對中國而言，糧食安全是保障經(jīng)濟的基礎(chǔ)。在作物生長過程中，防治病蟲害是保證作物良好生長、促進糧食增產(chǎn)增收的關(guān)鍵手段，直接影響糧食食品安全。目前，我國受農(nóng)藥污染的耕地面積高達 1 300 萬 ～ 1 600 萬 hm2。在植保領(lǐng)域加快推進施藥裝備的機械化水平與提高施藥技術(shù)，加強對病蟲害的防治能力，是保障糧食安全、促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)的必然要求。

?施藥技術(shù)是降低農(nóng)藥殘留的有效手段。地面噴霧機具可以地控制農(nóng)藥噴施量，但對于水稻、油菜、甘蔗、玉米等作物，地面噴霧機具進地作業(yè)困難，所以針對以上作物的病蟲草害防治依然是影響我國農(nóng)作物生產(chǎn)的不可忽視的難題。農(nóng)用植保無人機就是利用無人機搭載噴藥裝置，并通過控制系統(tǒng)和傳感器進行操控，從而對作物進行定量噴藥，克服了人工作業(yè)效率低、地面噴霧機具進地作業(yè)的難題。隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無人機已成為防治病蟲害的主要手段，其發(fā)展前景受到農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的高度重視。

農(nóng)用植保無人機應(yīng)用現(xiàn)狀

?從世界范圍來看，美國、日本的植保無人機技術(shù)較發(fā)達，處于水平。除此之外，還有澳大利亞、加拿大、俄羅斯、巴西、韓國等國家。這些國家無論是在機械設(shè)備，藥劑及智能化設(shè)備的研發(fā)上，還是在*的植保技術(shù)方面，都給我國提供了大量的可借鑒經(jīng)驗。日本是無人機飛防成熟的國家，從 20 世紀 90年代起，日本在大田作物、果樹和蔬菜的病蟲害防治上開始應(yīng)用無人直升機，且小型地面噴霧機具和單旋翼植保無人機的使用度較高。

早在20世紀50年代后期，我國就開始對無人機進行了研究; 從60年代中后期開始，逐漸展開了對無人機的研制工作。前期在國家投入研制經(jīng)費的情況下，首先在軍事領(lǐng)域進行了無人機的研究，在取得了一定技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，無人機的研究開始涉足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。雖然我國的農(nóng)用無人機技術(shù)起步較晚，但隨著科技力量的不斷投入，近年來我國農(nóng)用植保無人機的研究也步入了新的發(fā)展階段，機型越來越多，應(yīng)用范圍越來越廣，技術(shù)研究越來越深入，推廣速度也越來越快。目前國內(nèi)無人機企業(yè)已近400家，從事植保無人機研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)也越來越多并呈快速增長趨勢，主要以單旋翼無人機和多旋翼無人機為主。

農(nóng)用植保無人機研究趨勢

?成熟穩(wěn)定安全的移動端操作平臺。隨著植保無人機技術(shù)的不斷開拓和發(fā)展，已經(jīng)走入了智能化的時代，植保無人機企業(yè)將產(chǎn)品與移動端結(jié)合的智 能 化 操 控 模 式 顯 得 尤 為 重 要。通 過 APP操作平臺來操控植保無人機，可實現(xiàn)上升懸停、航線規(guī)劃、自主飛行、GPS跟隨及虛擬搖桿操作等功能，同時解決無人機無法感知和避開障礙物的智能問題正是APP操作平臺發(fā)展的方向。研發(fā)高穩(wěn)定性、高可靠性農(nóng)用植保無人機自主飛行控制系統(tǒng)，搭建更加成熟穩(wěn)定安全的移動端操作平臺，是植保無人機發(fā)展的重中之重。

施藥技術(shù)。近年來，為提高農(nóng)藥有效利用率、減少作物農(nóng)藥殘留危害和保護施藥地區(qū)周邊的環(huán)境，施藥技術(shù)成為研究熱點。改進更好變量噴藥控制方式，將地理信息系統(tǒng)與航空遙感技術(shù)相結(jié)合。目前，開發(fā)的航空遙感系統(tǒng)成為一種新趨勢，無人機搭載遙感系統(tǒng)可以通過核心技術(shù)產(chǎn)生的空間圖像對大田作物的營養(yǎng)狀況、長勢狀況及病蟲害的狀況進行分析。針對霧滴沉積、飄移、分布均勻性監(jiān)測及霧滴圖像處理系統(tǒng)等*傳感器的開發(fā)與使用，國外在此類研究上已有較為*的成果，我國科研人員對此類傳感器和技術(shù)也展開了研究。

農(nóng)業(yè)航空植保靜電超低容量施藥技術(shù)。由于傳統(tǒng)噴霧技術(shù)只有 25% ～ 50% 的藥液附著在作物上，并且霧滴飄移嚴重，使用靜電噴霧能有效增加藥液的附著率，減少飄移，將藥液的有效利用率大幅度提高。同時，由于控制了飄移量，可降低對周圍環(huán)境和土地的污染。在航空靜電施藥技術(shù)的研究中，國外較我國起步早，已有了較為*的技術(shù)成果。目前，國內(nèi)在無人直升機靜電噴霧技術(shù)方面的應(yīng)用研究還較少，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境壓力的不斷增大，靜電噴霧勢必在農(nóng)用植保機上應(yīng)用更加廣泛。

植保無人機噴桿振動特性研究。影響植保無人機作業(yè)質(zhì)量的 3 個重要評價指標是霧滴的飄移性、沉降量及分布均勻性，國內(nèi)外學(xué)者對植保無人機進行研究的首要目標是提高其作業(yè)質(zhì)量。參考大量文獻可知，目前從事植保無人機研究的相關(guān)學(xué)者大多側(cè)重對航空施藥技術(shù)、作業(yè)參數(shù)、噴霧系統(tǒng)、航空噴藥關(guān)鍵部件，特別是噴嘴的研究。噴桿作為植保無人機的施藥關(guān)鍵部件，至今很少有人對其在噴霧作業(yè)過程中因振動問題產(chǎn)生的影響進行研究。目前，國內(nèi)外對噴桿技術(shù)的研究主要在以下 4 個方面: ①噴桿與噴霧均勻性關(guān)系的研究。②噴桿結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究。③噴桿運動學(xué)與控制理論研究。④噴霧機田間路面譜研究。

高載質(zhì)量、率、長航時。目前，植保無人機普遍存在的不足就是承載質(zhì)量小，一般為 30 ～ 40kg，航時較短，一般為 15 ～ 30min。隨著單位面積噴灑收入的提升及土地流轉(zhuǎn)的增加，高載藥量、率、長航時無人機的需求度會逐步顯現(xiàn)出來。載藥量越多，飛行時間越長，可大大提高無人機的作業(yè)效率，因此高載質(zhì)量、率、長航時的中小型無人機將是今后的發(fā)展趨勢。

通過分析國內(nèi)外植保無人機施藥技術(shù)與施藥裝備的研究現(xiàn)狀，總體上可以看出國內(nèi)外無人機施藥領(lǐng)域的研究均取得了進步并在持續(xù)發(fā)展。隨著無人機低空施藥技術(shù)的不斷發(fā)展，植保無人機已經(jīng)成為防治病蟲草害的主要手段。為了實現(xiàn)植保領(lǐng)域、環(huán)保、快捷、安全的作業(yè)要求，無人機施藥技術(shù)必將得到快速發(fā)展。雖然我國的植保無人機施藥技術(shù)仍處于起步階段，但隨著資金的不斷投入與科技的不斷發(fā)展，植保無人機將會得到廣泛應(yīng)用，從而大幅提高病蟲害的防治效率，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。