張菩信

（臨夏州職業(yè)技術(shù)學(xué)校，甘肅 臨夏 731100）

0 引言

作為一個(gè)歷史悠久的農(nóng)業(yè)大國(guó)，實(shí)施高效、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略已成為我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的重中之重，而農(nóng)業(yè)航空作業(yè)在我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中扮演著重要的角色。為了促進(jìn)鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展，我們必須堅(jiān)持“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生態(tài)富裕”的總體目標(biāo)，大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的現(xiàn)代化建設(shè)。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)植?；顒?dòng)依然大多通過人力或半人力的方式進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)使用的農(nóng)業(yè)植保機(jī)械主要有手動(dòng)和半自動(dòng)的噴霧機(jī)2 種，在我國(guó)農(nóng)業(yè)植保機(jī)械總量中手動(dòng)施藥藥械、背負(fù)式機(jī)動(dòng)藥械和拖拉機(jī)懸掛式藥械，分別占93.7%、5.53% 和0.57%。這些植保方式作業(yè)過程中存在勞動(dòng)力投入和強(qiáng)度較大、作業(yè)成本高、資源有效利用率低、水和土質(zhì)污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)失衡、農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量難以得到保障等問題，無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。同時(shí)，隨著土地的流轉(zhuǎn)、種植面積的不斷集中，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)方式已不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)植保專業(yè)化快速發(fā)展的需求。近年來，電動(dòng)植保農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)由于具有效率高、農(nóng)田農(nóng)業(yè)范圍廣、節(jié)約、環(huán)保、用工少等特點(diǎn)，得到了快速的發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)的推廣應(yīng)用，將有效提高資源利用率、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)能力、緩解農(nóng)村勞動(dòng)力短缺，對(duì)保障國(guó)家糧食安全、生態(tài)安全及實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著農(nóng)用航空作業(yè)的快速發(fā)展，電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)不僅能垂直起落、改變運(yùn)動(dòng)模式、自然環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、具備航線自主規(guī)劃功能，而且自動(dòng)化程度高、綠色環(huán)保，能滿足大多數(shù)農(nóng)作物的作業(yè)要求，因此在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[1]。

1.1 操作簡(jiǎn)單、容易掌握

電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)模式中垂直升降運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)，是依靠調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)操控簡(jiǎn)單、容易掌握、起落方便，不需要專門的飛行場(chǎng)地。另外，目前新研發(fā)出的新型電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)智能化程度高，已具備航線規(guī)劃功能，能自動(dòng)作業(yè)，因此電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)操作人員培訓(xùn)周期短且對(duì)人員素質(zhì)要求較低[2]。

1.2 作業(yè)效率高、降低勞動(dòng)強(qiáng)度

電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)自動(dòng)化、智能化程度高，作業(yè)效率是人工作業(yè)速度的50 倍以上，且已具備航線規(guī)劃功能，可有效減少作業(yè)時(shí)重噴、漏噴造成的不良影響。目前農(nóng)村土地正在加速流轉(zhuǎn)，耕地越來越集中，促使新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和種植大戶快速發(fā)展，同時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐步由專業(yè)化的種植機(jī)構(gòu)承包，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)模式逐漸邁向?qū)I(yè)化、規(guī)范化和規(guī)?；?。當(dāng)種植耕地突然發(fā)生大面積蟲害時(shí)，使用人力作業(yè)根本沒辦法快速全部覆蓋，而依托專業(yè)機(jī)構(gòu)使用多旋翼植保無人機(jī)則可以快速完成大面積農(nóng)作物病蟲害防治作業(yè)。

1.3 資源有效利用率高、作業(yè)效果好

電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)飛行時(shí)槳葉會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的下壓氣流，使噴出的藥液霧化，從而讓農(nóng)藥快速到達(dá)農(nóng)作物葉片的正反面，同時(shí)下行氣流不斷搖動(dòng)農(nóng)作物，促使藥物更好地到達(dá)農(nóng)作物的根莖部。農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)還能控制細(xì)小霧滴的漂移，可以降低農(nóng)作物表面藥液沉積和農(nóng)藥流失，并依靠電動(dòng)多旋翼對(duì)大面積農(nóng)田進(jìn)行及時(shí)快速的巡察和土地航拍，拍攝的圖片以及錄像資料可以充分、全面了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，對(duì)于農(nóng)田大面積蟲害以及突發(fā)情況能通過植保無人機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、減量施藥，做到及時(shí)、快速的防治。除此之外，采用多旋翼植保無人機(jī)不受農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和種植地勢(shì)的限制，可以解決農(nóng)作物中后期地面機(jī)械和人工難以下田作業(yè)的問題。例如，采用輕型植保無人機(jī)實(shí)現(xiàn)水稻、玉米等地面機(jī)械和人工無法作業(yè)的高稈作物的噴霧作業(yè)，進(jìn)而提高農(nóng)作物機(jī)械化水平[3]。

1.4 作業(yè)方式健康、綠色環(huán)保

傳統(tǒng)的植保作業(yè)方式中，人工噴灑農(nóng)藥時(shí)因工作人員處于藥?kù)F環(huán)境中，一旦采取的防護(hù)措施不當(dāng)或藥?kù)F濃度過大時(shí)，會(huì)發(fā)生農(nóng)藥中毒的情況。使用多旋翼植保無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，可使工作人員遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)域，從而保證了工作人員的安全。此外，傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑方式由于施藥方法的限制，存在農(nóng)藥使用量大、農(nóng)產(chǎn)品殘留超標(biāo)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，進(jìn)一步導(dǎo)致環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)失衡等問題，不符合我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，也無法滿足農(nóng)藥生產(chǎn)、使用零增長(zhǎng)的要求。使用植保無人機(jī)恰恰能解決這些問題。飛防作業(yè)一方面藥液濃度高、作業(yè)容量低，可有效減少農(nóng)產(chǎn)品表面農(nóng)藥的殘留量，減少土壤污染；另一方面電動(dòng)多旋翼無人機(jī)較燃油飛行器作業(yè)時(shí)候的碳排放量幾乎為零，配以專業(yè)化、規(guī)模化的統(tǒng)防統(tǒng)治工作有利于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、保障食品安全。

2 發(fā)展電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的意義

2.1 有利于加快推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)振興

碳達(dá)峰碳中和已成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，綠色低碳、綠色生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將會(huì)成為未來的主旋律。國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略發(fā)展總要求明確提出“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居”，電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)作為新能源設(shè)備，在設(shè)計(jì)過程中將節(jié)能減排和智能化操作放在首要位置，大力引進(jìn)新能源燃料動(dòng)力系統(tǒng)，大力應(yīng)用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)智能化操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，動(dòng)力充足，便于操作，使用成本低，碳排放量??；對(duì)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約利用，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)，集中整治環(huán)境污染等突出問題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色健康可持續(xù)發(fā)展，扎實(shí)推進(jìn)美麗宜居鄉(xiāng)村建設(shè)，持續(xù)改善農(nóng)村環(huán)境工作有重要意義。

2.2 有利于促進(jìn)鄉(xiāng)村人才振興

鄉(xiāng)村振興的發(fā)展關(guān)鍵靠人才。由于我國(guó)農(nóng)民人口比例較大，農(nóng)民文化程度普遍較低，對(duì)新技術(shù)、新事物不能夠及時(shí)認(rèn)識(shí)和掌握。隨著電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用，一方面可充分發(fā)揮政策、機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)社會(huì)各類人才積極投身于先進(jìn)智能農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)應(yīng)用中，為發(fā)展壯大鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)助力；另一方面通過舉辦各種培訓(xùn)活動(dòng)，吸引農(nóng)民及時(shí)了解、掌握并應(yīng)用新技術(shù)，提升其技能水平。通過科學(xué)合理的經(jīng)濟(jì)模式，高科技的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，提升農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入等各種途徑，鼓勵(lì)更多的各類專業(yè)技術(shù)人才、年輕人主動(dòng)走進(jìn)農(nóng)村，認(rèn)識(shí)農(nóng)村，實(shí)現(xiàn)真正的“吸人才到農(nóng)村”。

2.3 有利于加快發(fā)展農(nóng)村農(nóng)業(yè)創(chuàng)新活力

創(chuàng)新是有效推動(dòng)鄉(xiāng)村振興的根本動(dòng)力。在新能源農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)過程中，應(yīng)因地制宜、根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)不同的生產(chǎn)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，以確保農(nóng)業(yè)機(jī)械的利用率。電動(dòng)多旋翼無人機(jī)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)把節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)放在首位，不斷改進(jìn)電池儲(chǔ)存技術(shù)、解決通用零配件的更換問題及建立完善的售后服務(wù)平臺(tái)；應(yīng)在滿足機(jī)器的使用性能、保證正常運(yùn)作前提下，以簡(jiǎn)單、成本低、易于操作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則；操作系統(tǒng)通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)，帶動(dòng)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械全面邁向自動(dòng)化、智能化。還可依托相關(guān)政策措施，構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系、經(jīng)營(yíng)體系，完善支持不同農(nóng)作物植保的作業(yè)規(guī)范，不斷激發(fā)農(nóng)村農(nóng)業(yè)創(chuàng)新活力[4]。

2.4 有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

通過有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加農(nóng)民收入，讓農(nóng)民富裕起來，是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的主要目的。隨著自動(dòng)化、智能化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械能更好地適應(yīng)各類不良地形耕地、小面積耕地以及不同種類的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物生產(chǎn)作業(yè)。隨著電動(dòng)多旋翼無人機(jī)集成化功能設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷應(yīng)用，可以不斷衍生研發(fā)出各類復(fù)合型農(nóng)業(yè)植保機(jī)械設(shè)備，例如配套的播種施肥、飛防、測(cè)產(chǎn)等與植保作業(yè)相關(guān)的復(fù)合型農(nóng)業(yè)機(jī)械，通過應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械功能相關(guān)聯(lián)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。

3 電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)應(yīng)用中面臨的問題

電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)應(yīng)用面臨著農(nóng)業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善，配套的核心科技技術(shù)研究不足、使用成本較高，農(nóng)業(yè)航空社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)不完善、噴霧技術(shù)和配套藥劑研究不充分、對(duì)生態(tài)環(huán)境影響缺少跟蹤監(jiān)測(cè)等問題。

3.1 農(nóng)業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善

我國(guó)農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用水平和國(guó)外相比差距較大。一方面，農(nóng)業(yè)航空涉及民航、植保等多個(gè)部門，因此目前存在各個(gè)監(jiān)管部門職責(zé)不明確等問題；另一方面，部分農(nóng)用無人機(jī)在生產(chǎn)和使用過程中缺少相應(yīng)的法律法規(guī)、嚴(yán)格的市場(chǎng)監(jiān)管制度以及規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。直到2020 年4 月，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化協(xié)會(huì)頒布了《航空施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展要求》，規(guī)定了航空施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通用技術(shù)要求、安全要求、可靠性要求和環(huán)境要求?？梢?，我國(guó)還缺乏完善的農(nóng)業(yè)航空體系、規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及完整的作業(yè)規(guī)程；目前農(nóng)業(yè)航空作業(yè)申報(bào)審批手續(xù)還過于復(fù)雜，使得作業(yè)成本較高；在國(guó)家和行業(yè)層面還缺少明確的農(nóng)業(yè)航空整體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃[5]。

3.2 配套的核心科技技術(shù)研究不足、使用成本較高

我國(guó)農(nóng)用飛機(jī)使用量較少，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的植保無人機(jī)的比例也較小，影響了我國(guó)航空植保技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)植保無人機(jī)服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施、核心技術(shù)研發(fā)和保障體系建設(shè)滯后，產(chǎn)品更新能力不足，零配件互換性差，導(dǎo)致植保無人機(jī)在使用過程中在運(yùn)營(yíng)、維修、售后、保養(yǎng)等方面成本較高。高技術(shù)人才缺乏也制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)動(dòng)力源目前以鋰聚合物電池為主，鋰電池續(xù)航時(shí)間較短，這是目前影響無人機(jī)場(chǎng)景應(yīng)用的最大障礙[6-7]。

3.3 農(nóng)業(yè)航空社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)不完善

在農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，缺少相應(yīng)配套的多種形式的社會(huì)化服務(wù)體系，包括租賃、培訓(xùn)、保險(xiǎn)、售后等機(jī)構(gòu)，單個(gè)企業(yè)沒有形成健全的服務(wù)體系，降低了推廣力度。一方面長(zhǎng)期以來業(yè)內(nèi)對(duì)機(jī)械化植保的重要性認(rèn)識(shí)不足，造成了一定的市場(chǎng)需求落后；另一方面我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式以分散經(jīng)營(yíng)為主，而農(nóng)業(yè)航空植保需要規(guī)?；鳂I(yè)，國(guó)內(nèi)多地對(duì)農(nóng)田沒有明確完整的規(guī)劃，大面積的作業(yè)基礎(chǔ)不足。

3.4 噴霧技術(shù)和配套藥劑研究不充分

農(nóng)業(yè)植保屬于高濃度、低容量噴霧，這就要求農(nóng)藥?kù)F滴直徑細(xì)小，因此需要對(duì)霧滴的大小及數(shù)量形成一定的檢測(cè)手段和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，農(nóng)藥?kù)F滴在農(nóng)作物表面的分布規(guī)律、密度等方面仍需進(jìn)行深入的科學(xué)理論研究。另外，在農(nóng)藥的配制、濃度的大小、霧滴漂移、環(huán)境危害、農(nóng)作物傷害等方面仍需不斷優(yōu)化并提出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 對(duì)生態(tài)環(huán)境影響缺少跟蹤監(jiān)測(cè)

目前對(duì)于植保無人機(jī)在作業(yè)時(shí)漂移出的霧滴進(jìn)入環(huán)境后造成的影響尚未開展相關(guān)的跟蹤研究，為了農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，需要研究、監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)植保噴霧后對(duì)環(huán)境、水源、鄰近作物、動(dòng)物等的影響，為農(nóng)業(yè)植保提供相應(yīng)的技術(shù)參考。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，農(nóng)業(yè)新型主體經(jīng)濟(jì)和大規(guī)模種植的快速發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺，植保作業(yè)專業(yè)化防治工作的不斷推進(jìn)，農(nóng)業(yè)航空植保機(jī)械要不斷向作業(yè)效率高、適用范圍廣、節(jié)約環(huán)保等方面發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)航空體系、農(nóng)業(yè)航空政策法規(guī)體系的不斷完善和核心技術(shù)的不斷突破，農(nóng)業(yè)航空植保將在維護(hù)生態(tài)平衡、保障國(guó)家糧食安全和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量上發(fā)揮越來越重要的作用，電動(dòng)植保無人機(jī)將具有廣闊的發(fā)展前景。