中国农业航空植保产业将迎来爆发期,发展之路如何走?
中国农业航空植保产业将迎来爆发期,发展之路如何走?
植保资讯
2018-08-21 08:44
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2018-08-21 08:44
中国农业航空植保产业将迎来爆发期,发展之路如何走?


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。


与美国等农业航空发达的国家相比,中国的农业航空产业尚处于起步阶段,潜力巨大。比照国外成熟的农业航空产业发展规律和规模,我们预测,中国农业航空产业即将迎来爆发性增长时期,未来直接拉动新增机型投入将达到数百亿元以上。


要促进中国农业航空产业的健康、有序和高速发展,需有相应的产业技术创新发展战略做支撑。上一期栏目中,我们剖析了制约中国农业航空植保产业发展的主要制约因素。今天,我们将针对这些问题与挑战,尝试提出一些有助推进产业发展的战略和对策建议,与大家交流探讨。主要包括以下三个大的方面:

 


多机型、多作业方式并举,提高航空植保作业的适应性


有人驾驶与无人驾驶两种农业航空作业方式各有优缺点。


有人驾驶方式与无人驾驶旋翼机相比,具有载液量较大、喷洒作业效率高等优点,适用于连片大面积农田病虫害防治、卫生防疫消杀等作业。但也存在很多缺点,比如作业高度高,雾滴飘移控制难度大、易飘离靶标区造成污染;易受起降场地、使用地点和时间等限制;绝大部分飞机使用的都是专用航空燃油,农业航空作业时加油不方便,同时又提高了作业成本。


此外,超低空飞行所带来的安全威胁也是采取有人驾驶作业方式需要注意的因素。为了获得较佳的防飘移效果,农业喷洒的作业高度通常为 3~20 m,飞行员可处置的时间短,低空气象条件(能见度、低空风切变等)影响大,易引发安全事故,据统计,超低空飞行中撞障碍物、撞地事故占整个民航事故总数的 80%。



小型农用无人机虽然载荷量和滞空时间与有人驾驶飞机相比少,但具有以下突出的优势:


1) 作业高度低(部分机型可贴作物冠层飞行),飘移少,对环境的污染小;


2) 可空中悬停,与 RTK 系统配合可实现较高精度的位置定位;旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,提高防治效果;


3) 不需要专用机场和驾驶员、受农田四周电线杆、防护林等限制性条件的影响小;


4) 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,减少了往返机场的飞行时间及燃料消耗;


5) 作业机组人员相对较少,运行成本低、灵活性高、在非管制空域可随时起降;


6) 此外,无人机飞手的培养要比飞行员的培养成本低得多。


因此,小型农用无人机可弥补现有有人驾驶农业航空的不足,在中国现代农业发展中具有重大需求。



值得一提的是,除了耕地,中国仍有大量土地(林地、荒原) 需要用到农用飞机,包括人工降雨、防止荒漠化的飞播种草、种树等。农业航空对这些地区来说,产生的不仅是经济效益,更重要的是生态效益、社会效益。


结合中国农业的特点,中国农业航空的发展应因地制宜,走“多机型、多作业方式并举”的道路,根据各地区的实际情况选择适宜机型: 例如东北、新疆等视野开阔的大面积、大农垦地区,既可采用有人驾驶固定翼飞机作业,也可采用载重量相对大、效率高的旋翼植保无人机; 而在南方丘陵、地形复杂的小地块区域宜采用小型植保无人机作业,以此提高中国航空植保作业的适应性。

 


加大资金投入,加强配套核心科学技术的攻关


1、农业航空喷施主要剂型的筛选与评价


--研究适合航空植保飞行平台的农药药液性质,筛选可用于航空植保的农药剂型。


--研究航空施药条件下,农药制剂对主要粮食作物的生理影响与生物防治效果,针对主要粮食作物病虫害防治要求,筛选可用于航空植保的杀虫剂、除菌剂、生长调节剂等。


--研究航空施药条件下,农药雾滴沉降、黏附、铺展规律,筛选可以减少雾滴蒸发、减少飘失、促进农药雾滴黏附与铺展的航空植保喷雾助剂。

 


2、航空喷施作业技术参数的选择与优化


--根据中国现有农用飞机的机型,包括有人驾驶、无人驾驶(单旋翼和多旋翼、油动力和电池动力等)飞机的不同机型,分析航空喷施作业时在不同气象条件下(包括喷雾作业时不同时间段气流变化、温度变化等),农药雾滴在空中飘移、蒸发、沉降的规律;研究飞行高度和飞行速度及旋翼风场对雾滴的沉积与飘移的影响规律;制定不同机型喷施作业的雾滴沉积和飘移检测标准。


--通过室内风洞试验与田间验证方法,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选择与优化,包括: 作业压力、喷雾量、雾滴粒径、雾滴分布性能,以及飞行高度、飞行速度、航线规划与导航控制方式等。


--考核航空平台田间作业可靠性与连续工作能力,优化田间喷施作业速度、喷施量;优化航空平台施药载荷与续航能力,提高能效比,优化田间作业效率。


--针对不同作物的生长特性与病虫害发生规律,确定不同防治时期、不同病虫害航空喷施方案与喷施要求,确定作业参数范围,制定与不同作物、不同病虫害、不同机型配套的喷施作业技术规范。

 


3、无人机自主飞行控制系统的选择与优化


--研究高精度飞行姿态及导航定位传感器,融合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行高稳定性自动驾驶控制技术,提高飞行控制精度,保证无人机超低空飞行作业时的稳定性。


--完善无人机的失控保护措施,包括开发具有失控保护、故障自检测、报警功能的飞控系统,实时跟踪监视各类参数,排除安全隐患,提高无人机平台低空飞行的安全性。


--开发适用于微小型无人机的机载地面高程三维信息测量系统,结合三维地理信息系统,融合 GPS、GIS 技术开发面向复杂农田作业环境的微小型无人机路径规划优化算法,实现无人机按照预定航路自主飞行作业,实现“傻瓜式”操控,降低操作难度。


--减轻整机质量,同时提高有效载荷和动力部件的使用寿命是当前微小型农用无人机应用中的挑战之一。应重点解决轻量化与寿命之间的矛盾,使发动机及动力电池的使用寿命进一步得到提高,降低整体使用成本。

 

4、航空喷施装备关键部件的设计与优化


--开发雾滴谱窄、低飘移的航空专用可控雾化系列喷嘴。


--开发农业航空植保超低容量施药技术, 主要包括可控雾滴雾化技术研究与装置开发、雾流高效充电技术研发等,提高药液在靶标的附着率。


--开发质量轻、强度高、耐腐蚀、方便吊挂、防药液浪涌、空气阻力小的流线型药箱及喷雾系统;开发体积小、质量轻、自吸力强、运转平稳可靠的航空施药系列化轻型隔膜泵。


 


出台有针对性的政策,加强管理和规范


1)随着中国农业现代化步伐的加快,对农业航空的需求日益旺盛,要确保中国农业航空快速健康地发展,宏观政策与管理扶持是首要问题,需要新的思路和具体措施来推动。因此,必须尽早明确一个跨部门的农业航空管理机构,对中国农业航空产业加强管理和规范。


2)做好产业大发展的规划和准备,做好推进农业航空应用技术的规划,尽早制定中国农业航空飞行器及作业机具的制造标准、鉴定标准、作业标准、质量检测认证标准等,形成农业航空飞行器及作业机具的准入制度,禁止未达标的飞行器或机具进行航空植保作业,避免造成环境污染等安全事故。此外,在国家进行农田基本建设规划和改造时,将农业航空作业纳入考虑,最大限度减少防风林、电力电信布线等对农业航空应用的影响。


3)加大政策引导和扶持力度,将中国农业航空飞行器及配套机具纳入购机补贴目录,包括出台相关政策用于购买飞行器及机具、机场建设与使用费、农业航空燃油、建立专业化服务组织等方面的补贴和税收减免等优惠。

 

4)加强中国农业航空技术的宣传、推广示范、技术指导等服务机制的构建,完善与农业航空作业所配套的租赁、培训、维修、保险及推广、融资等社会化服务体系。


5)加强产业内部的联合,充分发挥全国农业航空应用技术产业联盟和全国农业航空应用技术协会的作用,进一步加强农业航空应用技术的交流。通过交流,使承担技术研发的科研院校、负责生产的生产厂家和用户之间保持紧密联系,更好地促进产业发展。

 


从世界范围来看,与美国等农业航空发达的国家相比,中国农业航空产业是一个尚未真正启动的大产业。目前,中国农业航空业产业链还很不完善,很多领域尚处于空白或刚起步阶段。


随着农业航空核心科学技术和应用的进步,相关政策法规制度、人才培养体系、服务体系及配套基础设施建设的不断完善,中国农业航空产业将逐步进入健康、有序和高速发展的轨道,有利于实现农业病虫害统防统治,实现精准作业,极大地提速中国现代农业的进程。