植保無人機飛行作業(yè)服務投標方案

目錄

第一章項目背景及需求分析.......................10

第一節(jié)項目背景分析...........................10

一、植保無人機的發(fā)展歷程及應用現(xiàn)狀.........10

二、無人機植?，F(xiàn)狀.........................20

三、制約農業(yè)航空植保產業(yè)發(fā)展的主要問題.....26

四、農業(yè)植保無人機概念與分類...............30

五、農業(yè)植保無人機的必要性和重要性.........43

第二節(jié)項目需求分析...........................46

第二章項目總體服務設想.........................48

第一節(jié)植保無人機作業(yè)規(guī)范.....................48

一、服務內容...............................48

二、服務方法...............................48

三、服務設施...............................49

四、服務質量................................51

第二節(jié)無人機飛防作業(yè)規(guī)范及操作行為準則.......51

一、操作說明...............................51

二、維護保養(yǎng)...............................54

三、農用無人機作業(yè)規(guī)程.....................56

四、作業(yè)流程...............................57

五、農藥噴灑作業(yè)注意事項...................62

第三章項目組織機構及人員管理.....................66

第一節(jié)組織機構...............................66

1

一、公司簡介...............................66

二、組織機構的建立.........................66

三、組織機構的要求.........................67

四、組織機構設計原則.......................69

五、組織機構圖.............................73

第二節(jié)人員配備...............................73

一、人員配備原則...........................73

二、人員配備...............................76

三、人員素質要求...........................78

四、人員職責...............................83

第三節(jié)人員管理方案...........................89

一、人員管理優(yōu)化...........................89

二、人員考勤管理...........................90

三、人員調動管理...........................96

四、人員獎懲管理...........................100

第四章項目管理規(guī)章制度.........................110

第一節(jié)項目總體管理制度.....................110

一、項目經(jīng)理管理制度.....................110

二、項目過程管理制度.......................113

三、項目績效管理制度.......................114

第二節(jié)財務管理制度.........................116

一、財務工作管理制度.....................116

二、借款借支管理制度.....................118

三、費用報銷管理制度.....................120

2

四、薪酬發(fā)放管理制度......................122

第三節(jié)人員管理制度...........................124

一、員工管理制度...........................124

二、員工聘用制度...........................138

三、勞動合同管理制度.......................140

四、員工考勤管理制度.....................145

五、員工教育培訓制度.....................150

六、人事考核管理制度.....................157

七、員工獎懲制度..........................163

八、員工禮儀守則...........................167

第四節(jié)植保無人機安全管理制度...............172

一、安全飛行管控制度.....................172

二、作業(yè)管理制度...........................173

第五節(jié)植保無人機出入庫管理制度.............176

一、植保無人機入庫有關制度...............176

二、植保無人機出庫有關規(guī)定...............177

第六節(jié)植保無人機維修保養(yǎng)管理制度...........177

第七節(jié)植保無人機農藥使用制度...............178

第五章飛行服務技術方案.........................180

第一節(jié)植保無人機構造及原理.................180

一、植保無人機飛行平臺構造...............180

二、植保無人機噴灑系統(tǒng)...................190

第二節(jié)常見病蟲草害識別與化學防治...........194

一、水稻病蟲草害...........................194

3

二、小麥病蟲草害...........................214

三、玉米病蟲草害...........................240

第三節(jié)無人機植保作業(yè)流程...................256

一、飛防訂單承接與分配.....................257

二、作業(yè)準備...............................257

三、作業(yè)狀態(tài)檢查...........................258

四、作業(yè)人員安全...........................260

五、避免藥劑對動、植物產生傷害.............261

第四節(jié)無人機植保作業(yè)技巧...................263

一、平原飛防作業(yè)技巧.......................263

二、丘陵飛防作業(yè)技巧.....................273

三、山地飛防作業(yè)技巧.......................278

四、蔬菜、瓜果及其他經(jīng)濟作物作業(yè)技巧.......281

第五節(jié)植保機飛防安全作業(yè)...................283

一、無人機飛防作業(yè)特點...................283

二、飛防植保作業(yè)模式.....................285

三、植保飛行限制.........................291

四、植保飛行作業(yè)安全因素.................293

五、無人機飛防植保作業(yè)效果影響因素........303

六、植保無人機炸機.........................309

七、飛防配、用藥技巧.....................312

第六節(jié)植保無人機夜間作業(yè)注意事項...........314

一、夜間作業(yè)地塊勘察與規(guī)劃...............314

二、夜間植保作業(yè)準備.....................315

4

第七節(jié)植保無人飛機施藥安全技術規(guī)范..........318

一、范圍...................................318

二、相關概念.............................318

三、基本要求...............................319

四、施藥作業(yè)前準備........................321

五、施藥作業(yè).............................324

六、施藥作業(yè)后處理.......................325

第六章設備維護及調試方案.......................328

第一節(jié)植保無人機子系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)..........328

一、動力系統(tǒng).............................328

二、電力系統(tǒng).............................331

三、遙控系統(tǒng)...............................335

四、噴灑系統(tǒng).............................337

第二節(jié)植保無人機整體日常維護與保養(yǎng)規(guī)范.......341

一、植保無人機的維護周期...................341

二、植保無人機的例行檢查...................343

三、植保無人機的常規(guī)保養(yǎng)...................344

四、植保無人機的快速保養(yǎng)流程...............346

第三節(jié)植保無人機重點易污部件的清潔...........348

一、噴頭堵塞清潔...........................348

二、水泵的清洗.............................352

三、藥液殘余清潔流程.......................354

四、電池插頭的清潔.......................355

第四節(jié)常見故障的維護與處理.................356

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一、螺旋槳的拆卸與更換流程...............356

二、植保機機臂的拆卸與更換流程...........360

三、電池鼓包的處理.......................361

四、電池起火應急處置.....................362

五、灌藥機的校準...........................363

第七章服務質量保障方案.........................364

第一節(jié)質量管理的方針及目的...................364

一、質量方針...............................364

二、質量目標...............................364

三、質量承諾...............................364

四、質量管理的目的和內容...................364

第二節(jié)植保無人機作業(yè)質量提升方法............365

一、根據(jù)作業(yè)參數(shù)施藥.....................366

二、增加靶標區(qū)的作用效果...................368

第八章環(huán)境保護服務方案.........................371

第一節(jié)農藥污染對土壤的影響及防治措施.........371

一、農藥對土壤的影響.....................371

二、農藥在土壤環(huán)境中的行為.................374

三、我司針對農藥對土壤污染的防治.........375

第二節(jié)農藥對生態(tài)環(huán)境的污染及防治對策.......376

一、農藥對環(huán)境的影響.....................377

二、造成我國農藥污染的主要原因...........378

三、治理對策...............................379

第九章應急及突發(fā)事件處理方案....................381

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第一節(jié)植保無人機出現(xiàn)飛行狀態(tài)不穩(wěn)的避免措施和解

決方法........................................381

一、植保無人機飛行出現(xiàn)姿態(tài)不穩(wěn)的避免措施..381

二、植保無人機出現(xiàn)飛行姿態(tài)不穩(wěn)的解決方案..381

第二節(jié)無人機炸機原因及處理方法.............382

一、炸機原因...............................382

二、避免措施...............................384

第三節(jié)植保無人機起火應急預案...............386

一、起火原因...............................386

二、應急步驟...............................387

第四節(jié)無人機墜落應急預案.....................387

一、電機堵轉...............................387

二、丟失GPS信號...........................388

三、指南針出現(xiàn)錯誤.........................388

第五節(jié)農藥中毒應急預案.......................389

一、組織機構...............................389

二、預防預警..............................389

三、應急處置...............................391

溫馨提示：

本方案目錄中的內容在word文檔內均有詳細闡述，如

需查閱，請購買后下載。

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說明

一、如招標文件評分標準要求“項目背景及需求分析”

詳情可見本文第一章。

二、如招標文件評分標準要求“項目總體服務設想”詳

情可見本文第二章。

三、如招標文件評分標準要求“項目組織機構及人員管

理”詳情可見本文第三章。

四、如招標文件評分標準要求“項目管理規(guī)章制度”詳

情可見本文第四章。

五、如招標文件評分標準要求“飛行服務技術方案”詳

情可見本文第五章。

六、如招標文件評分標準要求“設備維護及調試方案”

詳情可見本文第六章。

七、如招標文件評分標準要求“服務質量保障方案”詳

情可見本文第七章。

八、如招標文件評分標準要求“環(huán)境保護服務方案”詳

情可見本文第八章。

九、如招標文件評分標準要求“應急及突發(fā)事件處理方

案”詳情可見第九章。

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編制依據(jù)

一、項目招標文件、補遺及設計文件等相關資料。

二、國家現(xiàn)行技術規(guī)范、標準及有關的技術資料、規(guī)范、

規(guī)程及技術標準。

三、依照有關主要法律、法規(guī)：

(一)《中華人民共和國政府采購法》

(二)其他法律法規(guī)。

四、行業(yè)規(guī)范、標準

(以下內容根據(jù)招標文件及項目實際情況進行修改)

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第一章項目背景及需求分析

第一節(jié)項目背景分析

一、植保無人機的發(fā)展歷程及應用現(xiàn)狀

農業(yè)是我國的基礎產業(yè)，其中農藥的使用在作物的種植

和病害防治中占有重要地位。傳統(tǒng)農藥施用主要以人工背負

藥箱、手持噴桿噴霧為主，作業(yè)時間長，勞動強度大，而且

噴藥量較大，容易導致用藥過量、成本增加及環(huán)境和農產品

污染。

近幾年，我國農業(yè)從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代，在生產方式、生產

技術、體制機制等方面不斷發(fā)展創(chuàng)新。我國農業(yè)機械化在農

業(yè)領域的耕地、播種、田間管理、收割環(huán)節(jié)，均有大、中、

小型農業(yè)機械做保障，機械化程度較高，而農業(yè)植保領域因

其特殊性導致機械化程度低，基本處于人工和半機械化狀

態(tài)，嚴重制約著農業(yè)集約化生產和農業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)。在農

藥噴灑方面，高地隙自走式噴桿噴霧機、無人機技術逐漸發(fā)

展應用起來，但使用植保無人機施藥僅占1%。高地隙自走式

噴桿噴霧機是大型農業(yè)裝備之一，適用于水田、旱田作物和

菜地的除草、殺蟲、滅菌等的噴灑作業(yè)，具有機械化自動化

程度高、通過性好、施藥精準高效等優(yōu)點，但也存在一次性

投入成本高、坡地易傾覆、作物碾壓損傷相對大等問題。另

外，中國作為農業(yè)大國，人口老齡化趨勢加劇，未來土地承

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包，種田大戶會越來越多，市場需求會更大。經(jīng)過多年的發(fā)

展和推廣，植保無人機已經(jīng)有了比較切實可行的持久模式。

(一)植保無人機的發(fā)展

利用植保無人機進行飛防，日本和美國等發(fā)達國家涉及

較早，產業(yè)體系相對成熟。從1987年日本Yamaha公司生產

出世界上第一臺農用植保無人機(R-50),已經(jīng)歷了30多

年的發(fā)展歷程。由于日本國土面積小，耕地面積小且分散，

水稻地多，對無人機依賴性大，促使農用無人機快速發(fā)展，

已從1995年的307架增加到現(xiàn)在的2400多架，用于播種、

監(jiān)測、施肥、噴藥等作業(yè)。美國農業(yè)生產則以大農場居多，

經(jīng)營規(guī)模大，往往使用載重量更大、續(xù)航時間更長、工效比

更高的有人機進行植保作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，目前美國農用航空相

關企業(yè)有2000多家，年處理40%以上的耕地面積，全美65%

的化學農藥采用飛機作業(yè)完成噴灑，其中水稻施藥作業(yè)100%

采用航空作業(yè)方式，自2002年以來已投入約700萬美元用

于農業(yè)航空技術研發(fā)。此外，韓國、巴西、俄羅斯、加拿大

等都已將無人機應用于飛防作業(yè)。

我國農用無人機起步較晚，目前正處于快速發(fā)展的初期

階段。2004年在科技部863計劃的支持下，農業(yè)部南京農機

化所等開始無人機植保的研究和推廣。2007年開始植保無人

機的產業(yè)化探索。2010年漢和航空制造出第一架植保無人機

交付市場，正式揭開了中國植保無人機產業(yè)化的序幕。據(jù)農

業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2017年底，全國植保無人機保有量

達到14000多架，從事航空植保的服務組織已超過400家。

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植保無人機保有量雖全球第一，但短板仍然明顯，技術、體

制尚不成熟，有些技術還待進一步研發(fā)，如適合無人機的劑

型、沉降劑、軟件等。一些國外廠家如拜耳、陶氏、巴斯夫

等都投入了一定的資源去研究相應的領域，國內的新安化

工、諾普信、廣西田園生化等企業(yè)也有了自己的無人機隊伍，

大疆、極飛等無人機企業(yè)也在研發(fā)相應的技術。

(二)植保無人機分類及特點

1.按動力分類

根據(jù)動力分類可分為電動植保無人機、油動植保無人機

及油電混合無人機三種。

電動植保無人機通常利用鋰電池作為動力源，它的特點

是無人機構造比較簡單，平時維護容易，對操作人員技能要

求低；場地適應能力強，展開迅速，輕便靈活；電動輸出功

率不受含氧量影響，可在高原地區(qū)使用；電池可充電重復使

用，成本低；震動小，成像質量好。缺點是抗風能力弱，續(xù)

航能力不足，電池報廢后存在環(huán)境污染問題。市場價格一般

在5～18萬元之間。

油動植保無人機采用燃油作為動力源，其特點是燃料易

取，載重大，續(xù)航能力強，具有較好的抗風能力。但油動無

人機自主飛行能力差，油門響應速度慢，不易掌握，對飛行

員操作水平要求高；控制精準度低；在高原性能不足；震動

大。市場價一般在20萬元以上。

油電混合型植保無人機動力來自發(fā)動機和電機，將前兩

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者結合互相彌補不足，具有很好的發(fā)展前景，但仍存在一些

技術上問題需要解決，如需要對飛控算法有著較高的掌控，

因為油機會因輸出功力變化而帶來延遲，需要電機來提供補

充動力；油機動力和電機動力的配比問題，油動力大了姿態(tài)

不平穩(wěn)，因為電機的轉速下升力衰減快，不成線性，而電動

力大了就失去航時優(yōu)勢。

2.按機型結構分類

根據(jù)機型結構可分為固定翼植保無人機、單旋翼植保無

人機和多旋翼植保無人機。

固定翼植保無人機載量大、飛行速度快、作業(yè)效率高，

作業(yè)時采用超低空飛行，具備簡易、安全的起降系統(tǒng)，可按

照多種模式自動執(zhí)行飛行植保的任務。不過對作業(yè)區(qū)域地形

條件要求較高，需要有較為寬敞的無障礙地用于起降，會受

作業(yè)區(qū)域或周圍障礙物如電線、電桿、樹木等影響，引起飛

行安全問題，并且無法實現(xiàn)懸停。

單旋翼植保無人機是無人機初入農業(yè)植保市場的嘗試

選擇，其風場穩(wěn)定，霧化效果好，向下風場大，穿透力強，

可以把藥打到作物根莖部，抗風能力強。缺點是造價高，飛

行操作員培訓難，并且一旦發(fā)生炸機事故，單旋翼無人機造

成的損害可能更大。

多旋翼植保無人機采用對稱結構的多個旋轉中心帶動

旋翼產生風力進行飛行作業(yè)，價格適中，操作方便，對操作

人員培訓快。但抗風性弱，下旋風場更弱，造成風場散亂，

風場覆蓋范圍小，若加大噴灑面積把桿加長，會導致飛行不

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穩(wěn)，作業(yè)難度加大，增加摔機風險，作業(yè)覆蓋半徑一般在300m

之內，單次作業(yè)時間在30min之內，比較適合于田間小地塊。

目前農戶使用大多為多旋翼電動植保無人機，未來的趨勢及

選擇要看無人機技術的進一步發(fā)展，需要更多探索與實踐。

(三)植保無人機作業(yè)現(xiàn)狀

1.適應面廣

植保無人機具有攜帶方便，使用優(yōu)勢突出，既能適應不

同地形又可滿足不同作物，而且不受作物種植模式的影響；

植保無人機升降簡單，不要求有專用跑道，過去地面大型植

保機械較為棘手的水田、山地、坡地、不平整田地等，大都

可以用植保無人機進行飛防作業(yè)。針對一些作物的不同生長

階段，無人機飛防作業(yè)也有很大優(yōu)勢。以甘蔗施藥為例，在

生長前期利用拖拉機作業(yè)，會損傷部分甘蔗苗；在甘蔗生長

后期施藥更為困難，拖拉機根本無法作業(yè)，而人工很難噴到

甘蔗頂部且對人身健康存在巨大安全隱患，使用無人機噴灑

則可以輕松解決這些問題。

2.節(jié)水節(jié)藥，節(jié)能環(huán)保

植保無人機為低空霧化噴灑，保證均勻噴施整個植株。

常規(guī)每公頃農藥用量450～600kg,而植保無人機飛防作業(yè)每

畝地噴施專用農藥15L左右即可達到防治效果，節(jié)省水資源，

減少農藥使用量，大幅度減少農藥對環(huán)境的影響。

3.效率高

植保無人機噴灑效率約為人工噴灑效率的100倍，可在

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一定程度上解決當今勞動力缺乏、勞動力成本高等問題。此

外植保無人機飛防作業(yè)大多使用飛防專用藥劑，作物吸收率

比傳統(tǒng)農藥高得多，無人機飛行時產生的風力甚至可以將一

些細長葉片翻轉，使作物受藥均勻。

4.安全性高

植保飛防作業(yè)為遠程遙控操作，人距離農藥相對較遠，

減少了有毒農藥對人體的傷害，還可以夜間作業(yè)，安全生產

工作得到更大保障。

(四)植保無人機應用存在問題

1.續(xù)航能力不足

目前我國使用大多為電動植保無人機，配備電池平均續(xù)

航能力為8～15分鐘左右，電池充300～400次左右就要報

廢，成本較高。

2.載重不足

植保無人機載重一般為10～20kg,大面積作業(yè)需要不停

地更換藥箱，直接影響到作業(yè)效率，從而影響到成本。

3.飛防專用藥劑缺失

無人機的飛防效果很大程度上與使用的藥劑有關，目前

植保作業(yè)大多憑經(jīng)驗或參考地面噴霧確定劑量與配置方法，

往往因為用量、配置不科學或缺乏助劑而影響作業(yè)質量，導

致藥劑利用率低、噴灑效果差甚至產生藥害。因此飛防專用

藥劑、專用助劑是植保無人機發(fā)展普及的瓶頸，專用藥劑和

助劑的研發(fā)是未來發(fā)展的另一重心。

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4.定位不精確

進行飛防作業(yè)首先要熟悉田地的面積、形狀、有無障礙

物等信息，目前的了解方法主要有兩種：第一種方法是通過

公開發(fā)布的百度地圖、谷歌地圖等地圖數(shù)據(jù)，獲取目標區(qū)域

的位置信息，這種方法的不足之處是通常會有幾十米的誤

差，精準度不高，而且缺少障礙物信息；第二種方法是人工

攜帶高精度差分GPS到植保農田現(xiàn)場進行測量，獲得高精度

的位置信息和障礙物信息，這種方法的缺陷是在作業(yè)前需大

面積測繪，作業(yè)效率低且成本高。無人機定位不準會導致重

噴、漏噴、誤噴等現(xiàn)象，精準作業(yè)是植保無人機的一個關鍵

問題。

(五)防治效果影響

1.藥劑及助劑的選擇

農藥的成分、作用、產品質量等直接影響防治效果。此

外，普通農藥制劑一般含有增稠劑等，直接將多種藥劑互配

容易出現(xiàn)沉淀、結晶、絮凝等現(xiàn)象，導致噴頭堵塞，且配藥

花費時間長，嚴重影響作業(yè)效率和效果。使用無人機飛防專

用藥劑黏度小、流動性好，多種制劑產品桶混僅有微量沉淀

出現(xiàn)，作業(yè)效率高。同時也要注意使用合適的施藥濃度和施

藥量。

除飛防專用藥劑的選取外，飛防專用助劑的添加也會影

響防治效果。飛防助劑可以提高無人機施藥效果，如提高噴

頭霧化效果、增加霧滴沉降速率、增強抗漂移能力等，降低

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農藥使用量。常見的助劑種類有抗漂移劑、擴散劑、濕潤劑、

蒸發(fā)抑制劑、吸收劑、安全劑等。

2.飛行參數(shù)設置

植保無人機飛行參數(shù)并不是隨意設置，其中高度、速度

等要素都直接影響飛防的實際效果與效率。無人機飛行過低

不僅噴灑范圍小，影響作業(yè)效率，而且容易與作物接觸發(fā)生

事故，產生的風力使作物發(fā)生倒伏；飛得越高，藥物越容易

飄離和蒸發(fā)，落在作物上的藥劑就越少，建議飛機飛行高度

1～25m。飛行速度原則上在保證安全和噴灑效果的前提下飛

行速度越快，效率就越高，但是在實際作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)機身

重量加上電池和藥劑總重量大，慣性也大，如果飛行過快，

很難按照自己的想法控制飛機的飛行姿態(tài)，出現(xiàn)掉高、停止

困難等現(xiàn)象，加大了飛機事故率(也有可能是飛控種類不同，

停止方式不同),一般保證效率效果的話，建議把速度設定

為4～6m/s即可。

3.氣候環(huán)境的影響

(1)風力

如果風力較大會使無人機飛行不穩(wěn)，存在安全隱患，同

時引起藥物飄移，因此建議在有風的情況下，根據(jù)風力大小

來確定能否使用無人機以及無人機可以飛行的高度。

(2)溫度

溫度高時一方面可能使藥物空中蒸發(fā)或者藥物有效成

分分解變質，另一方面植物可能自身氣孔關閉，影響藥物吸

收。同時由于無人機電池對溫度敏感，溫度過高或過低都會

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影響電池性能，無人機的作業(yè)溫度一般在20～30℃范圍內最

佳。

(3)濕度

由于無人機施藥濃度高，水量少，濕度影響相對大一些。

目前無人機主要使用農藥為水基化劑型，如果濕度降低，藥

液就會有所流失，降低藥效；而對粉劑式農藥，濕度低反而

能增加對作物的附著性，從而提高藥效及利用率。在作業(yè)時

可根據(jù)實際情況調整藥劑的種類和水量。

(4)氣象

無人機的飛行通常受天氣的限制。無人機有些零部件不

防水，在雨天、霧天等建議禁飛，還有雷電、霧霾、下雪天

等均不適合無人機作業(yè)。

4.霧滴大小

霧滴大小是無人機飛防作業(yè)中相對容易控制的重要參

數(shù)，也是直接影響到植保無人機防治效果的關鍵因素之一。

合理地控制霧滴粒徑大小，是用最少的藥量取得最好的防治

效果，并減少環(huán)境污染的關鍵所在。在農藥噴施過程中，粒

徑大的霧滴易沉降，不易隨風漂移或蒸發(fā)散失，但分布不均

勻、附著能力差，容易因彈跳和滾落而造成藥液流失，大大

降低了農藥的防治效果，也污染了水土環(huán)境。霧滴粒徑小對

于其在作物葉片表面的覆蓋密度和覆蓋均勻度遠優(yōu)于大霧

滴，藥劑附著力好，作物容易吸收，利用率高，但受氣流、

風力、溫度等影響較大，易發(fā)生漂移和蒸發(fā)，要根據(jù)作物和

病蟲害進行選擇。

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5.作物和病蟲害情況

作物的種類、生長階段、高矮、密度，以及病蟲害的種

類、生活習性、嚴重程度等，都對防治效果有影響。目前無

人機更適合甘蔗、小麥、水稻、甜菜、玉米等大面積種植的

作物，而不太適合果樹等相對立體且生長密集的作物，這就

需要根據(jù)具體情況調節(jié)畝用量、作業(yè)參數(shù)和用藥，也需要更

專業(yè)的植保知識。

(六)植保無人機的發(fā)展前景

1.植保無人機飛防符合國家農業(yè)發(fā)展規(guī)劃

當前，我國的農藥用量大，但農藥利用率相對于發(fā)達國

家來說還很低，大部分農藥流失在土壤或水環(huán)境中，導致農

田環(huán)境污染日趨惡化，而國家提出了實現(xiàn)化肥農藥零增加目

標，因此無人機精準噴施技術正符合我國發(fā)展農業(yè)發(fā)展規(guī)

劃。

國家出臺了一系列政策大力推進農業(yè)現(xiàn)代化，利用植保

無人機進行飛防作業(yè)已成為一種新型農業(yè)技術，這幾年無人

機數(shù)量及使用人數(shù)飛速上升，得到了很多地方政府的支持。

從2017年開始，許多地方政府積極響應國家政策，通過政

府與無人機飛防公司或組織合作，由具備大面積作業(yè)能力的

植保無人

機飛防服務組織來對農作物進行植保作業(yè)，其效果還是

非常令人滿意的。

2.我國農田地形地貌及國情必然選擇植保無人機

19

我國的植保無人機產業(yè)正起步發(fā)展，且發(fā)展迅速，展示

出良好的前景。我國土地類型多樣，像丘陵、山地、水田、

坡地等特殊農田使用常規(guī)噴藥方式費時費力，效率不高，而

且農村人口人均擁有土地少，土地相對分散，農村存在人口

老齡化問題，青年勞動力逐漸減少，在農業(yè)日益機械化的時

代，農業(yè)集約化程度提高，無人機飛防的使用更加符合我國

當下國情，因而具有不可估量的推廣前景。

二、無人機植?，F(xiàn)狀

農業(yè)是立國之本，強國之基，是國家得以正常維持發(fā)展

的根本保證。國家每年的中央一號文件都是以農業(yè)為主題，

充分體現(xiàn)了國家對農業(yè)的重視程度。然而我國生態(tài)條件復

雜，農業(yè)耕作制度多樣，農業(yè)有害生物多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)。

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示栓國農作物有害生物超過1700種，包

括蟲害830種以上、病害720種以上、雜草60種以上、鼠

害20種以上，其中可造成嚴重危害的超過100種。在病蟲

害多發(fā)頻發(fā)的嚴峻形勢下，我國糧食生產連續(xù)11年保持增

長，化學農藥作為病蟲草害的主要防治手段，為糧食產量作

出了巨大的貢獻。

我國農藥、化肥有效利用率較低，僅占世界7%的耕地上

使用了全球35%的農藥和化肥，農藥化肥使用頻繁對環(huán)境以

及生態(tài)造成了較大的威脅，這一問題引起了國家的高度重

視。保證糧食安全是中國的基本國策，同時農業(yè)要繼續(xù)實現(xiàn)

增產增收的發(fā)展目標，保證十三億多人口的吃飯問題，當務

20

之急是盡快從主要追求產量和依賴資源消耗的粗放經(jīng)營轉

變到數(shù)量質量效益并重、注重提高競爭力、注重農業(yè)科技創(chuàng)

新、注重可持續(xù)的集約發(fā)展上來。

隨著土地流轉以及農村生產力的發(fā)展，植保機械迅速變

化的同時，植保作業(yè)方式以及參與人員也發(fā)生了較大的變

化，專業(yè)化服務者以及服務組織成為了植保服務的主要參與

者，這也對植保工作提出了新的要求。占植保機械市場的

935%的5800萬臺的傳統(tǒng)手動噴霧器已經(jīng)不能滿足植保作業(yè)

的需求，新興的農用植保無人機所具有作業(yè)飛行速度快、噴

灑作業(yè)效率高、應對突發(fā)災害能力強等優(yōu)點成為新型植保機

械的熱點以及突破口。

(一)農業(yè)飛防作業(yè)概述

農業(yè)航空是現(xiàn)代農業(yè)的重要組成部分，也是反映農業(yè)現(xiàn)

代化水平的重要標志之一。農用航空植保是基于航空技術平

臺與植保農藥技術結合而成的一種新型植保作業(yè)，屬于機械

化、自動化植保技術，結合了航空技術能快速高效完成大面

積、大范圍防治覆蓋的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的機械化植保不同，農

用航空植保借用航空設備為平臺，擺脫了傳統(tǒng)人工設備的束

縛。

農用無人機航空施藥具有作業(yè)飛行速度快、噴灑作業(yè)效

率高、應對突發(fā)災害能力強等優(yōu)點，如下圖為植保無人機作

業(yè)現(xiàn)場，它克服了農業(yè)機械或人工無法進地作業(yè)的難題其發(fā)

展前景受到農業(yè)植保領域的高度重視。

21

目前市場上電動、油動、多旋翼、單旋翼植保無人機并

存，相對而言，電動多旋翼植保無人機使用較多，載藥量在

5～30L,大多數(shù)價格在5～20萬元之間，而購機者多為種植

合作社或農機服務組織，購機量多的省份均有相應的省、市、

縣級財政補貼。2015年全國農用植保無人機作業(yè)面積約為

1000萬畝，日作業(yè)面積為100～1000畝，作業(yè)費用在10~

20元/畝之間，成本在2～10元/畝之間，農戶對無人機作業(yè)

效果評價良好率占6359%。

截止到2019年10月份，植保無人機保有量55萬余部，

作業(yè)面積45億余畝次。短短4年時間，植保無人機作業(yè)面

積增長了近45倍。農業(yè)植保無人機規(guī)模作業(yè)能達到每小時

80～100畝，其作業(yè)效率要比常規(guī)噴灑作業(yè)高出近百倍。植

保無人機自動飛控導航作業(yè)，可以最大限度地減少作業(yè)人員

接觸農藥的時間，從而保證了工作人員的安全。使用飛控導

22

航自主作業(yè)只需在噴灑作業(yè)前，將農田里農作物的基本信息

采集到，并把航線規(guī)劃輸入到地面站，無人機便可進行全自

主作業(yè)，在田間地頭起飛對農作物實施作業(yè)，作業(yè)完成之后

自動飛回到起飛點。而在飛機噴灑作業(yè)的同時，還可以通過

地面站的顯示界面實時觀察噴灑作業(yè)的進展情況。

(二)國外農業(yè)現(xiàn)狀

從世界范圍來看，農業(yè)航空較發(fā)達的國家主要有美國、

俄羅斯、澳大利亞、日本等國家已經(jīng)有了幾十年的經(jīng)驗，產

業(yè)成熟度較高。農業(yè)植保無人機是用于農林植物保護作業(yè)的

無人駕駛飛機，常見的多旋翼農用植保機在田頭地埂就能升

起降落從幾米低空飛行可在視距范圍內控制飛行。非常適用

于各類復雜地形農田和不同種類高矮的農植物與樹林，相鄰

農田種植不同農作物情況下也可精準的噴灑。配備先進的導

航系統(tǒng)可以通過地面基站或者筆記本電腦規(guī)劃飛行路線實

現(xiàn)飛機自主噴灑農藥。

農業(yè)航空技術是國家農業(yè)生產的重要組成部分，在農業(yè)

生產中的應用比重不斷加大。根據(jù)農田飛行作業(yè)環(huán)境的適宜

程度，國外農業(yè)航空大致分為有人駕駛和無人駕駛兩種作業(yè)

模式。在美國、俄羅斯等戶均耕地面積較大的國家，普遍采

用有人駕駛固定翼飛機作業(yè)，而在鄰近的日本和韓國等戶均

耕地面積較小的國家，微小型無人機用于航空植保作業(yè)的形

式正越來越被廣大農戶采納。我國航空植保作業(yè)年處理耕地

面積比例遠低于世界平均水平，中國作為農業(yè)大國目前農藥

23

產量及使用量居世界第一，而在植物保護上面存在植保機械

落后、機具單一、防治作業(yè)效率低等問題。目前我國農用航

空作業(yè)的水平顯著低于發(fā)達國家和世界平均水平17%,僅為

2%,而美國和日本均超過50%。

(三)國內農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展狀況

中國是一個農業(yè)大國，發(fā)展高效、安全的現(xiàn)代生態(tài)農業(yè)

是中國農業(yè)現(xiàn)代化建設的重要目標。作為現(xiàn)代農業(yè)的重要組

成部分和反映農業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一，農業(yè)航空在

中國現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展中具有重大需求。

在當前國內糧食作物生產過程中，植保仍以手工、半機

械化操作為主。據(jù)統(tǒng)計，中國目前使用的植保機械以手動和

小型機(電)動噴霧機為主，其中手動施藥藥械、背負式機

動藥械分別占國內植保機械保有量的9307%和553%,拖拉機

懸掛式植保機械約占057%,植保作業(yè)投入的勞力多、勞動強

24

度大，施藥人員中毒事件時有發(fā)生，中國每年因防治不及時，

病蟲害造成的糧食作物產量損失達10%以上。

同時國內農藥用量越來越大，作業(yè)成本高，而且浪費嚴

重，資源有效利用率低，作物產量和質量難以得到保障。同

時帶來了嚴重的水和土資源污染、生態(tài)系統(tǒng)失衡、農產品品

質下降等諸多問題，已經(jīng)無法適應現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的需求。

隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，提高了對農村勞動力

的吸收接納能力，也導致了農村勞動力向城鎮(zhèn)的大量轉移和

農村季節(jié)性勞動力短缺以及用工成本的大幅上升。同時，農

村土地流轉正在加速推進，家庭農場、新型農業(yè)經(jīng)濟主體和

種植大戶快速發(fā)展對我國農業(yè)生產帶來深刻影響。農業(yè)生產

逐漸外包給專業(yè)化服務組織。為農民提供規(guī)范化和規(guī)模化的

病蟲害防控的專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織得到快速發(fā)展。

隨著我國專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作的不斷推進，傳統(tǒng)小型背

負式噴霧器械已經(jīng)不能滿足快速發(fā)展的專業(yè)化防治需求，作

業(yè)效率高、適用范圍廣，節(jié)水、節(jié)藥環(huán)保型，用工少的大中

型植保機械和農業(yè)航空植保得到了快速發(fā)展。

應用農業(yè)航空植保技術對提高中國農作物病蟲害防治

機械化水平，實行統(tǒng)防統(tǒng)治的專業(yè)化服務，提高農業(yè)資源的

利用率，增強突發(fā)性大面積病蟲害防控能力，緩解農村勞動

力短缺，增強農業(yè)抗風險能力，保障國家糧食安全、生態(tài)安

全，實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

(四)農業(yè)植保機械化現(xiàn)狀

1.農業(yè)航空植保的特點及發(fā)展優(yōu)勢

25

農用飛機航空作業(yè)速度快、突擊能力強、防控效果好、

飛機飛行產生的下壓氣流吹動葉片，能使葉片正反面均能著

藥，防治效果相比人工與機械提高15%～35%,應對突發(fā)、爆

發(fā)性病蟲害的防控效果好；不受作物長勢的限制，可解決作

物生長中后期地面機械難以下田作業(yè)的問題。

采用輕型無人機實現(xiàn)水稻、玉米、甘蔗等高稈作物地面

機具無法進地進行低空航空噴霧作業(yè)，提高機械化作業(yè)水

平，人機分離作業(yè)，減少操作者勞動強度，避免農藥中毒等

惡性事件的發(fā)生；使用高效航空植保機械和施藥技術是提高

農藥有效利用率的有效手段，農業(yè)植保機能夠控制細小霧滴

飄移，提高靶標作物上藥液沉積和減少農藥流失，根據(jù)病蟲

害情況通過航空作業(yè)實現(xiàn)精準、減量施藥。

2.我國農業(yè)航空發(fā)展前景

隨著我國農業(yè)現(xiàn)代化進程加快，農業(yè)新型經(jīng)營主體快速

發(fā)展，農村勞動力短缺和人工成本急速增加，同時專業(yè)化統(tǒng)

防統(tǒng)治工作快速發(fā)展，農業(yè)植保對作業(yè)效率高、適用范圍廣、

節(jié)水、節(jié)藥環(huán)保型、用工少的大中型植保機械和農業(yè)航空植

保機械的需求越來越迫切。農業(yè)航空植保也將成為我國農業(yè)

植保專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治的重要發(fā)展方向和保障國家糧食安全

的重大措施，成為我國農業(yè)的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。在這種旺盛

需求的刺激下，預計農業(yè)航空植保，特別是無人施藥機低空

噴霧具有廣闊的前景。

三、制約農業(yè)航空植保產業(yè)發(fā)展的主要問題

中國農業(yè)航空的應用水平和國外相比差距較大，一方面

26

是中國的農用飛機數(shù)量少(僅占世界農用飛機總數(shù)的013%

左右),農業(yè)航空年處理耕地面積小(約占總耕地面積的

170%);另一方面包括現(xiàn)有農業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善、

配套核心科學技術研究不足、專業(yè)隊伍人才匱乏、社會化服

務體系不健全、與農業(yè)航空相適應的農田作業(yè)環(huán)境基礎建設

被忽略、制度上缺少支持農業(yè)航空發(fā)展的公益性安排等，影

響了農業(yè)航空產業(yè)的快速發(fā)展，制約了中國農業(yè)航空植保產

業(yè)的發(fā)展。

(一)農業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善

中國農業(yè)機械化協(xié)會發(fā)布了由協(xié)會組織制定的包括《植

保無人飛機作業(yè)質量》在內的9項農用航空行業(yè)團體標準，

從施液量偏差、霧滴沉積密度、霧滴分布均勻性三個維度，

明確了作業(yè)質量的具體要求，有效促進飛防效果評估工作的

標準化、規(guī)范化。是我國植保無人機領域內的首份作業(yè)質量

評估標準。此次發(fā)布的標準由協(xié)會組織行業(yè)內的優(yōu)勢企業(yè)協(xié)

同制訂，涉及的具體規(guī)范和技術指標代表著行業(yè)較高水平。

缺乏完善、規(guī)范的技術標準及作業(yè)規(guī)程；農業(yè)航空飛行

作業(yè)申報審批手續(xù)復雜，不但提高了農業(yè)航空作業(yè)成本，還

延誤了最佳作業(yè)時機，甚至導致作業(yè)失??；至今尚未專門出

臺旨在推動、促進農業(yè)航空產業(yè)快速發(fā)展的國家政策，對農

用飛機的采購機場的使用、農用飛機燃油補貼等沒有相應的

扶持政策。在國家層面、行業(yè)內以及行業(yè)間缺少支持農業(yè)航

空的整體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。

27

(二)農業(yè)航空配套核心科技研究不足，使用成本高

我國農用航空飛機數(shù)明顯偏少，農用航空植保在全國植

保中所占的比例小，制約了我國航空植保技術的發(fā)展。目前

農業(yè)航空飛機機型雜亂，現(xiàn)有固定翼M-18.AT-402B、

Thrush510G、Y-5.Y-11.海燕650、GA-200等直升機貝爾407.

羅賓遜R66等多類機型，并且部分機型已停產進入了淘汰階

段，但目前仍是中國農業(yè)航空的主力機型，屬于超期服役。

同時飛行服務基礎設施和保障體系建設滯后，農用航空飛機

的運營、維修保養(yǎng)等成本較高且，人才缺乏，也制約我國農

用航空飛機的發(fā)展。

農用飛機制造及配套噴施技術等基礎研究、核心技術研

發(fā)滯后，機型偏少，更新能力和產能不足，無法形成規(guī)模效

益，導致價格、維護成本偏高，從而導致需求減少，反過來

影響到生產規(guī)模，由此形成惡性循環(huán)。

(三)農業(yè)航空社會化服務體系不健全

由于農業(yè)航空在農業(yè)生產中的重要作用沒有得到充分

凸顯，中國與農業(yè)航空產業(yè)相配套的多種形式的社會化服務

組織，包括租賃、中介、培訓、機修以及推廣、融資保險等

專業(yè)公司尚未形成規(guī)模，單個企業(yè)對，上述服務的成本支出

的承受力不夠，因此也缺少大面積推廣的力度。此外，中國

缺乏能夠適合于農業(yè)航空產業(yè)發(fā)展的機場保障基地，也限制

了農業(yè)航空事業(yè)的發(fā)展。

28

對農業(yè)航空認識不足，與農業(yè)航空相適應的農田作業(yè)環(huán)

境基礎建設被忽略，在制度上缺少對農業(yè)航空的公益性安

排。長期以來通常認為農業(yè)航空作業(yè)技術性強、價格高，農

業(yè)生產中不起飛機。對農業(yè)航空作業(yè)的整體高效益和低成本

認識不足，造成農業(yè)航空的市場需求落后，許多人仍處于旁

觀狀態(tài)。此外，分散經(jīng)營的生產模式，造成地塊小而分散，

與農業(yè)航空規(guī)?；鳂I(yè)的模式不相符合。而且，各地在進行

農田規(guī)劃時，缺少大規(guī)模的集約化經(jīng)營安排，防風林、電力

電信布線等末將農業(yè)航空作業(yè)納入考慮，對農用飛機的作業(yè)

安全也造成了極大的威脅。

(四)航空植保設計的低容量噴霧技術理論和配套藥劑

研究準備不充分

與地面噴桿噴霧機大容量噴霧不同，航空植保施藥液量

應該控制在45～75L/公頃，屬于低容量噴霧和超低容量噴

霧。此時，農藥霧滴粒徑就需要采用細小霧滴，而細小霧滴

在螺旋槳下，尚需研究霧滴大小及數(shù)量的監(jiān)測手段和測量標

準。另外航空植保中的噴霧裝備系統(tǒng)也需要研究開發(fā)。在航

空植保中，因其施藥液量少，農藥霧滴在農作物冠，層沉積

分布規(guī)律、農藥霧滴最佳密度等眾多科學理論問題需要研

究。

航空植保的農藥制劑及其配制與地面大容量噴霧完全

不同。因航空噴霧的農藥藥液濃度要遠遠高于地面噴霧，這

樣增加了藥液對農作物藥害的風險，因此，航空噴霧農藥制

29

劑配制需要優(yōu)化。另外，航空噴霧的農藥制劑需要嚴格控制

細小霧滴產生的數(shù)量，防止霧滴飄移的環(huán)境風險?，F(xiàn)階段，

我國各地航空噴霧時多是采用地面噴桿噴霧機所采用的農

藥制劑，需要優(yōu)化并提出相關標準。

(五)航空植保對環(huán)境和生態(tài)的影響缺少跟蹤監(jiān)測

航空植保中細小霧滴移進入環(huán)境后的負面影響未開展

相關的跟蹤研究，為保證航空植保的健康發(fā)展，需要研究監(jiān)

測航空噴霧后對鄰近作物、蜜蜂、畜舍、水源等的影響，為

航空植保提供技術參考。

四、農業(yè)植保無人機概念與分類

(一)農業(yè)植保無人機概念

農業(yè)植保無人機是無人機家族中一個重要的分支，即專

門應用于農林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，由飛行平臺與

噴灑系統(tǒng)組成，通過地面人員遙控或飛控自主作業(yè)來實現(xiàn)植

保作業(yè)，它可以進行農藥噴霧作業(yè)、葉面肥噴霧作業(yè)、促進

授粉作業(yè)等，具有效率高、環(huán)保、作業(yè)效果顯著、智能化等

特點。

植保無人機一般由機身(架)、飛行控制系統(tǒng)、動力系

統(tǒng)、通訊鏈路和噴灑等系統(tǒng)組成。飛機通過地面遙控或地面

站導航控制來實現(xiàn)相關作業(yè)。

1.機身(架)

是整個系統(tǒng)的骨架。在此支撐組件之上，才能將整個無

30

人機各個組件連接、組裝在一起。機身(架)需要具有一定

的強度和合理的架構，保證整個無人機的穩(wěn)定性。

2.動力系統(tǒng)

由電機(用于電動多旋翼和電動直升機)或發(fā)動機(用

于油動多旋翼和油動直升機)、電力系統(tǒng)與其他組件構成，

旋翼組件組成比較復雜，籠統(tǒng)地來說旋翼組件由機臂座、機

臂、電機、螺旋槳4個部構成。

3.控制系統(tǒng)

包括飛控，遙控器，接收機，電子調速器(ESC),GPS,

差分模塊等目前比較好的飛控品牌有大疆科技，零度智控，

XX,無距科技等。遙控器國內比較流行的是futaba、天地飛

等品牌。

4.噴藥系統(tǒng)

包括高壓噴頭/離心噴頭，藥泵，流量計等。噴灑系統(tǒng)

是植保無人機與其他用途無人機的本質區(qū)別，噴灑系統(tǒng)由藥

箱、水泵、軟管、噴頭等組成。用于在無人機飛行過程中，

將農藥從藥箱中吸出并通過噴頭噴出，再利用螺旋槳旋轉產

生的向下的風場實現(xiàn)穿透性的噴施效果。

植保無人機的最高飛行速度不宜超過7m/s,超過這個速

度植保無人機的風場就會與噴灑的藥液產生脫節(jié)，無法形成

對藥液的下壓力，從而造成藥液飄逸流失或蒸發(fā)，影響作業(yè)

效果。

(二)農業(yè)植保無人機分類

1.按照飛行平臺分類

31

(1)直升機植保機

直升機植保機發(fā)動機驅動旋翼提供升力，發(fā)動機同時也

輸出動力至尾部的小螺旋槳，機載陀螺儀能偵測直升機回轉

角度并反饋至尾槳，通過調整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺

旋槳產生的不同轉速下的反作用力，其前進、后退、上升、

下降主要是依靠調整主槳的傾斜角度來實現(xiàn)，而轉向則是通

過調整尾部的尾槳實現(xiàn)。

直升機植保無人機的優(yōu)勢在于其具有統(tǒng)一而穩(wěn)定的下

壓風場，穿透性更強，槳葉產生的下洗氣流能夠使藥液到達

作物底部的葉背，具有良好的植保效果，能更好地滿足高稈

作物、果樹和較茂密作物的作業(yè)需求。但缺陷主要是結構復

雜、操作難度大，飛手需要較長的培訓周期才能達到作業(yè)要

求，而且在田間作業(yè)一發(fā)生事故損失較大需要較長的維修周

期和更多的配件投入。

32

(2)多旋翼植保機

多旋翼植保機是近幾年發(fā)展起來的新型植保機，具有操

作簡單、結構簡單、價格相對較低的特點。多旋翼植保機能

夠垂直起降、自由懸停，還能夠適應各種自然環(huán)境，具備自

主飛行和著陸能力等優(yōu)點，可以在一些不適合人類進入的復

雜和危險環(huán)境中進行作業(yè)，在農業(yè)植保方面具有廣泛的應

用。其飛行中前進、后退、橫移、轉向、升高、降低主要是

依靠調整槳葉的轉速實現(xiàn)各種動作，具有簡單易學等優(yōu)點。

多旋翼植保無人機的自動化程度領先于其他機型，相同載荷

的造價也要比其他機型低，能滿足大多數(shù)作物作業(yè)要求。

多旋翼植保機因為飛行平臺特性原因導致其載重量、續(xù)

航參數(shù)等性能參數(shù)相對較低，而且因為有多個旋翼，相鄰的

兩個槳葉旋轉方向是相反的，所以存在多個互相之間干擾的

風場，會造成一定的風場紊亂，導致其植保效果稍弱于直升

機植保機。

33

無人直升機和多旋翼無人機對比

對比直升機多旋翼無人機

優(yōu)點1.風場穩(wěn)定，霧化效果好，向下1.入門門檻低，更

風場大，穿透力強，農藥可以打容易操作；

到農作物的根莖部位，果樹、高2.造價相對便宜

稈作物作業(yè)更具優(yōu)勢；3.能勝任大多數(shù)作

2.抗風性更強物的植保工作

缺點1.一旦發(fā)生炸機事故，無人直升1.抗風性弱；下旋

機造成的損失可能更大；風場更弱

2.價格更高2.造成風場散亂，

風場覆蓋范圍小

2.按發(fā)動機類型分類

按照發(fā)動機類型可以分為油動發(fā)動機與電動機，直升機

農業(yè)植保機目前在市場上電動產品和油動產品均有分布，在

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中國主要是電動為主；多旋翼農業(yè)植保機目前市場以電動為

主，但是也出現(xiàn)過一些油動多旋翼無人機產品。

(1)油動直升機植保機

直升機植保機產品在初級階段一直是以油動發(fā)動機為

動力，使其具備續(xù)航時間長、載重較大的優(yōu)點(相對電動多

旋翼)。但是，其使用發(fā)動機多為航模領域發(fā)動機，存在著

調試困難、壽命較短的特點，其發(fā)動機壽命往往只有300小

時左右，而且100個小時以內需要對發(fā)動機進行保養(yǎng)，過程

也較為復雜，大大提高了產品維護以及植保機作業(yè)的成本。

由于植保作業(yè)是低速作業(yè)，發(fā)動機依靠風冷散熱滿足不了散

熱需求，在高溫高濕季節(jié)作業(yè)風冷油動植保無人機有明顯的

不適應性，目前油動植保無人機大部分已經(jīng)更換為水冷發(fā)動

機也僅是有所改善而已，沒有本質性解決散熱和發(fā)動機壽命

問題。油動植保無人機由于依賴于空氣中的氧氣進行工作，

所以對高海拔的作業(yè)環(huán)境難以勝任，油動植保無人機是目前

所有植保無人機中操作難度最高的一種機型。

(2)電動直升機植保機

電動直升機植保機是在油動直升機基礎上解決其發(fā)動

機壽命過短、調試困難等因素而產生的新型直升機，采用無

刷電機與鋰電池作為動力，使電機使用壽命以及效率大大提

高。其構造比較簡單，便于維護保養(yǎng)，機器整體重量較為輕

便，轉場方便，尤其是復雜地形的作業(yè)。電動無人機具有環(huán)

保、結構簡單易于操作和維護、無廢氣，無污染，操縱簡單、

售價低、使用壽命長等優(yōu)點，電動植保無人機可以適應較高

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海拔作業(yè)，目前測試的結果是在海拔4500米可以正常作業(yè)。

但是其續(xù)航以及載重性能也都稍有下降，需要攜帶大量電

池，重量重、成本較高、載荷小、航時短等缺點，每一架作

業(yè)無人機通常需要配備7～10塊(組)電池才能滿足一天工

作需要。另外依然存在培訓周期較長、摔機成本較大、維修

周期較長等問題。在我國目前市場當中，直升機植保機市場

保有數(shù)量遠低于多旋翼植保機市場保有數(shù)量。

油動直升機植保機與電動直升機植保機對比

對比油動植保無人機電動植保無人機

1.環(huán)保，無廢氣，不造成農

1.載荷大，15-120L都可田污染

以2.易于操作和維護，一般7

2.航時長，單架次作業(yè)天就可

優(yōu)點

范圍大操作自如

3.燃料易于獲得，采用3.售價低，一般在3-10萬

汽油混合物做燃料左右，普及化程度高

4.電機壽命可達上萬小時

1.由于燃料是采用汽油1.載荷小，載荷范圍5-20L

和機油混合，不完全燃2.航時短、單架次作業(yè)時間

燒的廢油會噴灑到農作一般4-10

缺點

物_上，造成農作物污分鐘，作業(yè)面積10-20畝/

染架次

2.售價高，大功率植保3.采用鋰電作為動力電源，

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無人機一般售價在外場作業(yè)需要配置發(fā)電機

20-100萬為電池充電

3.整體維護較難，因采

用汽油機做動力，其故

障率高于電機。

4.發(fā)動機磨損大，壽命

300-500小時

(3)電動多旋翼植保機

電動多旋翼植保機主要優(yōu)點在于操作簡單、性能可靠，

以市場主流產品為例，處于工作年齡范圍內且身體健康的零

基礎學員，經(jīng)過短期培訓基本掌握該產品的使用，并能夠進

行基本作業(yè)操作。多旋翼植保機購機成本、摔機成本、維護

成本都低于直升機植保機，這是近幾年多旋翼植保機迅速發(fā)

展起來的重要原因。

其載重量與續(xù)航時間是多旋翼植保機不足的方面，在鋰

電池性能沒有突破的情況下，多旋屬植保機需要準備多塊鋰

電池以進行循環(huán)使用，電池更換較頻繁。

3.多旋翼植保機分類和性能特點

(1)按照旋翼數(shù)量進行分類

1)四旋翼植保機

四旋翼植保機結構簡單、飛行效率高，在目前市場上的

多旋翼植保機很多產品都選擇四旋翼結構。但是，四旋翼結

構植保機具任何其中一個電機發(fā)生停轉或螺旋槳斷裂都將

導致植保機墜毀，所以其安全性較低。

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2)六旋翼植保機

六旋翼植保機是在四旋植保機基礎之上增加旋翼數(shù)量

而形成的設計，可在其中一個機臂失去動力依然保持機身平

衡與穩(wěn)定，所以其穩(wěn)定性高于四旋翼植保機。隨著旋翼數(shù)量

增加，在同樣的機身重量下，單個旋翼所形成的風場面積減

小，這將提高多旋翼植保機風場的復雜程度。

3)八旋翼植保機

八旋翼植保機根據(jù)設備性能不同，最多可實現(xiàn)同時兩個

機臂動力缺失而依然能夠穩(wěn)定懸停(兩臂不相鄰的前提下),

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更加提升了多旋翼植保機的穩(wěn)定性，動力冗余性的設計是在

強調設備穩(wěn)定性的前提下而產生，將多旋翼植保機安全性又

提升到一個新的臺階。

(2)按照氣動布局進行分類

1)X型氣動布局多旋翼植保機

X型氣動布局如下圖所示，是在無人機前進方向的等分

角度(左前一右前距機頭舫向均45°,機尾相同)放置相反

方向電機以抵消電機轉動時產生的反扭力。

X型結構是目前多旋翼植保機最常見的布局，大疆創(chuàng)新

的MG-1/1S系列、XX的P-20系列都屬于X型結構。它是兩

個臂同時朝前，從外形來看恰好是一個X的形狀。

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2)十字氣動布局多旋翼植保機

十字多旋翼氣動結構是最早出現(xiàn)的一種多旋翼無人機

氣動布局之一。因其氣動布局簡單，只需要改變軸向上電機

的轉速，即可改變無人機姿態(tài)從而實現(xiàn)基礎飛行。便于簡化

飛控算法的開發(fā)。但由于其構造，導致無人機航拍時前行會

導致正前方螺旋槳進入畫面造成不便，隨著飛控系統(tǒng)的進

化，逐漸被X型多旋翼布局取代。

十字形結構多旋翼植保機有其在噴頭布置上的優(yōu)勢，可

在其左右對稱兩個電機以及朝前的電機下面分布布置一個

噴頭，三個噴頭在平面空間形成完整的噴霧范圍。十字型多

旋翼植保機典型代表有羽人科技的植保機系列、零度智控的

守護者系列。

1

3.多旋翼植保機性能特點

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多旋翼植保機已經(jīng)廣泛應用在農作物植保，同時可利用

無人機進行低空農田信息采集，準確清晰地獲得農田信息，

實現(xiàn)精準農業(yè)。利用多旋翼植保機進行植保作業(yè)具有以下幾

個特點：

(1)培訓周期短

多旋翼無人機操縱簡單、起降方便、不需要專門的起降

場地是其能夠迅速擴大應用領域內在原因。在目前興起的智

能多旋翼植保機甚至已經(jīng)具備自動作業(yè)的能力，這使得多旋

翼植保機操作員培訓具有培訓周期短、培訓成本低、對人員

素質要求不高的特點。

(2)高效作業(yè)

多旋翼植保機作業(yè)效率是人工作業(yè)速度的50倍以上，

并且由于引入了航線規(guī)劃系統(tǒng)，可以避免重噴漏噴帶來的作

業(yè)效果下降。在目前農村土地流轉逐漸加速的前提下耕地將

越來越集中，傳統(tǒng)打藥方式將成為高效農業(yè)的阻礙。如果幾

千畝面積的耕地快速發(fā)生大面積蟲害，使用人力噴灑根本無

法快速全部覆蓋，使用農業(yè)植保機可以快速解決大面積農作

物病蟲草害。

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植保無人機集群高效作業(yè)

(3)良好的作業(yè)效果

多旋翼農業(yè)植保機在作業(yè)時具有強烈的下行氣流，可將

藥霧快速直達作物。并且下行氣流可對作物進行搖動，促進

藥霧更好的到達作物葉子的背面以及根莖部。另外現(xiàn)在越來

越多的多旋翼農業(yè)植保機可以進行作業(yè)航線規(guī)劃，有效避免

了重噴與漏噴。

(4)環(huán)保安全

中國每年因為人工噴藥而導致農藥中毒的人數(shù)是10萬

左右，其中有一定比例造成死亡。傳統(tǒng)的人力農藥噴灑人員

處于藥霧的環(huán)境當中，一旦保護不當或者噴霧器出現(xiàn)“跑冒

漏滴”的情況，作業(yè)人員極易出現(xiàn)農藥中毒，如下圖所示為

人工植保作業(yè)環(huán)境，而使用多旋翼農業(yè)植保機進行作業(yè)，人

員遠離了作業(yè)區(qū)域，保證了人員安全。

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五、農業(yè)植保無人機的必要性和重要性

農作物病蟲害防治是影響產量的重要因素，農業(yè)植保無

人機技術是防治病蟲害的前沿技術，已經(jīng)受到了越來越多的

重視。植保無人機技術是利用無人駕駛的直升飛機，搭載高

效的噴藥設施，實現(xiàn)在低空作業(yè)噴藥的一項技術?，F(xiàn)階段由

于食品健康的要求，科學使用農藥應從農藥、施藥器械、施

藥技術三個方面著手，目前備受關注的農藥殘留問題，迫切

需要施藥器械的機械化與智能化來解決。植保無人機技術與

傳統(tǒng)的人工噴霧器及自走式噴藥機相比，具有噴藥效率高、

能適應復雜地形、適宜大面積施藥以及精量施藥等特點，是

植保機械未來發(fā)展的一大趨勢。

(一)農業(yè)植保無人機的使用優(yōu)勢

農業(yè)植保無人機還可以稱作無人飛行器，根據(jù)字面意思

進行理解就是用于農林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機。它的

組成部分包括了飛行平臺、導航飛控、噴灑機構三個部分組

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成。它的原理是通過遙控或者是導航飛控實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可

以噴灑藥劑、種子、粉劑。

1.這種類型的無人機采用的無刷電機作為動力，機身的

振動小，可以搭載精密的儀器，噴灑農藥更加的準確。

2.該類型的無人機對于地形的要求，工作不受海拔的限

制，在西藏新疆等海拔高的地方可以正常使用。

3.農業(yè)植保無人機的保養(yǎng)和使用以及后期的維護都非

常的方便，并且維護成本比較低。

4.該機型符合環(huán)保的要求，工作的時候不會產生廢氣。

5.它的整體機型尺寸小巧，重量很輕，攜帶很方便。

6.這種無人機還具有圖像姿態(tài)實時監(jiān)控和實時傳輸?shù)?/p>

功能。

7.噴灑裝置工作時非常的穩(wěn)定，可以確保噴灑一直是垂

直地面的。

8.農業(yè)植保無人機的機身姿態(tài)可以西東平衡，搖桿對應

機身的姿態(tài)，最大可以傾斜到45度，非常的靈活。

9.另外這種無人機還有GPS戲臺模式，可以精確定位和

進行高度的鎖定，所以即使遇到大風天氣，懸停的精度也不

會受到影響。

10.這種無人機在起飛的時候調校時間段，效率高。

11.新型的植保無人機的動力分置主旋翼和尾旋翼，使

主旋翼電力功率不耗損，進一步提高了載荷能力，并且還提

高了飛機的安全性和可操控性。

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(二)農藥殘留問題嚴重，亟需解決

傳統(tǒng)的噴藥機械噴灑的藥霧不夠細密，產生大量粗霧

滴