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1前言
中國作為農(nóng)業(yè)大國，億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬之眾，致死率約
20%農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無統(tǒng)計，想必更是一個驚人數(shù)字。植保無人機服務農(nóng)業(yè)在日本、
美國等發(fā)達國家得到了快速發(fā)展，在中國無人機的需求越來越明顯。
《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》中明確的“一控二減三基本”方針，即嚴格控制農(nóng)業(yè)用水總量，減少化肥、農(nóng)藥施用量，地膜、秸稈、畜禽糞便基本資源化利用。力爭到2020年，實現(xiàn)農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量零增長。在“一控二減”方面，無人機將發(fā)揮巨大作用。采用無人機作業(yè)，可直接節(jié)約用水量90%，減少農(nóng)藥30%-50%。
農(nóng)機化生產(chǎn)中的植保缺位不僅與當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；l(fā)展趨勢不相適應。利用無人機開展施藥技術的研究仍處于初級階段。
美國：農(nóng)用航空作業(yè)占耕地面積近50%
日本：農(nóng)用航空作業(yè)占總耕地面積的54%
世界：農(nóng)業(yè)航空平均水平為17%
中國：農(nóng)用航空作業(yè)占總耕地面積不足2%
綜上所述，農(nóng)用無人機有很大的發(fā)展空間，也需要更加規(guī)范的技術指導文件與之相適應。
2無人機分類
隨著社會的進步，經(jīng)濟發(fā)展，無人機的使用越來越多了，應用也非常廣，涉及多個領域。無人機的應用已滲透到了社會中的各行各業(yè)。
按飛行平臺分類：
無人機按主要分為：固定翼無人機，單旋翼無人機、多旋翼無人機等。
按結構分類：
1）微型飛行器
空機重量小于7千克的無人機
2）輕型無人機
空機重量大于7千克，但小于等于116千克的無人機，且全馬力平飛中，矯正空速小于100千米/小時（55海里/小時），升限4 / 11小于3000米
3）小型無人機
空機重量小于等于5,700千克的無人機，微型和輕型無人機除外
4）大型無人機
空機重量大于5700千克的無人機
按應用分類
軍警用：偵察打擊、通信中繼、信息對抗、空中預警
專業(yè)應用：電力巡線、土地測繪、安防監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、森林防火
商業(yè)消費：航模表演、個人航拍、商用快遞
3農(nóng)用植保無人機簡介
農(nóng)用植保無人機的定義，顧名思義是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，該型無人飛機有飛行平臺（固定翼、單旋翼、多旋翼）、GPS飛控、噴灑機構三部分組成，通過地面遙控或GPS飛控，來實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。由于農(nóng)用植保無人機體積小、重量輕、運輸方便、可垂直起降、飛行操控靈活，對于不同地域、不同地塊、不同作物等具有良好的適應性。因此不管在我國北方還是南方，丘陵還是平原，大地塊還是小地塊，農(nóng)用植保無人機都擁有廣闊的應用前景。農(nóng)用植保無人機是一種遙控式農(nóng)業(yè)噴藥小飛機，機體型嬌小而功能強大，以載荷為
16公斤的電動植保無人機為例，其噴灑效率是傳統(tǒng)人工的30倍，每天作業(yè)300~500畝。飛機采用智能操控，操作手通過地面遙控器定位對其實施控制，其旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果好，同時遠距
離操控施藥大大提高了農(nóng)藥噴灑的安全性。該飛行平臺還能通過搭載不同的任務系統(tǒng)，對農(nóng)業(yè)病蟲害等進行實時監(jiān)控、農(nóng)村土地確權、農(nóng)作物長勢及病蟲害的監(jiān)測、施藥、授粉、施肥作業(yè)。
4農(nóng)用植保無人機市場發(fā)展
目前，無人機涉及的領域是多方面的，而農(nóng)用植保無人機應用更是多樣化的。農(nóng)業(yè)植保無人機：遠勝人工植保，政策漸成熟催生年均400 億市場。市場政策環(huán)境逐漸成熟。農(nóng)業(yè)植保無人機指用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，
通過飛控實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可噴灑藥劑、種子、粉劑等。2013 年農(nóng)業(yè)部出臺《關于加快推進現(xiàn)代植物保護體系建設的意見》，提出鼓勵有條件地區(qū)發(fā)展無人機防治病蟲害。據(jù)中國農(nóng)機流通協(xié)會的調查顯示，農(nóng)機合作組織、種糧大戶、家庭農(nóng)場、農(nóng)民合作社在消費主體中的比重正以15%的年均速度快速增長，新型農(nóng)業(yè)主體的崛起，以及新形勢下農(nóng)資市場的一系列變革，都在為我國農(nóng)用飛機作業(yè)的發(fā)展提供了充足的有利條件。率及規(guī)避農(nóng)藥中毒，促植保無人機替代人工作業(yè)。中國作為農(nóng)業(yè)大國，擁有18 億畝基本農(nóng)田，每年需大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，而我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)
有10 萬之眾，致死率約20%。農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無統(tǒng)計，若統(tǒng)計在內，人數(shù)料將大幅上升。所以人工噴灑農(nóng)藥對作業(yè)人員的危害性很大且效率低下。相反，植保無人機作業(yè)高度低，飄移少，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果高，可遠距離遙控操作，噴灑作業(yè)人員避免了接近農(nóng)藥的危險，噴灑作業(yè)安全。當前美國、日本等國家已廣泛使用無人機進行植保，在我國隨著農(nóng)業(yè)植保無人機技術的進一步成熟，性能將進一步提高且成本下降，預計人工替代動力更強。隨著家庭農(nóng)場、土地流轉、服務組織的升溫，給農(nóng)用無人機的發(fā)展帶來了的機遇，農(nóng)用無人機正在成為農(nóng)機行業(yè)新的亮點和熱點，但在農(nóng)業(yè)實際作業(yè)中還面臨很多亟待解決的問題。據(jù)參加展會同期舉辦的農(nóng)用航空發(fā)展研討會的專家預計，2015年，農(nóng)用航空器國內需求量將達到2000
臺，到2020年不低于10000臺，發(fā)展前景廣闊，市場潛力巨大。預計未來10~20年，無人機植保比重將持續(xù)替代，市場規(guī)模將持續(xù)膨脹發(fā)展。
5農(nóng)用植保無人機的技術對比分析
1）單旋翼植保無人機的特點旋翼大，飛行穩(wěn)定，抗風條件好，風場穩(wěn)定，霧化效果好，下旋風力大，穿透力強，農(nóng)藥可以打到農(nóng)作物的根莖部位。核心部件為進口電機，構件為航空鋁材，碳纖材料，結實耐用，性能穩(wěn)定飛行植保作業(yè)歷時2年多，連續(xù)植保10萬畝/次以上，無重大故障，飛行駕駛簡便易學，穩(wěn)定智能的飛控系統(tǒng)，傻瓜式的操作模式經(jīng)過簡單培訓就可上手。
2）多旋翼植保無人機的特點技術門檻低造價相對便宜能垂直起降、空中懸停航模級別的國產(chǎn)電機和配件抗風性能差
由于多旋翼無人機，旋翼較小，旋轉方向兩兩相反，導致風場散亂，風場覆蓋范圍小，所以為加大噴灑面積，會把噴桿加長（噴桿總長超過旋翼直徑），由于空氣動力原因，在作業(yè)時會左右搖擺，導致飛行不穩(wěn)定，作業(yè)難度加大，增加摔機的風險。
3）燃油動力無人機的特點載荷大，15-120L都可以航時長，單架次作業(yè)范圍大燃料易于獲得，采用汽油混合物做燃料使用不方便，維護保養(yǎng)成本高（同汽車發(fā)動機）低價發(fā)動機均為兩沖程航模發(fā)動機，壽命短，發(fā)動機磨損大，多飛行200小時左右需更換發(fā)動機農(nóng)業(yè)植保作業(yè)為低空低速飛行，低價發(fā)動機均為風冷，冷卻問題無法解決，一個架次飛完，發(fā)動機溫度太高，無法再次起飛，嚴重影響植保作業(yè)效率實際飛行中，操控相對麻煩，飛行前的檢驗程序很多，摔機率非常高，達到50%以上。噪音大，由于燃料是采用汽油和機油混合，不*燃燒的廢油會噴灑到農(nóng)作
物上，造成農(nóng)作物污染。售價高，大功率植保無人機一般售價在30-200萬整體維護較難，因采用汽油機做動力，其故障率高于電機
4）電動植保無人機的特點環(huán)保，無廢氣，不造成農(nóng)田污染易于操作和維護，一般7天就可操作自如售價相對較低，普及化程度高電機壽命可達上萬小時載荷小，載荷范圍5-15L
航時短、單架次作業(yè)時間一般10-30分鐘，作業(yè)面積10-50畝/架次采用鋰電作為動力電源，外場作業(yè)需要及時為電池充電由此可見，單旋翼電動植保無人機更適用于植保作業(yè)，它具備其他多種技術優(yōu)勢，市場總是優(yōu)勝劣汰的，單旋翼無人機是無人機技術發(fā)展的趨勢，整個無人機的植保作業(yè)。
6技術趨勢
無人機和傳統(tǒng)的航空制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈一樣，產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及產(chǎn)業(yè)眾多，從航空機載武器裝備、機身復合材料、飛行器操縱控制、發(fā)射回收裝置、無人機整機等到無人機的應用（包括軍用和民用）。多旋翼無人機進入商業(yè)領域的后一塊拼圖是導航飛行控制系統(tǒng)的成熟化。多旋翼機是不穩(wěn)定系統(tǒng)且不能完整驅動，良好的導航飛控技術對多旋翼機性能的
穩(wěn)定至關重要。目前國內外具備導航飛控系統(tǒng)研發(fā)能力的企業(yè)只有少數(shù)幾家，該技術資源構成較高的競爭壁壘。同時多旋翼機的一個重要趨勢是載荷的持續(xù)提高，這使得多旋翼機能進入到農(nóng)業(yè)植保、遙感等領域，進一步難打開市場空間。單旋翼無人機植保作業(yè)風場穩(wěn)定，霧化效果好，下旋風力大，穿透力強，穩(wěn)定性更好，載荷達16L，需要的航電技術及電機都要更優(yōu)，對核心電機要求更高，對單旋翼無人機企業(yè)要求更高，具有穩(wěn)定智能的飛控系統(tǒng)，傻瓜式的操作模式無人機更適用于整個行業(yè)的需求。植保無人機具有作業(yè)高度低，飄移少，可空中懸停，無需專用起降機場，旋
翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果高，遠距離遙控操作，噴灑作業(yè)人員避免了暴露于農(nóng)藥的危險，提高了噴灑作業(yè)安全性等諸多優(yōu)點。另外，電動無人直升機噴灑技術采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約
50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量，這將很大程度的降低資源成本。電動無人機與油動的相比，整體尺寸小，重量輕，折舊率更低、單位作業(yè)人工成本不高、易保養(yǎng)。農(nóng)用單旋翼無人機具有施肥施藥度和作業(yè)效率高、利于規(guī)?；a(chǎn)，體積小巧、方便轉場和運輸，適用性好、不受地形條件限制，安全性高、有效避免駕駛人員傷亡等優(yōu)勢，
逐漸代替了早期的固定翼飛機和多旋翼飛機，成為農(nóng)業(yè)植保領域研究和應用的熱門機型。
參考資料
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