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植保无人机

植保无人机,顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机由飞行平台(固定翼、直升机、多轴飞行器)、导航飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或导航飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等。
据宇辰网2016年出的《中国民用无人机市场分析及前景预测(2016试发行)》一书介绍,我国的农业植保无人机目前尚处于起步阶段,据统计,2014年我国植保无人机保有量为695架,总作业面积426万亩;2015年我国植保无人机保有量为2324架(31个省统计),总作业面积1152.8万亩,增长幅度分别为234%、170.6%。虽然涨幅明显,但整体而言,我国的植保无人机体系尚未成熟。[1] 目前国内植保无人机技术和产品性能参差不齐,众多产品中绝少有能够满足大面积高强度植保喷洒要求。
目前存在的主要问题是:
1、成熟可靠的植保无人机少,不少厂商一味求大,忽视了植保作业的特殊要求。
2、买家盲目购买,作为一种新的喷洒技术,如果是想真正用于农林植保,买家应实地考察飞防作业,从技术层面多一些了解,而后入手。
3、培训及售后服务不到位,买家无人飞不敢飞,当成了摆设。
4、专用药剂知识不足,个人盲目勾兑药剂,容易出现农药残留过高、灭虫效果差等问题。
5、行业标准难制定,购机补贴难申请。
6、市场需求量大,准入门槛不高,专业化水平难提升。
中文名
植保无人机
用    途
农林植物保护作业
存在问题
专用药剂知识不足
优    势
作业效率高、效果好、省水省药

简介

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中国作为农业大国,18亿亩基本农田,每年需要大量的农业植保作业,我国每年农药中毒人数有10万之众,致死率约20%。农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计,想必更是一个惊人数字。
植保无人机服务农业在日本、美国等发达国家得到了快速发展。1990年,日本山叶公司率先推出世界上第一架无人机,主要用于喷洒农药。我国南方首先应用于水稻种植区的农药喷洒。2016年,农业植保无人机逐渐成为行业新宠,各地陆续出现使用无人机用于植保的案例。据农业部最新统计,截至2016年6月5日,我国生产专业级无人机的公司有300多家,其中有200多家是植保无人机生产厂家,生产各类植保无人机共178个品种,保有量超过5000架。[2]
一种遥控式农业喷药小飞机,机体型娇小而功能强大,可负载8-10公斤农药,在低空喷洒农药,每分钟可完成一亩地的作业。其喷洒效率是传统人工的30倍。该飞机采用智能操控,操作手通过地面遥控器及GPS定位对其实施控制,其旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果好,同时远距离操控施药大大提高了农药喷洒的安全性。还能通过搭载视频器件,对农业病虫害等进行实时监控。

植保无人机优势

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无人驾驶小型直升机具有作业高度低,飘移少,可空中悬停,无需专用起降机场,旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果高,远距离遥控操作,喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险,提高了喷洒作业安全性等诸多优点。另外,电动无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,这将很大程度的降低资源成本。电动无人机与油动的相比,整体尺寸小,重量轻,折旧率更低、单位作业人工成本不高、易保养。

植保无人机机型对比

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目前国内销售的植保无人机分为两类,油动植保无人机和电动植保无人机[3] ,二者对比如下:

油动植保无人机
电动植保无人机
优点
1、载荷大,15-120L都可以
2、航时长,单架次作业范围大
3、燃料易于获得,采用汽油混合物做燃料
1、环保,无废气,不造成农田污染
2、易于操作和维护,一般7天就可操作自如
3、售价低,一般在10-18万左右,普及化程度高
4、电机寿命可达上万小时
缺点
1、由于燃料是采用汽油和机油混合,不完全燃烧的废油会喷洒到农作物上,造成农作物污染
2、售价高,大功率植保无人机一般售价在30-200万
3、整体维护较难,因采用汽油机做动力,其故障率高于电机
4、发动机磨损大,寿命300-500小时
1、载荷小,载荷范围5-15L
2、航时短、单架次作业时间一般4-10分钟,作业面积10-20亩/架次
3、采用锂电作为动力电源,外场作业需要配置发电机,及时为电池充电
在机型结构上,无人机又分为无人直升机和多轴飞行器。下面是直升机和多轴飞行器的对比:[4]

直升机[4] 多轴飞行器[4]
优点
  1. 风场稳定,雾化效果好,向下风场大,穿透力强,农药可以打到农作物的根茎部位;
  2. 抗风性更强。
  1. 入门门槛低,更容易操作;
  2. 造价相对便宜。
缺点
  1. 一旦发生炸机事故,无人直升机造成的损失可能更大;
  2. 价格更高。
  1. 抗风性更弱;
  2. 下旋风场更弱;
  3. 造成风场散乱,风场覆盖范围小,若加大喷洒面积,把喷杆加长,会导致飞行不稳定,作业难度加大,增加摔机风险。

植保无人机机体特点

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1.采用高效无刷电机作为动力.机身振动小,可以搭载精密仪器,喷洒农药等更加精准;
  2.地形要求低,作业不受海拔限制,在西藏、新疆等高海拔地域;
  3.起飞调校短、效率高、出勤率高;
  4.环保,无废气,符合国家节能环保和绿色有机农业发展要求;
  5.易保养,使用、维护成本低;
  6.整体尺寸小、重量轻、携带方便;
  7. 提供农业无人机电源保障。
8.具有图像实时传输、姿态实时监控功能
9.喷洒装置有自稳定功能,确保喷洒始终垂直地面
10.半自主起降 ,切换到姿态模式或GPS姿态模式下,只需简单得操纵油门杆量即可轻松操作直升机平稳起降。
11.失控保护 ,直升机在失去遥控信号的时候能够在原地自动悬停,等待信号的恢复。
12.机身姿态自动平衡,摇杆对应机身姿态,最大姿态倾斜45˚,适合于灵巧的大机动飞行动作。
13.GPS姿态模式(标配版无此功能,可通过升级获得) ,精确定位和高度锁定,即使在大风天气,悬停的精度也不会受到影响。
14.新型植保无人机的尾旋翼和主旋翼动力分置,使得主旋翼电机功率不受尾旋翼耗损,进一步提高载荷能力,同时加强了飞机的安全性和操控性。这也是无人直升机发展的一个方向。
15.高速离心喷头设计,不仅可以控制药液喷洒速度,也可以控制药滴大小,控制范围在10-150微米。
植保无人机参数性能
参数性能
机型
电动植保无人直升机
外形尺寸(长宽高)
1955x455x625mm
最大起飞重量
29.20Kg
农药容器容量
16L
最大有效载荷
16Kg(±5%)
锂聚合物动力电池
10000mAh,44.4V
作业速度
3~8m/s(风速2~3级)
单次作业时间
10~15min
单组电池最大作业时间
33min
相对飞行高度
距离农作物1~3米
喷幅(4个喷头、2.8米喷管)
4~5.5米/秒(逆风或顺风、风速2~3级)
喷洒流量
1000~1500mL/min(扇形雾喷头5个)
高浓度农药消耗
0.5L/亩(水稻)
单机喷洒作业效率
60-72亩/小时(水稻)
遥控半径
800m
最新型双喷头植保无人机基本参数:
喷头数量
2个
喷杆长度
1.2米
喷洒范围
3.5-4米
药滴直径
10-150微米
载荷
10公斤
药箱容积
6升*2
电池容量
10安时
电池质保
1年
双药箱电动植保无人机
双药箱电动植保无人机(8张)

电动无人直升机配置单

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序号
项目
数量
单位
备注
1
机体
1
含无刷电机、伺服器、电子调速器、碳纤维主/尾旋翼
2
遥控器+图传
1
含直升机遥控器、摄像头、显示器、发射机、接收机
3
数码变频静音发电机
1
2千瓦,耗油0.5升/小时
4
专用检修工具
2

5
直升机动力电池
2
44.4V/15000mA,充电时间40分钟
6
进口锂电平衡充
1

7
无人机自稳定系统
1
丢失信号、可实现自主悬停、半自动起降、定高巡航
8
遥控器电池
2

9
航空包装箱
1

10
喷洒装置
1
8L玻璃钢药箱、喷头、压力泵、碳纤管

植保无人机作业环境的选择

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天气因素:
雨天严禁飞行
风力大于4级的天气暂缓作业,风力大于6级的天气严禁作业
地理因素:
作业田块周界10米范围内无人员居住的房舍。
作业田块周界10米范围内无防护林、高压线塔、电杆等障碍物。
作业田块中间无影响飞行安全的障碍物或影响飞行视线的障碍物。
作业田块周界或田块中间有合适飞机的起落点。
作物高度应低于操作人员的视线,操作人员能够观察到飞机飞行姿态。
作业田块应有适合操控人员行走的道路。

植保无人机飞行安全注意事项

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1、远离人群!安全永远放在第一位,一切安全第一!
2、操作飞机之前,首先要保证飞机的电池及遥控器的电池有充足的电,之后才能进行相关的操作。
3、严禁酒后操作飞机。
4、严禁在人头上乱飞。
5、严禁在下雨时飞行!水和水汽会从天线、摇杆等缝隙进入发射机并可能引发失控。
6、严禁在有闪电的天气飞行。这是非常非常危险的!
7、一定要保持飞机在自己的视线范围之内飞行。
8、远离高压电线飞行。
9、安装和使用遥控模型需要专业的知识和技术,不正确的操作将可能导致设备损坏或者人身伤害。
10、要避免发射机的天线指向模型,因为这样是信号最弱的角度。要用发射机天线的径向指向被控的模型,并应避免遥控器和接收机靠近金属物体。
11、2.4GHz的无线电波几乎是以直线传播的,请避免在遥控器和接收机之间出现障碍物。
12、如果发生了模型坠落、碰撞、浸水或其他意外情况,请在下次使用前做好充分的测试。
13、请让模型和电子设备远离儿童。
14、在遥控器电池组的电压较低时,不要飞得太远,在每次飞行前都需要检查遥控器和接收机的电池组。不要过分依赖遥控器的低压报警功能,低压报警功能主要是提示您何时需要充电,没有电的情况下,会直接造成飞机失控。
15、当你把遥控器放在地面上的时候,请注意平放而不要竖放。因为竖放时可能会被风吹倒,这就有可能造成油门杆被意外拉高,引起动力系统的运动,从而可能造成伤害。
[5]

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2020年中国植保无人机需求量10万架
中国作为农业大国,18亿亩基本农田,每年需要大量的人员从事农业植保作业,而我国每年农药中毒人数有10万之众。农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计。 同时,农村青壮年劳动力逐渐稀缺,人力成本日益增加;由于农药对人体伤害较大,年轻人不愿意进行农药喷洒。“植保无人机可远距离遥 控操作,避免了喷洒作业人员暴露于农药的危险,保障了喷洒作业的安全。”有专家预计到2020年,中国植保无人机需求量是 10万架,无人机植保从业人员需求量是40万人。[6]
安徽宿州村民借助植保无人机走高科技之路
植保无人机不断普及,开始走进普通老百姓的生活。国内有很多植保飞防服务公司,也有一些有志青年投身植保作业服务行业。植保无人机不仅仅是年轻人创业、企业赚钱的专属,也是农民干活的好帮手。据了解,安徽省宿州市夹沟镇湖町村64岁村民吴会兰也用上了无人机。无人机不仅每亩能够节省1/3药钱,更重的是她和老伴再也不用会打药发愁。去年她和老伴管理十亩玉米地,老伴因为劳累加中毒花费近千块,现在不用受那份洋罪了。[7]
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