植保无人机施药技术研究进展
宋雷洁 李建平* 杨 欣 王鹏飞 刘洪杰
【摘 要】摘要 农用植保无人作业机是农业生产中防治病虫害的新兴植保装备之一。通过分析、总结近几年植保无人机在田间病虫害防治、智能调控、作业航路规划等方面的施药技术研究与应用，分析植保无人机作业模式与作业特点，明确了现阶段利用植保无人机进行病虫害防控的发展趋势，以期为植保无人机的推广应用提供参考。 【期刊名称】现代农业科技 【年(卷),期】2024(000)011 【总页数】4
【关键词】关键词 无人机；智能；喷雾；病虫害防控
基金项目 国家重点研发计划（2016YFD0201100）；河北省现代农业产业技术体系水果创新团队（HBCT2024100205）；河北农业大学社科基金和理工基金（ZD201701，LG201703）；现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-27）。
随着我国农业的飞速发展，农业病虫害防治依然是农业生产的重点内容，喷施化学农药是现阶段果园及农田防治病虫害的主要方法。但近年来我国农村劳动力人口不断减少，农业劳动力短缺、用工成本高等现象在一定程度上阻碍了病虫害防治工作的开展[1]。为了实现快速高效地防治病虫害，亟需利用更先进科学的施药技术代替传统的植保作业方式。相比于传统施药作业方式，农用无人机在植保作业中表现出了明显的特点和优势。
1 农用无人机发展现状
目前，我国植保作业投入的劳动力多且劳动强度大，使用手动喷雾器与背负式机动喷雾器分别约占国内植保机械的93.07%和5.53%[2]。但传统喷雾器械工作效率低，作业时间长，农药利用率低，有50%～70%的农药流失到土壤或飘移到环境中，大部分农药不仅没有起到防控作用，反而污染了环境[3]。植保无人机具有高效省药等优点，成为农业植保领域的一个利器[4]。近年来，为了提高植保作业效率，降低农业植保的污染度，植保无人机已经在部分地区使用[5]。无人机喷药相比于传统喷药方式，具有很多优点。但是其发展和需求仍然存在着较大的不平衡，我国植保无人机航空施药面积占总耕地面积的比例不足2%[6]。随着科技的发展，我国植保无人机已转化成了多种化的植保方式，为实现减量控害、提高作业效率、降低劳动力成本、科学使用农药、降低损耗，植保无人机在农业上的应用将会更广泛[7]。
2 植保无人机结构及工作原理
无人机喷药是用植保无人机将农药带到作物上空，从上往下喷洒农药杀灭病虫害的一种作业方式。无人机植保起源于1987年的日本，2012年后在我国正式推广[8]。
农业植保无人机主要由动力系统、喷洒系统、飞控系统等部分组成。其中，常见的动力系统为电力动力系统，主要包括无人机的动力电池、电机、电子调速器、旋翼等部分，为无人机的运行提供动力能源；喷洒系统为植保无人机进行施药作业的主要工作部件，在整机结构中具有重要作用；飞控系统是指无人机的控制系统，用于提供控制与决策指令，使无人机完成GPS定位、导航、数据采集等工作[9]。
无人机是通过电机的旋转，使螺旋桨产生升力，当飞机全部旋翼同时产生的升
力之和等于飞机自身总重量时，飞机的升力与重力相平衡，飞机就会自动保持悬停状态。通过调节电机转速，可以改变各个旋翼的转速，实现升力的变化，控制飞行器的运动状态[10]。当全部旋翼产生的升力之和大于无人机机身总重量时，无人机向上飞起；反之则下降。当无人机后端旋翼转速增大、前端旋翼转速降低时，无人机前进；反之则后退。当左侧旋翼转速增大、右侧旋翼转速降低时，无人机向右侧飞行；反之则向左侧飞行。
无人机喷洒农药，更省时省力、省水省药，在提高作业效率的同时节约成本。作业不受地形、作物长势限制，能够适应不同的施药环境，操作灵活[11]。且可通过远距离遥控操作作业任务，避免了作业人员暴露在农药之下的危险，保障了人员的安全。
近年来，我国广大研究学者从不同方面对无人机植保技术进行了研究。
3 无人机植保技术
3.1 无人机田间植保技术
刘道奇等[12]通过应用3W16-10型多旋翼植保无人机开展喷雾均匀性试验，得到的最佳作业参数为飞行高度1.39 m、飞行速度2.38 m/s、喷雾压力0.5 MPa。
陶 波等[13]利用植保无人机开展田间飞防试验，对比田间杂草防效，分析了植保无人机最佳作业状态，并提出了无人机作业状态为飞行高度1 m、飞行速度5 m/s、喷液流量1 800 mL/min。
李继宇等[14]通过试验检测了无人机形成的不同粒径雾滴在水稻冠层的沉积效果及穿透性，结果表明，水稻冠层下部的雾滴沉积量均高于上部和中部；且喷雾粒径越小，单位面积药液沉积量越多，雾滴穿透性也越好。
植保无人机施药技术研究进展
