农用无人机发展现状与趋势(2)

　　韩国国土面积993. 9万hm2,耕地面积203. 3万hm2,占比20. 45%; 农业人口占全国总人口的10. 9%,户均耕地1. 3hm2,农业发展模式以小农体制下的家庭农业为主。到2010年底，韩国的农用无人机数量达131架，每年可解决4. 35万hm2耕地的植保作业需要；截至2013年，农用无人机数量升至500架[12].在户均耕地面积较少的大背景下，将农用无人机应用于农业生产，正逐渐被韩国越来越多的农户所认可并采纳。
　　
　　1. 3我国农用无人机发展概况
　　
　　我国对无人机的研究始于20世纪50年代后期，60年代中后期投入无人驾驶飞机的研制。前期的无人机研究主要涉及军事领域，研制经费以国家投入主[4].1951年5月22日，一架C - 46型飞机连续2天在广州市上空执行了41架次的灭蚊蝇飞行任务，揭开了我国农业航空发展的历史篇章[6].虽然农用无人机在我国的发展、起步较晚，但是随着我国对农用航空的重视及投入的加大，我国农用无人机的研究及发展也进入了新的阶段，发展最快的是小型农用植保无人机[4].目前，我国的小型农用无人机正逐渐推广应用于作物授粉等农业生产领域。
　　
　　随着我国农业结构的调整，农民在农业生产中对适用的农业机械化新技术和各种配套机具的需求越来越迫切，农用无人机以其在农林植保喷药、风力授粉、农田遥感等方面独特的作业优势受到广泛关注。面对农业上的巨大需求，不少科研机构和企业已投入大量人力物力进行农用无人机的相关研究和生产。自2013年中国农用航空产业创新联盟在海南成立到现在，已有33家理事单位在协调技术创新、统一产品标准及促进技术交流方面做出了积极贡献[1 3].
　　
　　截至2012年末，生产航空施药无人机整机与配套设备的企业达80余家。在林业应用方面，2013年6月3日，我国自主研发的Z5型无人直升机在内蒙古大兴安岭林区根河航空护林站首航成功，这也是中型无人机首次应用于林业系统。该机最大巡航速度为160km / h,续航时间为4 ~ 6h,最大起飞质量450kg,可以弥补有人机飞行受日出日落和能见度限制的不足，实现高危环境下作业。该机搭载防火智能遥感监控系统，可实现探测数据的实时回传，为森林火灾的快速探测定位与综合指挥调度提供依据[1 4].
　　
　　图1为深圳市大疆创新科技有限公司于2015 年11月推出的一款智能农业喷洒防治无人机-大疆MG - 1农业植保机。该机为八旋翼农用无人机，最大作业飞行速度为8m /s,标准载荷为10kg,最大有效起飞质量为24. 5kg,外形尺寸为1 471mm × 1 471mm ×482mm,1h的作业量可达2. 6 ~ 4hm2,是人工作业的40 ~ 60倍。其防尘、防水雾的效果较好，可依靠内循环系统保持机电系统的及时冷却，精准控制的药剂喷洒泵能有效调整喷洒的方案，应对不同地形时可选择智能、手动及增强型手动的不同操作模式。该机能在无药时自动记忆中断坐标点，补充药液后可返回中断坐标点继续作业，数据保护功能可有效保障飞控系统等不受断电的影响，并能自动保持与农作物的间距，其Y型折叠机臂设计也给安装、运输带来了便利。
　　
　　图2为北京市零 度智 控 智 能 科 技 有 限 公 司 于2015年12月推出的“守护者- Z10 ”农业植保无人机。该机采用了大扭矩动力电机和30英寸碳纤维螺旋桨，能提供强劲动力及强大的下压风场，还能轻松规划不规则喷洒区域，并计算喷洒面积。面对复杂地形时，双目测距自动避障系统可以轻松应对复杂地形，定 方 式 为GPS差 分 技 术。该 机 的 额 定 载 荷 为10kg,作业速度为6 ~ 8m / s,有效起飞质量约24kg,外形尺寸为1 300mm × 1 300mm × 450mm,单次作业量约为1hm2,效率高于人工作业数10倍。该机为四轴“十”字型机体，环抱式的机体结构设计为运输、携带提供便携，中心盘的一体化设计，保证了机身具备较强的防尘、防水和防腐蚀能力。
　　
　　图3为无锡汉和航空技术有限公司推出的一款农用无人机-无锡汉和CD - 15型油动植保无人机。该机为汉和CD - 10的升级换代产品，载药量可达15kg,喷洒飞行速度为3 ~ 6m / s,工作12 ~ 15min可喷洒田地1. 3 ~ 2hm2,有效起飞质量为35kg,若全部载荷用于装载燃料，可连续飞行150min.该机采用翘尾设计加无副翼设计，具有较好的操控性能及喷洒效果。其采用GPS、气压和加速度多参数定位技术，可实现自动航路规划、定高、紧急悬停等各种控制功能，也可进行半自动和全自动飞行，并在空中实现两种模式的自由切换。
　　
　　农用无人机的生产应用在国内还处于起步阶段，产品主要从美国、德国等国家进口，不仅成本高，售后也存在一定的难题。河南省已将农业机械中用于植保的农用航空器列入2015 - 2017年农机购置补贴机具类型，对于不同生产企业、不同型号及不同配置参数的农用航空器，均有与其相对应的省级补贴额度，且最高补贴额度为8. 33万元。随着绿色农业、有机农业、精准农业技术革命的不断发展，采用农用无人机进 行 农 业 生 产 作 业 已 成 为 我 国 农 业 的 发 展 趋势[11].据相关行业的专家预测，到2020年农用无人机在我国的市场需求量将增至1万余台。
　　
　　2农用无人机发展前景与展望
　　
　　2. 1农用无人机的用途
　　
　　2. 1. 1植保作业
　　
　　传统的手工、机械式植保作业不仅效率低下、耗时费工，还不能保障较好的作业效果，并且存在着一定的安全问题和安全隐患。农用植保无人机的作业能适应多种地形环境，作业效果优于地面机械和人工作业。当气候、地形变化时，无人机能代替地面机械进行农事生产，对农作物开展施药施肥，保证农作物长势，并有效提高其品质。无人机工作时产生的向下气流，能提高雾流对作物的穿透性，保证正反叶面均能着肥着药，还具有杀除作物生长环境中的病菌和害虫的效果，为作物提高良好的生长环境[15].
　　
　　农用植保无人机的飞行作业速度一般为3 ~ 6m/s,飞行过程中还能保持与作物1 ~ 2m的固定高度，规模作业时能保证5. 3 ~ 6. 7hm2/ h的效率，效率时常规喷洒的数十倍[16].农用无人机的作业不受耕作模式及区域的限制，自动飞控导航作业能有效保证操作人员的安全，并改善了植保机械和人工作业进地难、效果差等不足。