除草剂应尽可能在二级风速下操作，杀虫剂和杀菌应三级风速下操作，以避免产生漂流毒。

2）风向。雾滴将随风飘浮，在无人机风的作用下，空气中会有农药成分，实际喷洒面积会因风速的大小而变化。因此，无人机在运行过程中应密切注意风向的变化，并注意以下三点：一是禁止操作人员处于无人机风下的位置，避免农药中毒；其次，检查作业区域风向是否有药物敏感动植物，以免产生漂流药物损害；第三，如果进行其他敏感作业，应在现场区块风向下的边缘区域定义一个安全隔离区，以防止药液流入相邻地块并造成药品损害。

3）温度和湿度。温度对药液的作用有很大影响。低温会导致低效。低于0℃的低温甚至会造成损坏。温度越高，药液蒸发速度越快，雾滴沉积量越少。同时，不同药剂的温度特性差别很大，农药适应的温差也很大，建议在15～30℃之间可以进行操作，严禁在0℃以下35℃以上的环境下操作。低湿度很容易导致雾滴蒸发加剧。因此，低湿度区域应避免在高温期间操作，并适当提高药液的用量，增加雾滴的直径，以减少雾滴的蒸发。

4）田块要求。无人机植物保护机械化喷洒操作部分不能位于禁飞区。周围不应有大型变电站、5m以下密集无线网络和其他空中障碍物。

2.3参数确定

无人机是一种植物保护仪器，用于向作物喷洒液体药物。其运行应确保雾滴喷洒均匀，分布范围更广，并有一定的沉积量，以达到植保运行的效果。

1）高度。压力式风机喷嘴喷雾液体具有中间多、两侧少的特点，因此相邻喷嘴应保持30%以上重叠的喷雾幅度，以确保均匀喷雾。正常情况下，无人机的相对工作高度应保持在1.8～2.0m，过高会导致药液漂移和蒸发加剧，过低会导致泄漏。对于易倒伏的作物，无人机的相对工作高度应保持在2.0-2.5m。如果目标位于作物的中下部（如螟虫、红蜘蛛、稻飞虱等），无人机的相对工作高度应保持在1.6～1.8m。

2）速度。运行速度影响雾滴的穿透和漂移。随着操作速度的增加，穿透力降低，液滴沉积减少，液滴漂移增加。水稻和其他大田作物，视病虫害情况而定，作业速度应为4-6m。随着飞行速度的增加，总雾滴沉积速率迅速下降。需要注意的是，雾滴的粒径和运行速度应适当降低，以确保雾滴在作物的中下部充分沉积。内吸性杀虫剂和杀菌剂对雾滴在作物中下部的沉积和覆盖的要求低于农药，这是由于作物可以通过内吸达到整株的效果。

3）行距。行距和有效喷涂宽度相等，不会出现再喷涂和泄漏喷涂问题。排距大于喷雾时会出现泄漏喷雾，反之会出现再喷雾。植保无人机的喷洒范围与飞行高度和速度密切相关。高度越高，喷雾宽度越宽，飞行速度越快，喷雾宽度越宽。因此，作业线间距的设置应根据作业高度、飞行速度等实际情况进行调整。无人机的建议操作高度在1.8m到2.0m之间，此时两个喷嘴的喷雾场可以有效重叠。作业速度应根据作物、病虫害等情况选择。作物密度越高，作业速度越低。最常见的操作速度为3.0～6.0m/s。在初始水稻操作中，当飞行高度为1.8～2.0m，速度为5m/s时，行距可设置为4.5～5.0m。在中晚稻操作中，当飞行高度为1.8m，速度为4.0～4.5m/s时，行距可设置为4.2～4.5m。

4）用药量。单位面积的用量与泵的喷射速率、行距设置和运行速度密切相关。在单位面积剂量相同的情况下，泵的喷洒速率与操作速度成正比，而行间距与操作速度成反比。可以看出，单位面积剂量直接反映了植保无人机的运行状态，影响运行效果。飞行速度与单位面积剂量成反比。单位面积剂量越低，飞行速度越快，雾滴穿透性越差，雾滴在较高作物中下部的沉积越低。对于高秆作物、密集作物和耗水量较高的药物，应增加单位面积的用量。泵流量与单位面积的药物消耗成比例。单位面积药量越高，泵流量越高，喷嘴产生的雾滴粒径越小，雾滴越小，将增加漂移和蒸发。在植保无人机的设置过程中，在设置单位面积剂量后，调整飞行速度将自动匹配水泵流量。行距对单位面积剂量的影响很小，因为行距必须与喷洒宽度完全一致，在大多数情况下，有效喷洒宽度在4.0到5.0m之间，变化范围很小。在四个喷头同时开启、喷洒范围为4.0-4.5m的前提下，水稻的杀虫杀菌预防作业量一般为0.8L/667m2，正常作业需要1.0L/667m2，严重病虫害需要1.2L/667m2。具体参数根据作物高度和密度适当微调。

2.4作业控制

1）防治时机。病虫害从轻微到严重。良好的植物保护首先涉及预防，其次涉及控制。重点掌握农业知识，精准防治病虫害，在初级阶段进行病虫害防治，而不能等到疫情爆发阶段才进行防治。

2）掌握抗性情况。应结合当地病虫害和药物，及时调整控制方案。长期持续使用一种杀虫剂会导致有害生物的耐药性不断增加。因此，除了采用农药混合方法外，还可以交替和轮流使用不同品种或类型的农药，以提高控制效果。

3）熟悉作业环境。作业前必须观察周边作物种植、畜牧养殖、水产养殖等情况，避免作业漂移事故。应该注意的是，大多数有机氯、有机磷、拟除虫菊酯、烟碱和杂环农药都会导致蜜蜂中毒。其中，吡虫啉和噻虫嗪对蜜蜂具有高度毒性。作业前，检查作业区域是否有蜜蜂和蜜蜂生产者，并提前报告情况。选择对蜜蜂低毒的农药品种。此外，飞机与人员或障碍物之间的安全距离非常重要。在计划操作时，您应该提前熟悉地形，并检查飞行路径，以查看是否有障碍物和信号干扰。然后确定飞机的起降点和操作路线。操作过程中应远离人群，并有专人负责位置和障碍物的报告。日常作业结束后，应记录作业结束点，做好无人机的清洁、维护和检查工作，记录当天的作业区域和航班、当天的药品用量和总作业区域，以方便第二天的作业。

结语

综上所述，无人机的现代化植保机械作业的主体便是植保无人机，进而由飞行平台、GPS飞行控制、喷涂装置三部分组成，主要集成了六项技术，即低水平低容量喷涂、喷涂设备平台技术、现代航空技术、GPS导航技术、数字信息技术和现代自动控制技术。

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