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中国航空植保无人机规范规范方针
来源:http://www.globalleatherweb.com 责任编辑: 更新日期:2018-04-17 19:46

  中国航空植保无人机规范规范方针

摘要:农业航空是现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一。该文在剖析我国农业现代化建造中对航空植保技能的需求及国内外航空植保开展现状的根底上,对我国航空植保工业体系进行了深化剖析。指出了制约我国农业航空植保工业开展的首要问题,包含现有农业航空方针法规体系不完善、配套中心科学技能研讨短少、专业部队人才匮乏、社会化效劳体系不健全、与农业航空相习惯的农田作业环境根底建造被疏忽、准则上短少支撑农业航空开展的公益性组织等。并从进步航空植保作业习惯性的多机型多作业办法、加大资金投入增强配套中心科学技能的攻关、以及出台有针对性的方针加强办理和规范等方面提出了大力推动我国农业航空植保工业快速健康开展的战略及对策主张。最终对未来个五年计划内我国对航空植保技能的需求状况进行了猜测。剖析猜测标明,我国农业航空工业是一个没有真实发动的大工业,未来我国农业航空商场的需求将会有爆发性添加,拉动新增机型投入将到达465亿元以上。跟着相关准则及配套中心技能的不断完善,我国农业航空工业必将得到健康、有序和高速开展,有利于完结农业病虫害统防控制,完结精准作业,极大地提速我国现代农业的进程。

  

引 言

  

保证粮食安全是我国的基本国策。但是,在当时我国粮食作物出产过程中,植保仍以手艺、半机械化操作为主,据计算,我国现在运用的植保机械以手动和小型机(电)动喷雾机为主,其间手动施药药械、担负式机动药械别离占国内植保机械保有量的93.07%和5.53%,拖拉机悬挂式植保机械约占0.57%,植保作业投入的劳力多、劳作强度大,施药人员中毒事件时有发作。据报导,广东省部分区域每天200元已请不到人工施药。现在国内农药用量越来越大,作业本钱高,且糟蹋严峻,资源有用利用率低下,作物产值和质量难以得到保证,一起带来严峻的水土资源污染、生态体系失衡、农产品质量下降等问题,无法习惯现代农业开展的要求。

  

据计算,我国每年因防治不及时,病虫害构成的粮食作物产值丢失达10%以上。农用飞机航空作业效益高,以无人驾驭直升机航空喷施作业为例,归纳作业本钱及收益比照剖析成果显现(微小型无人飞机的运用寿数按5a计,机动喷雾机与手动喷雾器按3a计),选用25kg有用载荷的单旋翼油动力无人机和15kg有用载荷的单旋翼电动无人机进行喷施作业的年度收益别离是机动喷雾机的33倍和25倍,是人工手动喷雾(不核算人工本钱)的133倍和93倍(来源于作者依据出产实践数据的计算);农用飞机航空作业速度快、突击才能强、防控作用好,飞机飞翔发作的下降气流吹动叶片,能使叶片正反面均能着药,防治作用比较人工与机械进步15%~35%,应对突发、爆发性病虫害的防控作用好;不受作物长势的约束,可处理作物成长中后期地上机械难以下田作业的问题,例如:作物成长至封行后走垄不明晰,特别是关于玉米等高秆作物,玉米大喇叭口期高度一般都在1.2 m以上,与拖拉机配套的一般悬挂式、牵引式喷杆喷雾机难以进入进行杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及催熟脱叶剂、增糖剂、叶面肥料等喷洒作业,尤其在丘陵山区交通不便、人烟稀少或内涝严峻的区域,地上机械难以进入作业,航空作业可很好地处理这一难题。此外,与田间作业比较,飞机航空作业还有劳作用工少、作业本钱低、不会留下辙印和损害作物、不损坏土壤物理结构、不影响作物后期成长等特色,据计算报导,飞机航空作业与地上机械作业比较,每公顷可削减作物损害及其他开销(油料、用水、用工、修理、折旧等)约105元。

  

我国是一个农业大国,开展高效、安全的现代生态农业是我国农业现代化建造的重要方针。因而,作为现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一,农业航空在我国现代农业开展中具有严重需求。

  

运用农业航空植保技能对进步我国农作物病虫害防治机械化水平,实施统防控制的专业化效劳,进步农业资源的利用率,增强突发性大面积病虫害防控才能,缓解乡村劳作力短少,增强农业抗危险才能,保证国家粮食安全、生态安全,完结农业可持续开展具有十分重要的含义。

  

本文拟在剖析现代农业对航空植保技能的需求及国内外航空植保开展现状的根底上,对我国航空植保工业体系进行剖析,猜测未来3个五年计划内我国对航空植保技能的需求状况,提出大力推动我国农业航空植保工业快速健康开展的战略及对策主张。

  

1 国内外农业航空工业开展现状

  

1.1 国外的开展现状

  

从国际规模来看,农业航空较兴旺的国家首要有美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西、日本、韩国等国家。

  

美国是农业航空运用技能最老练的国家之一,已构成较完善的农业航空工业体系,据计算,美国农业航空对农业的直接贡献率为15%以上。现在美国有农用航空相关企业2000多家,已成立国家农业航空协会(National Agricultural Aviation Association, NAAA)和近40个州级农业航空协会,NAAA有来自于46个州的会员1800个。全国现在在用农用飞机4000多架(共有机型20多种,以有人驾驭固定翼飞机为主,约占88%),在册的农用飞机驾驭员3200多名,年处理40%以上的耕地上积,全美65%的化学农药选用飞机作业完结喷洒,其间水稻施药作业100%选用航空作业办法(此前,美国因农业劳作人工本钱太高,一度抛弃国内的水稻栽培,大米悉数进口。后来运用了航空作业,到20世纪70年代晚期,一跃而成为国际上首要的稻米出口国之一)。

  

国家大力扶持农业航空工业的开展是美国农业航空兴旺的重要原因之一。美国从上世纪70年代就开端研讨航空喷施作业技能参数的优化模型,用户输入喷嘴、药液、飞机类型、气候要素等,经过对内部数据库调用,即可猜测可能发作的飘移、雾滴的运动和地上堆积办法等。美国国会经过了豁免农用飞机每次起降100美元的机场运用费的计划,2014年白宫的预算中估计持续投入73亿美元支撑该计划,以下降农业航空作业的本钱;在NAAA的推动下,自2002年以来已投入约700万美元用于农业航空技能研制,参议院已经过计划将持续大力支撑开发更高效、运用本钱更低的农业航空相关技能。

  

俄罗斯地广人稀,具有数目巨大的农用飞机作业部队,数量高达1.1万架,作业机型以有人驾驭固定翼飞机为主,年处理耕地上积约占总耕地上积35%以上。澳大利亚、加拿大、巴西农业航空的开展办法与美国相似,现在首要机型为有人驾驭的固定翼飞机和旋翼直升机。加拿大农业航空协会(Canada Agricultural Aviation Association, CAAA)现在共有会员169个;巴西作为开展我国家,在国家方针的扶持下,包含农业航空在内的通用航空开展迅速,中国移动。农业航空协会(Brazilian National Agricultural Aviation Association, SINDAG)现在共有单位会员143个,到2008年3月,巴西注册农用飞机约1050架。

  

日本农人户均耕地上积较小,地势多山,耕地上积较小,不合适有人驾驭固定翼飞机作业,因而日本农业航空以直升机为主。日本是最早将微小型农用无人机用于农业出产的国家之一,1990年,日本山叶公司推出国际第一架首要用于喷洒农药的无人机,无人机在农林业方面的运用开展迅速,日本农用无人机航空协会(Japan Unmanned Aerial Vehicle Association, JUAV)现在共有单位会员11个。据日本农林水产省计算,截止到2010年10月底,挂号在册的微小型农用无人机保有量为2346架,无人飞机控制手14163人,防治面积96.3万hm2,占航空作业38%,从2004年开端,水稻出产中微小型农用无人直升机的用量已超越有人驾驭直升机。日本现在用于农林业方面的无人直升机以YAMAHA RMAX系列为主,该机被誉为“空中机器人”,植保作业功率为7~10 hm2/h,首要用于耕种、耕耘、上肥、喷洒农药、病虫害防治等作业。现在,选用微小型农用无人机进行农业出产已成为日本农业开展的重要趋势之一。

  

韩国于2003年初次引入直升机用于农业航空作业,农业航空作业面积逐年添加,到2010年,全国共有农用直升机121架(其间农用无人机101架,年植保作业面积43460 hm2;有人驾驭直升机20架,年植保作业面积55200 hm2),约80%的飞机归当地的农协一切。韩国农林水产食品部和农协中心会计划2013年飞机数量增至500架。

  

综上所述,农业航空技能是上述国家农业出产的重要组成部分,在农业出产中的运用比重不断加大。依据农田飞翔作业环境的合适程度,国外农业航空大致分为有人驾驭和无人驾驭2种作业办法。在美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西等户均耕地上积较大的国家,遍及选用有人驾驭固定翼飞机作业,而在日本、韩国等户均耕地上积较小的国家,微小型无人机用于航空植保作业的办法正越来越被广阔农户选用。

  

1.2 国内的开展现状

  

1951年5月,应广州市政府的要求,我国民航广州办理处派出一架C-46型飞机,接连2d在广州市上空执行了41架次的灭蚊蝇飞翔使命,揭开了我国农业航空开展的前奏。

  

经过几十年的开展,我国农业航空作业量逐年添加,至2012年,我国农林业航空年作业量约为31900 h。现在,我国农林业航空作业,以有人驾驭固定冀飞机和直升机为主,作业面积约为200多万hm2,无人直升机用于航空植保作业正逐渐鼓起,但仍处起步阶段。

  

1973年至2012年我国通用航空及农业航空作业量状况如图1所示。从图中能够看出,自1973年以来,我国农业航空年作业量基本上在20000~30000 h上下动摇,增幅不明显;我国通用航空起源于农业航空,1979年曾经,农业航空在通用航空中占有很大份额,农业航空飞翔作业时刻简直等同于通用航空,但是,跟着我国改革敞开的进一步深化,通用航空得到了长足开展,农业航空在通用航空中所占份额却越来越小,到2012年农业航空所占份额已降至6.2%左右。

  

我国农业航空作业时刻在通用航空总飞翔时刻中所占份额正逐年下降,作为现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一,我国农业航空的开展水平明显与我国的经济开展及现代农业建造的需求极不相等。

  

2 制约我国农业航空植保工业开展的首要问题剖析

  

我国农业航空的运用水平缓国外比较距离较大,一方面是我国的农用飞机数量少(仅占国际农用飞机总数的0.13%左右),农业航空年处理耕地上积小(约占总耕地上积的1.70%);另一方面是农业航空配套技能及方针体系不完善,影响了农业航空工业的快速开展。制约我国农业航空植保工业开展的首要问题包含:

  

农业航空方针法规体系不完善,短少具体的开展战略规划

  

农业航空作业涉及到民航、农机、植保、质检等多个部分,现在存在监管部分不清晰的问题。尽管我国于2010年出台了1000 m以下低空空域将逐渐对民用范畴敞开的方针,对农业航空的开展具有必定的推动作用。但我国对农业航空的办理仍沿袭现有民用航空规范,民航法规体系中的相关条款存在针对性不强、结合不严密等问题。短少完善、规范的技能规范及作业规程;农业航空飞翔作业申报批阅手续杂乱,不光进步了农业航空作业本钱,还延误了最佳作业机遇,乃至导致作业失利;至今没有专门出台旨在推动、促进农业航空工业快速开展的国家方针,对农用飞机的收购、机场的运用、农用飞机燃油补助等没有相应的扶持方针。在国家层面、职业界以及职业间短少支撑农业航空的全体开展战略规划。

  

农业航空配套中心科学技能研讨短少

  

通用航空丙类作业首要包含飞机耕种、空中上肥、空中喷洒植物成长调节剂、空中喷施除草剂、飞机防治病虫害、空中遥感等项目,依据我国民航局计算年报,到2010年末,我国具有丙类作业运营答应的61家通用航空企业的飞机总数约400架,其间一些机型(例如我国自主研制的Y-5、Y-11约160架)已停产,进入了挑选阶段,但现在仍是我国农业航空的主力机型,超期服役。

  

农用飞机制作及配套的喷施技能等根底科学研讨、中心技能研制滞后,机型偏少,更新才能短少,产能短少,无法构成规划效益,导致价格、维护本钱偏高,而本钱又影响到出售,导致需求削减,反过来影响到出产规划,由此构成恶性循环。此外,配套的喷施设备功用差,喷出的雾滴谱宽,对靶性差,进而无法显示农业航空植保技能的优势。现在亟需处理的中心要害技能首要包含:

  

①农业航空喷施专用剂型短少:航空植保运用的农药剂型及助剂的要求与地上机械施药有很大的不同,现在我国还短少与航空植保作业中选用的有人直升机、单轴和多轴无人机配套的农药制剂相关技能规范,短少运用于无人机航空喷施中农药药液的表面张力、黏度、农药有用成份含量、剂型等的点评规范,短少航空施药条件下,对农药药效与作物生理影响的室内、室外检测规范。现有作业大多凭经历或参阅地上喷雾断定剂量和配备办法,往往因为用量或配备不科学影响了作业质量,对环境构成较大的负面影响。

  

②短少完善的航空喷施作业技能规范:我国选用航空喷施作业的时刻较晚,大多选用有人驾驭的固定翼飞机进行航空植保作业,关于旋翼直升机,特别是单轴和多轴微小型农用无人机等机型喷施作业的相关技能参数短少体系深化的研讨,没有构成一套科学完善的判别规范和对不同作物、不同喷施剂型进行航空喷施时的作业机遇、作业环境(温度、湿度、风速)、飞翔高度、飞翔速度、航线规划与导航控制等参数的优化挑选,以及满意喷施作业要求所需求的堆积量、雾滴粒径、雾滴堆积散布密度、农药浓度等作业目标。

  

③短少高安稳、高牢靠性的农用无人机自主飞翔控制体系:尽管现在有人驾驭农用飞机的控制技能已较老练,但在微小型农用无人机方面,在低空飞翔时,因为农田作物冠层结构而构成的杂乱地效,对气压高度计的影响很大,飞翔的安稳性难以保证,现在仍短少合适杂乱农田环境下(海拔不同、地理方位不同、作物品种不同)作业的微小型农用无人机的高安稳、高牢靠性的自主飞翔控制体系,以习惯田间超视距、超低空、随时起降等特殊要求。

  

④短少高效轻量化的航空喷施配备要害部件:有用使命载荷量及续航时刻是农业航空作业飞机非常重要的两项目标,直接关系到航空作业的功率,因而,在航空喷施配备方面有必要满意轻量化、低量喷施、均匀喷施的要求。

  

农业航空专业部队人才匮乏

  

农业航空专业部队人才匮乏首先是由其“先天短少”引起的,农业航空执飞、机务等专业人员中,一部分一般来自其他航空范畴,这部分人才的运用本钱一般较高;另一部分来自国家招飞候补人员受训后取得,与航空运输工业比较,人员素质相对略低。农业航空公司限于经济效益和职业人才培育机制等原因,人才的后续培育比较滞后。国内寥寥无几的高校飞翔专业和训练组织,相关于全国农业航空规划来说,只能是无济于事。“先天的短少”加上“后天的营养不良”,农业航空专业部队人才成为航空业界人才资源最为瘠薄的地带。

  

农业航空社会化效劳体系不健全

  

因为农业航空在农业出产中的重要作用没有得到充沛凸显,我国与农业航空工业相配套的多种办法的社会化效劳组织,包含租借、中介、训练、机修以及推行、融资、稳妥等专业公司没有构成规划,单个企业对上述效劳的本钱开销的承受力不行,因而也短少大面积推行的力度。此外,我国尚短少满足合适于农业航空工业大开展的机场保证基地,也约束了农业航空事业的开展。

  

对农业航空知道短少,与农业航空相习惯的农田作业环境根底建造被疏忽,在准则上短少对农业航空的公益性组织

  

长期以来人们常常以为农业航空作业技能性强、价格高,农业出产中用不起飞机,对农业航空作业的全体高效益和低本钱知道短少,构成农业航空的商场需求滞后,许多人仍处于傍观状况。此外,涣散运营的出产办法,构成地块小而涣散,与农业航空规划化作业的办法不相契合。并且,各地在进行农田规划时,短少大规划的集约化运营组织,防风林、电力电信布线等未将农业航空作业归入考虑,对农用飞机的作业安全也构成了极大的要挟。

  

3 大力推动我国航空植保工业快速开展的对策主张

  

3.1 多机型、多作业办法并重,进步航空植保作业的习惯性

  

有人驾驭与无人驾驭两种农业航空作业办法各有优缺陷。有人驾驭办法与无人驾驭旋翼机比较,具有载液量较大、喷洒作业功率高级长处,适用于连片大面积农田病虫害防治、卫生防疫消杀等作业,但也存在作业高度高,雾滴飘移控制难度大、易飘离靶标区构成污染等缺陷,且易受起降场所、运用地址和时刻等约束,并且绝大部分飞机运用的都是专用航空燃油,农业航空作业时加油不便利,一起又进步了作业本钱。此外,超低空飞翔所带来的安全要挟也是有人驾驭作业办法另一值得考虑的要素。为了取得较佳的防飘移作用,农业喷洒的作业高度一般为3~20 m,飞翔员可处置的时刻短,低空气候条件(能见度、低空风切变等)影响大,易引发安全事端,据计算,超低空飞翔中撞障碍物、撞地事端占整个民航事端总数的80%。

  

微小型农用无人机尽管载荷量和滞空时刻与有人驾驭飞机比较少,但具有作业高度低(部分机型可贴作物冠层飞翔),飘移少,对环境的污染小;可空中悬停,与GPS体系合作可完结较高精度的方位定位;旋翼发作的向下气流有助于添加雾流对作物的穿透性,进步防治作用;不需求专用机场和驾驭员、受农田四周电线杆、防护林等约束性条件的影响小;进行植保作业时可在田间地头起降、维护保养、加油、加注药液,削减了往复机场的飞翔时刻及燃料耗费;作业机组人员相对较少,工作本钱低、灵活性高、在非控制空域可随时起降,此外,无人机飞控手的培育要比飞翔员的培育本钱低得多,因而,微小型农用无人机可补偿现有有人驾驭农业航空的短少,在我国现代农业开展中具有严重需求。公司简介

  

结合我国农业的特色,我国农业航空的开展应量体裁衣,走“多机型、多作业办法并重”的路途,依据各区域的实际状况挑选合适机型:例如东北、新疆等视界开阔的大面积、大农垦区域,宜选用有人驾驭固定翼飞机作业;而在南边丘陵、地势杂乱的小地块区域宜选用小型农用无人机作业,以此进步我国航空植保作业的习惯性。

  

3.2 加大资金投入,加强配套中心科学技能的攻关

  

3.2.1 农业航空喷施首要剂型的挑选与点评

  

研讨合适航空植保飞翔渠道的农药药液性质,挑选可用于航空植保的农药剂型。

  

研讨航空施药条件下,企业招聘农药制剂对首要粮食作物的生理影响与生物防治作用,针对首要粮食作物病虫害防治要求,挑选可用于航空植保的杀虫剂、除菌剂、成长调节剂等。

  

研讨航空施药条件下,农药雾滴沉降、黏附、铺展规则,挑选能够削减雾滴蒸腾、削减飘失、促进农药雾滴黏附与铺展的航空植保喷雾助剂。

  

3.2.2 航空喷施作业技能参数的挑选与优化

  

依据我国现有农用飞机的机型,包含有人驾驭、无人驾驭(单旋翼和多旋翼、油动力和电池动力等)飞机的不同机型,剖析航空喷施作业时在不同气候条件下(包含喷雾作业时不一起间段气流改变,温度改变等),农药雾滴在空中飘移、蒸腾、沉降规则;研讨飞翔高度和飞翔速度及旋翼风场对雾滴的堆积与飘移的影响规则;拟定不同机型喷施作业的雾滴堆积和飘移检测规范。

  

经过室内风洞试验与田间验证办法,优化航空作业参数,对适用于不同作物、不同病虫害防治的飞机作业参数进行挑选与优化,包含:作业压力、喷雾量、雾滴粒径、雾滴散布功用,以及飞翔高度、飞翔速度、航线规划与导航控制办法等。

  

查核航空渠道田间作业牢靠性与接连工作才能,优化田间喷施作业速度、喷施量;优化航空渠道施药载荷与续航才能,进步能效比,优化田间作业功率。

  

针对不同作物的成长特性与病虫害发作规则,断定不同防治时期、不同病虫害航空喷施计划与喷施要求,断定作业参数规模,拟定与不同作物、不同病虫害、不同机型配套的喷施作业技能规范。

  

3.2.3 无人机自主飞翔控制体系的挑选与优化

  

研讨高精度飞翔姿势及导航定位传感器,交融激光及声纳测距等传感器,消减地效的影响,开发无人机超低空飞翔高安稳性自动驾驭控制技能,进步飞翔控制精度,保证无人机超低空飞翔作业时的安稳性。

  

完善无人机的失控维护措施,包含开发具有失控维护、毛病自检测、报警功用的飞控体系,实时盯梢监督各类参数,扫除安全隐患,进步无人机渠道低空飞翔的安全性。

  

开发适用于微小型无人机的机载地上高程三维信息丈量体系,结合三维地理信息体系,交融GPS、GIS技能开发面向杂乱农田作业环境的微小型无人机途径规划优化算法,完结无人机依照预订航路自主飞翔作业;开发新式控制手柄,替代传统的人工总距、横滚、俯仰,航向8方向姿势操作,完结“推杆即走,拉杆即停”的操作办法,完结傻瓜化控制,下降操作难度。

  

减轻整机质量,一起进步有用载荷和动力部件的运用寿数是当时微小型农用无人机运用中的应战之一。应要点处理轻量化与寿数之间的对立,使发动机及动力电池的运用寿数进一步得到进步,下降全体运用本钱。

  

3.2.4 航空喷施配备要害部件的规划与优化

  

开发雾滴谱窄、低飘移的航空专用可控雾化系列喷嘴。

  

开发农业航空植保静电超低容量施药技能,首要包含可控雾滴雾化技能研讨与设备开发、雾流高效充电技能研制等,进步药液在靶标的附着率。

  

开发质量轻、强度高、耐腐蚀、便利吊挂、防药液浪涌、空气阻力小的流线型药箱及喷杆喷雾体系;开发体积小、质量轻、自吸力强、工作平稳牢靠的航空施药系列化轻型隔膜泵。

  

3.3 出台有针对性的方针,加强办理和规范

  

跟着我国农业现代化脚步的加速,对农业航空的需求日益旺盛,要保证我国农业航空快速健康地开展,宏观方针与办理扶持是首要问题,需求新的思路和具体措施来推动,因而,有必要尽早清晰一个跨部分的农业航空办理组织,对我国农业航空工业加强办理和规范。

  

做好工业大开展的规划和预备,做好推动农业航空运用技能的规划,尽早拟定我国农业航空飞翔器及作业机具的制作规范、判定规范、作业规范、质量检测认证规范等,构成农业航空飞翔器及作业机具的准入准则,制止未达标的飞翔器或机具进行航空植保作业,防止构成环境污染等安全事端。此外,在国家进行农田基本建造规划和改造时,将农业航空作业归入考虑,最大极限削减防风林、电力电信布线等对农业航空运用的影响。、

  

加大方针引导和扶持力度,将我国农业航空飞翔器及配套机具归入购机补助目录,包含出台相关方针用于购买飞翔器及机具、机场建造与运用费、农业。

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