植保無人機飛行作業(yè)服務(wù)項目背景及需求分析

第一節(jié)項目背景分析 1一、植保無人機的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀 1二、無人機植?，F(xiàn)狀 11三、制約農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題 18四、農(nóng)業(yè)植保無人機概念與分類 21五、農(nóng)業(yè)植保無人機的必要性和重要性 34第二節(jié)項目需求分析 37第一節(jié)項目背景分析一、植保無人機的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其中農(nóng)藥的使用在作物的種植和病害防治中占有重要地位。傳統(tǒng)農(nóng)藥施用主要以人工背負藥箱、手持噴桿噴霧為主，作業(yè)時間長，勞動強度大，而且噴藥量較大，容易導(dǎo)致用藥過量、成本增加及環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品污染。近幾年，我國農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代，在生產(chǎn)方式、生產(chǎn)技術(shù)、體制機制等方面不斷發(fā)展創(chuàng)新。我國農(nóng)業(yè)機械化在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的耕地、播種、田間管理、收割環(huán)節(jié)，均有大、中、小型農(nóng)業(yè)機械做保障，機械化程度較高，而農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域因其特殊性導(dǎo)致機械化程度低，基本處于人工和半機械化狀態(tài)，嚴重制約著農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)。在農(nóng)藥噴灑方面，高地隙自走式噴桿噴霧機、無人機技術(shù)逐漸發(fā)展應(yīng)用起來，但使用植保無人機施藥僅占1%。高地隙自走式噴桿噴霧機是大型農(nóng)業(yè)裝備之一，適用于水田、旱田作物和菜地的除草、殺蟲、滅菌等的噴灑作業(yè)，具有機械化自動化程度高、通過性好、施藥精準高效等優(yōu)點，但也存在一次性投入成本高、坡地易傾覆、作物碾壓損傷相對大等問題。另外，中國作為農(nóng)業(yè)大國，人口老齡化趨勢加劇，未來土地承包，種田大戶會越來越多，市場需求會更大。經(jīng)過多年的發(fā)展和推廣，植保無人機已經(jīng)有了比較切實可行的持久模式。（一）植保無人機的發(fā)展利用植保無人機進行飛防，日本和美國等發(fā)達國家涉及較早，產(chǎn)業(yè)體系相對成熟。從1987年日本Yamaha公司生產(chǎn)出世界上第一臺農(nóng)用植保無人機（R-50），已經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程。由于日本國土面積小，耕地面積小且分散，水稻地多，對無人機依賴性大，促使農(nóng)用無人機快速發(fā)展，已從1995年的307架增加到現(xiàn)在的2400多架，用于播種、監(jiān)測、施肥、噴藥等作業(yè)。美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)則以大農(nóng)場居多，經(jīng)營規(guī)模大，往往使用載重量更大、續(xù)航時間更長、工效比更高的有人機進行植保作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，目前美國農(nóng)用航空相關(guān)企業(yè)有2000多家，年處理40%以上的耕地面積，全美65%的化學(xué)農(nóng)藥采用飛機作業(yè)完成噴灑，其中水稻施藥作業(yè)100%采用航空作業(yè)方式，自2002年以來已投入約700萬美元用于農(nóng)業(yè)航空技術(shù)研發(fā)。此外，韓國、巴西、俄羅斯、加拿大等都已將無人機應(yīng)用于飛防作業(yè)。我國農(nóng)用無人機起步較晚，目前正處于快速發(fā)展的初期階段。2004年在科技部863計劃的支持下，農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機化所等開始無人機植保的研究和推廣。2007年開始植保無人機的產(chǎn)業(yè)化探索。2010年漢和航空制造出第一架植保無人機交付市場，正式揭開了中國植保無人機產(chǎn)業(yè)化的序幕。據(jù)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2017年底，全國植保無人機保有量達到14000多架，從事航空植保的服務(wù)組織已超過400家。植保無人機保有量雖全球第一，但短板仍然明顯，技術(shù)、體制尚不成熟，有些技術(shù)還待進一步研發(fā)，如適合無人機的劑型、沉降劑、軟件等。一些國外廠家如拜耳、陶氏、巴斯夫等都投入了一定的資源去研究相應(yīng)的領(lǐng)域，國內(nèi)的新安化工、諾普信、廣西田園生化等企業(yè)也有了自己的無人機隊伍，大疆、極飛等無人機企業(yè)也在研發(fā)相應(yīng)的技術(shù)。（二）植保無人機分類及特點1.按動力分類根據(jù)動力分類可分為電動植保無人機、油動植保無人機及油電混合無人機三種。電動植保無人機通常利用鋰電池作為動力源，它的特點是無人機構(gòu)造比較簡單，平時維護容易，對操作人員技能要求低；場地適應(yīng)能力強，展開迅速，輕便靈活；電動輸出功率不受含氧量影響，可在高原地區(qū)使用；電池可充電重復(fù)使用，成本低；震動小，成像質(zhì)量好。缺點是抗風(fēng)能力弱，續(xù)航能力不足，電池報廢后存在環(huán)境污染問題。市場價格一般在5～18萬元之間。油動植保無人機采用燃油作為動力源，其特點是燃料易取，載重大，續(xù)航能力強，具有較好的抗風(fēng)能力。但油動無人機自主飛行能力差，油門響應(yīng)速度慢，不易掌握，對飛行員操作水平要求高；控制精準度低；在高原性能不足；震動大。市場價一般在20萬元以上。油電混合型植保無人機動力來自發(fā)動機和電機，將前兩者結(jié)合互相彌補不足，具有很好的發(fā)展前景，但仍存在一些技術(shù)上問題需要解決，如需要對飛控算法有著較高的掌控，因為油機會因輸出功力變化而帶來延遲，需要電機來提供補充動力；油機動力和電機動力的配比問題，油動力大了姿態(tài)不平穩(wěn)，因為電機的轉(zhuǎn)速下升力衰減快，不成線性，而電動力大了就失去航時優(yōu)勢。2.按機型結(jié)構(gòu)分類根據(jù)機型結(jié)構(gòu)可分為固定翼植保無人機、單旋翼植保無人機和多旋翼植保無人機。固定翼植保無人機載量大、飛行速度快、作業(yè)效率高，作業(yè)時采用超低空飛行，具備簡易、安全的起降系統(tǒng)，可按照多種模式自動執(zhí)行飛行植保的任務(wù)。不過對作業(yè)區(qū)域地形條件要求較高，需要有較為寬敞的無障礙地用于起降，會受作業(yè)區(qū)域或周圍障礙物如電線、電桿、樹木等影響，引起飛行安全問題，并且無法實現(xiàn)懸停。單旋翼植保無人機是無人機初入農(nóng)業(yè)植保市場的嘗試選擇，其風(fēng)場穩(wěn)定，霧化效果好，向下風(fēng)場大，穿透力強，可以把藥打到作物根莖部，抗風(fēng)能力強。缺點是造價高，飛行操作員培訓(xùn)難，并且一旦發(fā)生炸機事故，單旋翼無人機造成的損害可能更大。多旋翼植保無人機采用對稱結(jié)構(gòu)的多個旋轉(zhuǎn)中心帶動旋翼產(chǎn)生風(fēng)力進行飛行作業(yè)，價格適中，操作方便，對操作人員培訓(xùn)快。但抗風(fēng)性弱，下旋風(fēng)場更弱，造成風(fēng)場散亂，風(fēng)場覆蓋范圍小，若加大噴灑面積把桿加長，會導(dǎo)致飛行不穩(wěn)，作業(yè)難度加大，增加摔機風(fēng)險，作業(yè)覆蓋半徑一般在300m之內(nèi)，單次作業(yè)時間在30min之內(nèi)，比較適合于田間小地塊。目前農(nóng)戶使用大多為多旋翼電動植保無人機，未來的趨勢及選擇要看無人機技術(shù)的進一步發(fā)展，需要更多探索與實踐。（三）植保無人機作業(yè)現(xiàn)狀1.適應(yīng)面廣植保無人機具有攜帶方便，使用優(yōu)勢突出，既能適應(yīng)不同地形又可滿足不同作物，而且不受作物種植模式的影響；植保無人機升降簡單，不要求有專用跑道，過去地面大型植保機械較為棘手的水田、山地、坡地、不平整田地等，大都可以用植保無人機進行飛防作業(yè)。針對一些作物的不同生長階段，無人機飛防作業(yè)也有很大優(yōu)勢。以甘蔗施藥為例，在生長前期利用拖拉機作業(yè)，會損傷部分甘蔗苗；在甘蔗生長后期施藥更為困難，拖拉機根本無法作業(yè)，而人工很難噴到甘蔗頂部且對人身健康存在巨大安全隱患，使用無人機噴灑則可以輕松解決這些問題。2.節(jié)水節(jié)藥，節(jié)能環(huán)保植保無人機為低空霧化噴灑，保證均勻噴施整個植株。常規(guī)每公頃農(nóng)藥用量450～600kg，而植保無人機飛防作業(yè)每畝地噴施專用農(nóng)藥15L左右即可達到防治效果，節(jié)省水資源，減少農(nóng)藥使用量，大幅度減少農(nóng)藥對環(huán)境的影響。3.效率高植保無人機噴灑效率約為人工噴灑效率的100倍，可在一定程度上解決當(dāng)今勞動力缺乏、勞動力成本高等問題。此外植保無人機飛防作業(yè)大多使用飛防專用藥劑，作物吸收率比傳統(tǒng)農(nóng)藥高得多，無人機飛行時產(chǎn)生的風(fēng)力甚至可以將一些細長葉片翻轉(zhuǎn)，使作物受藥均勻。4.安全性高植保飛防作業(yè)為遠程遙控操作，人距離農(nóng)藥相對較遠，減少了有毒農(nóng)藥對人體的傷害，還可以夜間作業(yè)，安全生產(chǎn)工作得到更大保障。（四）植保無人機應(yīng)用存在問題1.續(xù)航能力不足目前我國使用大多為電動植保無人機，配備電池平均續(xù)航能力為8～15分鐘左右，電池充300～400次左右就要報廢，成本較高。2.載重不足植保無人機載重一般為10～20kg，大面積作業(yè)需要不停地更換藥箱，直接影響到作業(yè)效率，從而影響到成本。3.飛防專用藥劑缺失無人機的飛防效果很大程度上與使用的藥劑有關(guān)，目前植保作業(yè)大多憑經(jīng)驗或參考地面噴霧確定劑量與配置方法，往往因為用量、配置不科學(xué)或缺乏助劑而影響作業(yè)質(zhì)量，導(dǎo)致藥劑利用率低、噴灑效果差甚至產(chǎn)生藥害。因此飛防專用藥劑、專用助劑是植保無人機發(fā)展普及的瓶頸，專用藥劑和助劑的研發(fā)是未來發(fā)展的另一重心。4.定位不精確進行飛防作業(yè)首先要熟悉田地的面積、形狀、有無障礙物等信息，目前的了解方法主要有兩種：第一種方法是通過公開發(fā)布的百度地圖、谷歌地圖等地圖數(shù)據(jù)，獲取目標區(qū)域的位置信息，這種方法的不足之處是通常會有幾十米的誤差，精準度不高，而且缺少障礙物信息；第二種方法是人工攜帶高精度差分GPS到植保農(nóng)田現(xiàn)場進行測量，獲得高精度的位置信息和障礙物信息，這種方法的缺陷是在作業(yè)前需大面積測繪，作業(yè)效率低且成本高。無人機定位不準會導(dǎo)致重噴、漏噴、誤噴等現(xiàn)象，精準作業(yè)是植保無人機的一個關(guān)鍵問題。（五）防治效果影響1.藥劑及助劑的選擇農(nóng)藥的成分、作用、產(chǎn)品質(zhì)量等直接影響防治效果。此外，普通農(nóng)藥制劑一般含有增稠劑等，直接將多種藥劑互配容易出現(xiàn)沉淀、結(jié)晶、絮凝等現(xiàn)象，導(dǎo)致噴頭堵塞，且配藥花費時間長，嚴重影響作業(yè)效率和效果。使用無人機飛防專用藥劑黏度小、流動性好，多種制劑產(chǎn)品桶混僅有微量沉淀出現(xiàn)，作業(yè)效率高。同時也要注意使用合適的施藥濃度和施藥量。除飛防專用藥劑的選取外，飛防專用助劑的添加也會影響防治效果。飛防助劑可以提高無人機施藥效果，如提高噴頭霧化效果、增加霧滴沉降速率、增強抗漂移能力等，降低農(nóng)藥使用量。常見的助劑種類有抗漂移劑、擴散劑、濕潤劑、蒸發(fā)抑制劑、吸收劑、安全劑等。2.飛行參數(shù)設(shè)置植保無人機飛行參數(shù)并不是隨意設(shè)置，其中高度、速度等要素都直接影響飛防的實際效果與效率。無人機飛行過低不僅噴灑范圍小，影響作業(yè)效率，而且容易與作物接觸發(fā)生事故，產(chǎn)生的風(fēng)力使作物發(fā)生倒伏；飛得越高，藥物越容易飄離和蒸發(fā)，落在作物上的藥劑就越少，建議飛機飛行高度1～25m。飛行速度原則上在保證安全和噴灑效果的前提下飛行速度越快，效率就越高，但是在實際作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)機身重量加上電池和藥劑總重量大，慣性也大，如果飛行過快，很難按照自己的想法控制飛機的飛行姿態(tài)，出現(xiàn)掉高、停止困難等現(xiàn)象，加大了飛機事故率（也有可能是飛控種類不同，停止方式不同），一般保證效率效果的話，建議把速度設(shè)定為4～6m/s即可。3.氣候環(huán)境的影響（1）風(fēng)力如果風(fēng)力較大會使無人機飛行不穩(wěn)，存在安全隱患，同時引起藥物飄移，因此建議在有風(fēng)的情況下，根據(jù)風(fēng)力大小來確定能否使用無人機以及無人機可以飛行的高度。（2）溫度溫度高時一方面可能使藥物空中蒸發(fā)或者藥物有效成分分解變質(zhì)，另一方面植物可能自身氣孔關(guān)閉，影響藥物吸收。同時由于無人機電池對溫度敏感，溫度過高或過低都會影響電池性能，無人機的作業(yè)溫度一般在20～30℃范圍內(nèi)最佳。（3）濕度由于無人機施藥濃度高，水量少，濕度影響相對大一些。目前無人機主要使用農(nóng)藥為水基化劑型，如果濕度降低，藥液就會有所流失，降低藥效；而對粉劑式農(nóng)藥，濕度低反而能增加對作物的附著性，從而提高藥效及利用率。在作業(yè)時可根據(jù)實際情況調(diào)整藥劑的種類和水量。（4）氣象無人機的飛行通常受天氣的限制。無人機有些零部件不防水，在雨天、霧天等建議禁飛，還有雷電、霧霾、下雪天等均不適合無人機作業(yè)。4.霧滴大小霧滴大小是無人機飛防作業(yè)中相對容易控制的重要參數(shù)，也是直接影響到植保無人機防治效果的關(guān)鍵因素之一。合理地控制霧滴粒徑大小，是用最少的藥量取得最好的防治效果，并減少環(huán)境污染的關(guān)鍵所在。在農(nóng)藥噴施過程中，粒徑大的霧滴易沉降，不易隨風(fēng)漂移或蒸發(fā)散失，但分布不均勻、附著能力差，容易因彈跳和滾落而造成藥液流失，大大降低了農(nóng)藥的防治效果，也污染了水土環(huán)境。霧滴粒徑小對于其在作物葉片表面的覆蓋密度和覆蓋均勻度遠優(yōu)于大霧滴，藥劑附著力好，作物容易吸收，利用率高，但受氣流、風(fēng)力、溫度等影響較大，易發(fā)生漂移和蒸發(fā)，要根據(jù)作物和病蟲害進行選擇。5.作物和病蟲害情況作物的種類、生長階段、高矮、密度，以及病蟲害的種類、生活習(xí)性、嚴重程度等，都對防治效果有影響。目前無人機更適合甘蔗、小麥、水稻、甜菜、玉米等大面積種植的作物，而不太適合果樹等相對立體且生長密集的作物，這就需要根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)畝用量、作業(yè)參數(shù)和用藥，也需要更專業(yè)的植保知識。（六）植保無人機的發(fā)展前景1.植保無人機飛防符合國家農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃當(dāng)前，我國的農(nóng)藥用量大，但農(nóng)藥利用率相對于發(fā)達國家來說還很低，大部分農(nóng)藥流失在土壤或水環(huán)境中，導(dǎo)致農(nóng)田環(huán)境污染日趨惡化，而國家提出了實現(xiàn)化肥農(nóng)藥零增加目標，因此無人機精準噴施技術(shù)正符合我國發(fā)展農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。國家出臺了一系列政策大力推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，利用植保無人機進行飛防作業(yè)已成為一種新型農(nóng)業(yè)技術(shù)，這幾年無人機數(shù)量及使用人數(shù)飛速上升，得到了很多地方政府的支持。從2017年開始，許多地方政府積極響應(yīng)國家政策，通過政府與無人機飛防公司或組織合作，由具備大面積作業(yè)能力的植保無人機飛防服務(wù)組織來對農(nóng)作物進行植保作業(yè)，其效果還是非常令人滿意的。2.我國農(nóng)田地形地貌及國情必然選擇植保無人機我國的植保無人機產(chǎn)業(yè)正起步發(fā)展，且發(fā)展迅速，展示出良好的前景。我國土地類型多樣，像丘陵、山地、水田、坡地等特殊農(nóng)田使用常規(guī)噴藥方式費時費力，效率不高，而且農(nóng)村人口人均擁有土地少，土地相對分散，農(nóng)村存在人口老齡化問題，青年勞動力逐漸減少，在農(nóng)業(yè)日益機械化的時代，農(nóng)業(yè)集約化程度提高，無人機飛防的使用更加符合我國當(dāng)下國情，因而具有不可估量的推廣前景。二、無人機植?，F(xiàn)狀農(nóng)業(yè)是立國之本，強國之基，是國家得以正常維持發(fā)展的根本保證。國家每年的中央一號文件都是以農(nóng)業(yè)為主題，充分體現(xiàn)了國家對農(nóng)業(yè)的重視程度。然而我國生態(tài)條件復(fù)雜，農(nóng)業(yè)耕作制度多樣，農(nóng)業(yè)有害生物多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示栓國農(nóng)作物有害生物超過1700種，包括蟲害830種以上、病害720種以上、雜草60種以上、鼠害20種以上，其中可造成嚴重危害的超過100種。在病蟲害多發(fā)頻發(fā)的嚴峻形勢下，我國糧食生產(chǎn)連續(xù)11年保持增長，化學(xué)農(nóng)藥作為病蟲草害的主要防治手段，為糧食產(chǎn)量作出了巨大的貢獻。我國農(nóng)藥、化肥有效利用率較低，僅占世界7%的耕地上使用了全球35%的農(nóng)藥和化肥，農(nóng)藥化肥使用頻繁對環(huán)境以及生態(tài)造成了較大的威脅，這一問題引起了國家的高度重視。保證糧食安全是中國的基本國策，同時農(nóng)業(yè)要繼續(xù)實現(xiàn)增產(chǎn)增收的發(fā)展目標，保證十三億多人口的吃飯問題，當(dāng)務(wù)之急是盡快從主要追求產(chǎn)量和依賴資源消耗的粗放經(jīng)營轉(zhuǎn)變到數(shù)量質(zhì)量效益并重、注重提高競爭力、注重農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、注重可持續(xù)的集約發(fā)展上來。隨著土地流轉(zhuǎn)以及農(nóng)村生產(chǎn)力的發(fā)展，植保機械迅速變化的同時，植保作業(yè)方式以及參與人員也發(fā)生了較大的變化，專業(yè)化服務(wù)者以及服務(wù)組織成為了植保服務(wù)的主要參與者，這也對植保工作提出了新的要求。占植保機械市場的935%的5800萬臺的傳統(tǒng)手動噴霧器已經(jīng)不能滿足植保作業(yè)的需求，新興的農(nóng)用植保無人機所具有作業(yè)飛行速度快、噴灑作業(yè)效率高、應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害能力強等優(yōu)點成為新型植保機械的熱點以及突破口。（一）農(nóng)業(yè)飛防作業(yè)概述農(nóng)業(yè)航空是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，也是反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。農(nóng)用航空植保是基于航空技術(shù)平臺與植保農(nóng)藥技術(shù)結(jié)合而成的一種新型植保作業(yè)，屬于機械化、自動化植保技術(shù)，結(jié)合了航空技術(shù)能快速高效完成大面積、大范圍防治覆蓋的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的機械化植保不同，農(nóng)用航空植保借用航空設(shè)備為平臺，擺脫了傳統(tǒng)人工設(shè)備的束縛。農(nóng)用無人機航空施藥具有作業(yè)飛行速度快、噴灑作業(yè)效率高、應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害能力強等優(yōu)點，如下圖為植保無人機作業(yè)現(xiàn)場，它克服了農(nóng)業(yè)機械或人工無法進地作業(yè)的難題其發(fā)展前景受到農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的高度重視。目前市場上電動、油動、多旋翼、單旋翼植保無人機并存，相對而言，電動多旋翼植保無人機使用較多，載藥量在5～30L，大多數(shù)價格在5～20萬元之間，而購機者多為種植合作社或農(nóng)機服務(wù)組織，購機量多的省份均有相應(yīng)的省、市、縣級財政補貼。2015年全國農(nóng)用植保無人機作業(yè)面積約為1000萬畝，日作業(yè)面積為100～1000畝，作業(yè)費用在10～20元/畝之間，成本在2～10元/畝之間，農(nóng)戶對無人機作業(yè)效果評價良好率占6359%。截止到2019年10月份，植保無人機保有量55萬余部，作業(yè)面積45億余畝次。短短4年時間，植保無人機作業(yè)面積增長了近45倍。農(nóng)業(yè)植保無人機規(guī)模作業(yè)能達到每小時80～100畝，其作業(yè)效率要比常規(guī)噴灑作業(yè)高出近百倍。植保無人機自動飛控導(dǎo)航作業(yè)，可以最大限度地減少作業(yè)人員接觸農(nóng)藥的時間，從而保證了工作人員的安全。使用飛控導(dǎo)航自主作業(yè)只需在噴灑作業(yè)前，將農(nóng)田里農(nóng)作物的基本信息采集到，并把航線規(guī)劃輸入到地面站，無人機便可進行全自主作業(yè)，在田間地頭起飛對農(nóng)作物實施作業(yè)，作業(yè)完成之后自動飛回到起飛點。而在飛機噴灑作業(yè)的同時，還可以通過地面站的顯示界面實時觀察噴灑作業(yè)的進展情況。（二）國外農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀從世界范圍來看，農(nóng)業(yè)航空較發(fā)達的國家主要有美國、俄羅斯、澳大利亞、日本等國家已經(jīng)有了幾十年的經(jīng)驗，產(chǎn)業(yè)成熟度較高。農(nóng)業(yè)植保無人機是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，常見的多旋翼農(nóng)用植保機在田頭地埂就能升起降落從幾米低空飛行可在視距范圍內(nèi)控制飛行。非常適用于各類復(fù)雜地形農(nóng)田和不同種類高矮的農(nóng)植物與樹林，相鄰農(nóng)田種植不同農(nóng)作物情況下也可精準的噴灑。配備先進的導(dǎo)航系統(tǒng)可以通過地面基站或者筆記本電腦規(guī)劃飛行路線實現(xiàn)飛機自主噴灑農(nóng)藥。農(nóng)業(yè)航空技術(shù)是國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用比重不斷加大。根據(jù)農(nóng)田飛行作業(yè)環(huán)境的適宜程度，國外農(nóng)業(yè)航空大致分為有人駕駛和無人駕駛兩種作業(yè)模式。在美國、俄羅斯等戶均耕地面積較大的國家，普遍采用有人駕駛固定翼飛機作業(yè)，而在鄰近的日本和韓國等戶均耕地面積較小的國家，微小型無人機用于航空植保作業(yè)的形式正越來越被廣大農(nóng)戶采納。我國航空植保作業(yè)年處理耕地面積比例遠低于世界平均水平，中國作為農(nóng)業(yè)大國目前農(nóng)藥產(chǎn)量及使用量居世界第一，而在植物保護上面存在植保機械落后、機具單一、防治作業(yè)效率低等問題。目前我國農(nóng)用航空作業(yè)的水平顯著低于發(fā)達國家和世界平均水平17%，僅為2%，而美國和日本均超過50%。（三）國內(nèi)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展狀況中國是一個農(nóng)業(yè)大國，發(fā)展高效、安全的現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)是中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要目標。作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分和反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一，農(nóng)業(yè)航空在中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有重大需求。在當(dāng)前國內(nèi)糧食作物生產(chǎn)過程中，植保仍以手工、半機械化操作為主。據(jù)統(tǒng)計，中國目前使用的植保機械以手動和小型機（電）動噴霧機為主，其中手動施藥藥械、背負式機動藥械分別占國內(nèi)植保機械保有量的9307%和553%，拖拉機懸掛式植保機械約占057%，植保作業(yè)投入的勞力多、勞動強度大，施藥人員中毒事件時有發(fā)生，中國每年因防治不及時，病蟲害造成的糧食作物產(chǎn)量損失達10%以上。同時國內(nèi)農(nóng)藥用量越來越大，作業(yè)成本高，而且浪費嚴重，資源有效利用率低，作物產(chǎn)量和質(zhì)量難以得到保障。同時帶來了嚴重的水和土資源污染、生態(tài)系統(tǒng)失衡、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等諸多問題，已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，提高了對農(nóng)村勞動力的吸收接納能力，也導(dǎo)致了農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)的大量轉(zhuǎn)移和農(nóng)村季節(jié)性勞動力短缺以及用工成本的大幅上升。同時，農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)正在加速推進，家庭農(nóng)場、新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟主體和種植大戶快速發(fā)展對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來深刻影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸外包給專業(yè)化服務(wù)組織。為農(nóng)民提供規(guī)范化和規(guī)模化的病蟲害防控的專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治組織得到快速發(fā)展。隨著我國專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作的不斷推進，傳統(tǒng)小型背負式噴霧器械已經(jīng)不能滿足快速發(fā)展的專業(yè)化防治需求，作業(yè)效率高、適用范圍廣，節(jié)水、節(jié)藥環(huán)保型，用工少的大中型植保機械和農(nóng)業(yè)航空植保得到了快速發(fā)展。應(yīng)用農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)對提高中國農(nóng)作物病蟲害防治機械化水平，實行統(tǒng)防統(tǒng)治的專業(yè)化服務(wù)，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率，增強突發(fā)性大面積病蟲害防控能力，緩解農(nóng)村勞動力短缺，增強農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力，保障國家糧食安全、生態(tài)安全，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。（四）農(nóng)業(yè)植保機械化現(xiàn)狀1.農(nóng)業(yè)航空植保的特點及發(fā)展優(yōu)勢農(nóng)用飛機航空作業(yè)速度快、突擊能力強、防控效果好、飛機飛行產(chǎn)生的下壓氣流吹動葉片，能使葉片正反面均能著藥，防治效果相比人工與機械提高15%～35%，應(yīng)對突發(fā)、爆發(fā)性病蟲害的防控效果好；不受作物長勢的限制，可解決作物生長中后期地面機械難以下田作業(yè)的問題。采用輕型無人機實現(xiàn)水稻、玉米、甘蔗等高稈作物地面機具無法進地進行低空航空噴霧作業(yè)，提高機械化作業(yè)水平，人機分離作業(yè)，減少操作者勞動強度，避免農(nóng)藥中毒等惡性事件的發(fā)生；使用高效航空植保機械和施藥技術(shù)是提高農(nóng)藥有效利用率的有效手段，農(nóng)業(yè)植保機能夠控制細小霧滴飄移，提高靶標作物上藥液沉積和減少農(nóng)藥流失，根據(jù)病蟲害情況通過航空作業(yè)實現(xiàn)精準、減量施藥。2.我國農(nóng)業(yè)航空發(fā)展前景隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程加快，農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體快速發(fā)展，農(nóng)村勞動力短缺和人工成本急速增加，同時專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治工作快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)植保對作業(yè)效率高、適用范圍廣、節(jié)水、節(jié)藥環(huán)保型、用工少的大中型植保機械和農(nóng)業(yè)航空植保機械的需求越來越迫切。農(nóng)業(yè)航空植保也將成為我國農(nóng)業(yè)植保專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治的重要發(fā)展方向和保障國家糧食安全的重大措施，成為我國農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在這種旺盛需求的刺激下，預(yù)計農(nóng)業(yè)航空植保，特別是無人施藥機低空噴霧具有廣闊的前景。三、制約農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題中國農(nóng)業(yè)航空的應(yīng)用水平和國外相比差距較大，一方面是中國的農(nóng)用飛機數(shù)量少（僅占世界農(nóng)用飛機總數(shù)的013%左右），農(nóng)業(yè)航空年處理耕地面積?。s占總耕地面積的170%）；另一方面包括現(xiàn)有農(nóng)業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善、配套核心科學(xué)技術(shù)研究不足、專業(yè)隊伍人才匱乏、社會化服務(wù)體系不健全、與農(nóng)業(yè)航空相適應(yīng)的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)被忽略、制度上缺少支持農(nóng)業(yè)航空發(fā)展的公益性安排等，影響了農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，制約了中國農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（一）農(nóng)業(yè)航空政策法規(guī)體系不完善中國農(nóng)業(yè)機械化協(xié)會發(fā)布了由協(xié)會組織制定的包括《植保無人飛機作業(yè)質(zhì)量》在內(nèi)的9項農(nóng)用航空行業(yè)團體標準，從施液量偏差、霧滴沉積密度、霧滴分布均勻性三個維度，明確了作業(yè)質(zhì)量的具體要求，有效促進飛防效果評估工作的標準化、規(guī)范化。是我國植保無人機領(lǐng)域內(nèi)的首份作業(yè)質(zhì)量評估標準。此次發(fā)布的標準由協(xié)會組織行業(yè)內(nèi)的優(yōu)勢企業(yè)協(xié)同制訂，涉及的具體規(guī)范和技術(shù)指標代表著行業(yè)較高水平。缺乏完善、規(guī)范的技術(shù)標準及作業(yè)規(guī)程；農(nóng)業(yè)航空飛行作業(yè)申報審批手續(xù)復(fù)雜，不但提高了農(nóng)業(yè)航空作業(yè)成本，還延誤了最佳作業(yè)時機，甚至導(dǎo)致作業(yè)失??；至今尚未專門出臺旨在推動、促進農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的國家政策，對農(nóng)用飛機的采購機場的使用、農(nóng)用飛機燃油補貼等沒有相應(yīng)的扶持政策。在國家層面、行業(yè)內(nèi)以及行業(yè)間缺少支持農(nóng)業(yè)航空的整體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。（二）農(nóng)業(yè)航空配套核心科技研究不足，使用成本高我國農(nóng)用航空飛機數(shù)明顯偏少，農(nóng)用航空植保在全國植保中所占的比例小，制約了我國航空植保技術(shù)的發(fā)展。目前農(nóng)業(yè)航空飛機機型雜亂，現(xiàn)有固定翼M-18.AT-402B、Thrush510G、Y-5.Y-11.海燕650、GA-200等直升機貝爾407.羅賓遜R66等多類機型，并且部分機型已停產(chǎn)進入了淘汰階段，但目前仍是中國農(nóng)業(yè)航空的主力機型，屬于超期服役。同時飛行服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施和保障體系建設(shè)滯后，農(nóng)用航空飛機的運營、維修保養(yǎng)等成本較高且，人才缺乏，也制約我國農(nóng)用航空飛機的發(fā)展。農(nóng)用飛機制造及配套噴施技術(shù)等基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)研發(fā)滯后，機型偏少，更新能力和產(chǎn)能不足，無法形成規(guī)模效益，導(dǎo)致價格、維護成本偏高，從而導(dǎo)致需求減少，反過來影響到生產(chǎn)規(guī)模，由此形成惡性循環(huán)。（三）農(nóng)業(yè)航空社會化服務(wù)體系不健全由于農(nóng)業(yè)航空在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用沒有得到充分凸顯，中國與農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)相配套的多種形式的社會化服務(wù)組織，包括租賃、中介、培訓(xùn)、機修以及推廣、融資保險等專業(yè)公司尚未形成規(guī)模，單個企業(yè)對，上述服務(wù)的成本支出的承受力不夠，因此也缺少大面積推廣的力度。此外，中國缺乏能夠適合于農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機場保障基地，也限制了農(nóng)業(yè)航空事業(yè)的發(fā)展。對農(nóng)業(yè)航空認識不足，與農(nóng)業(yè)航空相適應(yīng)的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)被忽略，在制度上缺少對農(nóng)業(yè)航空的公益性安排。長期以來通常認為農(nóng)業(yè)航空作業(yè)技術(shù)性強、價格高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不起飛機。對農(nóng)業(yè)航空作業(yè)的整體高效益和低成本認識不足，造成農(nóng)業(yè)航空的市場需求落后，許多人仍處于旁觀狀態(tài)。此外，分散經(jīng)營的生產(chǎn)模式，造成地塊小而分散，與農(nóng)業(yè)航空規(guī)模化作業(yè)的模式不相符合。而且，各地在進行農(nóng)田規(guī)劃時，缺少大規(guī)模的集約化經(jīng)營安排，防風(fēng)林、電力電信布線等末將農(nóng)業(yè)航空作業(yè)納入考慮，對農(nóng)用飛機的作業(yè)安全也造成了極大的威脅。（四）航空植保設(shè)計的低容量噴霧技術(shù)理論和配套藥劑研究準備不充分與地面噴桿噴霧機大容量噴霧不同，航空植保施藥液量應(yīng)該控制在45～75L/公頃，屬于低容量噴霧和超低容量噴霧。此時，農(nóng)藥霧滴粒徑就需要采用細小霧滴，而細小霧滴在螺旋槳下，尚需研究霧滴大小及數(shù)量的監(jiān)測手段和測量標準。另外航空植保中的噴霧裝備系統(tǒng)也需要研究開發(fā)。在航空植保中，因其施藥液量少，農(nóng)藥霧滴在農(nóng)作物冠，層沉積分布規(guī)律、農(nóng)藥霧滴最佳密度等眾多科學(xué)理論問題需要研究。航空植保的農(nóng)藥制劑及其配制與地面大容量噴霧完全不同。因航空噴霧的農(nóng)藥藥液濃度要遠遠高于地面噴霧，這樣增加了藥液對農(nóng)作物藥害的風(fēng)險，因此，航空噴霧農(nóng)藥制劑配制需要優(yōu)化。另外，航空噴霧的農(nóng)藥制劑需要嚴格控制細小霧滴產(chǎn)生的數(shù)量，防止霧滴飄移的環(huán)境風(fēng)險?，F(xiàn)階段，我國各地航空噴霧時多是采用地面噴桿噴霧機所采用的農(nóng)藥制劑，需要優(yōu)化并提出相關(guān)標準。（五）航空植保對環(huán)境和生態(tài)的影響缺少跟蹤監(jiān)測航空植保中細小霧滴移進入環(huán)境后的負面影響未開展相關(guān)的跟蹤研究，為保證航空植保的健康發(fā)展，需要研究監(jiān)測航空噴霧后對鄰近作物、蜜蜂、畜舍、水源等的影響，為航空植保提供技術(shù)參考。四、農(nóng)業(yè)植保無人機概念與分類（一）農(nóng)業(yè)植保無人機概念農(nóng)業(yè)植保無人機是無人機家族中一個重要的分支，即專門應(yīng)用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機，由飛行平臺與噴灑系統(tǒng)組成，通過地面人員遙控或飛控自主作業(yè)來實現(xiàn)植保作業(yè)，它可以進行農(nóng)藥噴霧作業(yè)、葉面肥噴霧作業(yè)、促進授粉作業(yè)等，具有效率高、環(huán)保、作業(yè)效果顯著、智能化等特點。植保無人機一般由機身（架）、飛行控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、通訊鏈路和噴灑等系統(tǒng)組成。飛機通過地面遙控或地面站導(dǎo)航控制來實現(xiàn)相關(guān)作業(yè)。1.機身（架）是整個系統(tǒng)的骨架。在此支撐組件之上，才能將整個無人機各個組件連接、組裝在一起。機身（架）需要具有一定的強度和合理的架構(gòu)，保證整個無人機的穩(wěn)定性。2.動力系統(tǒng)由電機（用于電動多旋翼和電動直升機）或發(fā)動機（用于油動多旋翼和油動直升機）、電力系統(tǒng)與其他組件構(gòu)成，旋翼組件組成比較復(fù)雜，籠統(tǒng)地來說旋翼組件由機臂座、機臂、電機、螺旋槳4個部構(gòu)成。3.控制系統(tǒng)包括飛控，遙控器，接收機，電子調(diào)速器（ESC），GPS，差分模塊等目前比較好的飛控品牌有大疆科技，零度智控，XX，無距科技等。遙控器國內(nèi)比較流行的是futaba、天地飛等品牌。4.噴藥系統(tǒng)包括高壓噴頭/離心噴頭，藥泵，流量計等。噴灑系統(tǒng)是植保無人機與其他用途無人機的本質(zhì)區(qū)別，噴灑系統(tǒng)由藥箱、水泵、軟管、噴頭等組成。用于在無人機飛行過程中，將農(nóng)藥從藥箱中吸出并通過噴頭噴出，再利用螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向下的風(fēng)場實現(xiàn)穿透性的噴施效果。植保無人機的最高飛行速度不宜超過7m/s，超過這個速度植保無人機的風(fēng)場就會與噴灑的藥液產(chǎn)生脫節(jié)，無法形成對藥液的下壓力，從而造成藥液飄逸流失或蒸發(fā)，影響作業(yè)效果。（二）農(nóng)業(yè)植保無人機分類1.按照飛行平臺分類（1）直升機植保機直升機植保機發(fā)動機驅(qū)動旋翼提供升力，發(fā)動機同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機載陀螺儀能偵測直升機回轉(zhuǎn)角度并反饋至尾槳，通過調(diào)整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速下的反作用力，其前進、后退、上升、下降主要是依靠調(diào)整主槳的傾斜角度來實現(xiàn)，而轉(zhuǎn)向則是通過調(diào)整尾部的尾槳實現(xiàn)。直升機植保無人機的優(yōu)勢在于其具有統(tǒng)一而穩(wěn)定的下壓風(fēng)場，穿透性更強，槳葉產(chǎn)生的下洗氣流能夠使藥液到達作物底部的葉背，具有良好的植保效果，能更好地滿足高稈作物、果樹和較茂密作物的作業(yè)需求。但缺陷主要是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大，飛手需要較長的培訓(xùn)周期才能達到作業(yè)要求，而且在田間作業(yè)一發(fā)生事故損失較大需要較長的維修周期和更多的配件投入。（2）多旋翼植保機多旋翼植保機是近幾年發(fā)展起來的新型植保機，具有操作簡單、結(jié)構(gòu)簡單、價格相對較低的特點。多旋翼植保機能夠垂直起降、自由懸停，還能夠適應(yīng)各種自然環(huán)境，具備自主飛行和著陸能力等優(yōu)點，可以在一些不適合人類進入的復(fù)雜和危險環(huán)境中進行作業(yè)，在農(nóng)業(yè)植保方面具有廣泛的應(yīng)用。其飛行中前進、后退、橫移、轉(zhuǎn)向、升高、降低主要是依靠調(diào)整槳葉的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)各種動作，具有簡單易學(xué)等優(yōu)點。多旋翼植保無人機的自動化程度領(lǐng)先于其他機型，相同載荷的造價也要比其他機型低，能滿足大多數(shù)作物作業(yè)要求。多旋翼植保機因為飛行平臺特性原因?qū)е缕漭d重量、續(xù)航參數(shù)等性能參數(shù)相對較低，而且因為有多個旋翼，相鄰的兩個槳葉旋轉(zhuǎn)方向是相反的，所以存在多個互相之間干擾的風(fēng)場，會造成一定的風(fēng)場紊亂，導(dǎo)致其植保效果稍弱于直升機植保機。無人直升機和多旋翼無人機對比對比直升機多旋翼無人機優(yōu)點1.風(fēng)場穩(wěn)定，霧化效果好，向下風(fēng)場大，穿透力強，農(nóng)藥可以打到農(nóng)作物的根莖部位，果樹、高稈作物作業(yè)更具優(yōu)勢；2.抗風(fēng)性更強1.入門門檻低，更容易操作；2.造價相對便宜3.能勝任大多數(shù)作物的植保工作缺點1.一旦發(fā)生炸機事故，無人直升機造成的損失可能更大；2.價格更高1.抗風(fēng)性弱；下旋風(fēng)場更弱2.造成風(fēng)場散亂，風(fēng)場覆蓋范圍小2.按發(fā)動機類型分類按照發(fā)動機類型可以分為油動發(fā)動機與電動機，直升機農(nóng)業(yè)植保機目前在市場上電動產(chǎn)品和油動產(chǎn)品均有分布，在中國主要是電動為主；多旋翼農(nóng)業(yè)植保機目前市場以電動為主，但是也出現(xiàn)過一些油動多旋翼無人機產(chǎn)品。（1）油動直升機植保機直升機植保機產(chǎn)品在初級階段一直是以油動發(fā)動機為動力，使其具備續(xù)航時間長、載重較大的優(yōu)點（相對電動多旋翼）。但是，其使用發(fā)動機多為航模領(lǐng)域發(fā)動機，存在著調(diào)試困難、壽命較短的特點，其發(fā)動機壽命往往只有300小時左右，而且100個小時以內(nèi)需要對發(fā)動機進行保養(yǎng)，過程也較為復(fù)雜，大大提高了產(chǎn)品維護以及植保機作業(yè)的成本。由于植保作業(yè)是低速作業(yè)，發(fā)動機依靠風(fēng)冷散熱滿足不了散熱需求，在高溫高濕季節(jié)作業(yè)風(fēng)冷油動植保無人機有明顯的不適應(yīng)性，目前油動植保無人機大部分已經(jīng)更換為水冷發(fā)動機也僅是有所改善而已，沒有本質(zhì)性解決散熱和發(fā)動機壽命問題。油動植保無人機由于依賴于空氣中的氧氣進行工作，所以對高海拔的作業(yè)環(huán)境難以勝任，油動植保無人機是目前所有植保無人機中操作難度最高的一種機型。（2）電動直升機植保機電動直升機植保機是在油動直升機基礎(chǔ)上解決其發(fā)動機壽命過短、調(diào)試困難等因素而產(chǎn)生的新型直升機，采用無刷電機與鋰電池作為動力，使電機使用壽命以及效率大大提高。其構(gòu)造比較簡單，便于維護保養(yǎng)，機器整體重量較為輕便，轉(zhuǎn)場方便，尤其是復(fù)雜地形的作業(yè)。電動無人機具有環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單易于操作和維護、無廢氣，無污染，操縱簡單、售價低、使用壽命長等優(yōu)點，電動植保無人機可以適應(yīng)較高海拔作業(yè)，目前測試的結(jié)果是在海拔4500米可以正常作業(yè)。但是其續(xù)航以及載重性能也都稍有下降，需要攜帶大量電池，重量重、成本較高、載荷小、航時短等缺點，每一架作業(yè)無人機通常需要配備7～10塊（組）電池才能滿足一天工作需要。另外依然存在培訓(xùn)周期較長、摔機成本較大、維修周期較長等問題。在我國目前市場當(dāng)中，直升機植保機市場保有數(shù)量遠低于多旋翼植保機市場保有數(shù)量。油動直升機植保機與電動直升機植保機對比對比油動植保無人機電動植保無人機優(yōu)點1.載荷大，15-120L都可以2.航時長，單架次作業(yè)范圍大3.燃料易于獲得，采用汽油混合物做燃料1.環(huán)保，無廢氣，不造成農(nóng)田污染2.易于操作和維護，一般7天就可操作自如3.售價低，一般在3-10萬左右，普及化程度高4.電機壽命可達上萬小時缺點1.由于燃料是采用汽油和機油混合，不完全燃燒的廢油會噴灑到農(nóng)作物_上，造成農(nóng)作物污染2.售價高，大功率植保無人機一般售價在20-100萬3.整體維護較難，因采用汽油機做動力，其故障率高于電機。4.發(fā)動機磨損大，壽命300-500小時1.載荷小，載荷范圍5-20L2.航時短、單架次作業(yè)時間一般4-10分鐘，作業(yè)面積10-20畝/架次3.采用鋰電作為動力電源，外場作業(yè)需要配置發(fā)電機為電池充電（3）電動多旋翼植保機電動多旋翼植保機主要優(yōu)點在于操作簡單、性能可靠，以市場主流產(chǎn)品為例，處于工作年齡范圍內(nèi)且身體健康的零基礎(chǔ)學(xué)員，經(jīng)過短期培訓(xùn)基本掌握該產(chǎn)品的使用，并能夠進行基本作業(yè)操作。多旋翼植保機購機成本、摔機成本、維護成本都低于直升機植保機，這是近幾年多旋翼植保機迅速發(fā)展起來的重要原因。其載重量與續(xù)航時間是多旋翼植保機不足的方面，在鋰電池性能沒有突破的情況下，多旋屬植保機需要準備多塊鋰電池以進行循環(huán)使用，電池更換較頻繁。3.多旋翼植保機分類和性能特點（1）按照旋翼數(shù)量進行分類1）四旋翼植保機四旋翼植保機結(jié)構(gòu)簡單、飛行效率高，在目前市場上的多旋翼植保機很多產(chǎn)品都選擇四旋翼結(jié)構(gòu)。但是，四旋翼結(jié)構(gòu)植保機具任何其中一個電機發(fā)生停轉(zhuǎn)或螺旋槳斷裂都將導(dǎo)致植保機墜毀，所以其安全性較低。2）六旋翼植保機六旋翼植保機是在四旋植保機基礎(chǔ)之上增加旋翼數(shù)量而形成的設(shè)計，可在其中一個機臂失去動力依然保持機身平衡與穩(wěn)定，所以其穩(wěn)定性高于四旋翼植保機。隨著旋翼數(shù)量增加，在同樣的機身重量下，單個旋翼所形成的風(fēng)場面積減小，這將提高多旋翼植保機風(fēng)場的復(fù)雜程度。3）八旋翼植保機八旋翼植保機根據(jù)設(shè)備性能不同，最多可實現(xiàn)同時兩個機臂動力缺失而依然能夠穩(wěn)定懸停（兩臂不相鄰的前提下），更加提升了多旋翼植保機的穩(wěn)定性，動力冗余性的設(shè)計是在強調(diào)設(shè)備穩(wěn)定性的前提下而產(chǎn)生，將多旋翼植保機安全性又提升到一個新的臺階。（2）按照氣動布局進行分類1）X型氣動布局多旋翼植保機X型氣動布局如下圖所示，是在無人機前進方向的等分角度（左前一右前距機頭舫向均45°，機尾相同）放置相反方向電機以抵消電機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的反扭力。X型結(jié)構(gòu)是目前多旋翼植保機最常見的布局，大疆創(chuàng)新的MG-1/1S系列、XX的P-20系列都屬于X型結(jié)構(gòu)。它是兩個臂同時朝前，從外形來看恰好是一個X的形狀。2）十字氣動布局多旋翼植保機十字多旋翼氣動結(jié)構(gòu)是最早出現(xiàn)的一種多旋翼無人機氣動布局之一。因其氣動布局簡單，只需要改變軸向上電機的轉(zhuǎn)速，即可改變無人機姿態(tài)從而實現(xiàn)基礎(chǔ)飛行。便于簡化飛控算法的開發(fā)。但由于其構(gòu)造，導(dǎo)致無人機航拍時前行會導(dǎo)致正前方螺旋槳進入畫面造成不便，隨著飛控系統(tǒng)的進化，逐漸被X型多旋翼布局取代。十字形結(jié)構(gòu)多旋翼植保機有其在噴頭布置上的優(yōu)勢，可在其左右對稱兩個電機以及朝前的電機下面分布布置一個噴頭，三個噴頭在平面空間形成完整的噴霧范圍。十字型多旋翼植保機典型代表有羽人科技的植保機系列、零度智控的守護者系列。3.多旋翼植保機性能特點多旋翼植保機已經(jīng)廣泛應(yīng)用在農(nóng)作物植保，同時可利用無人機進行低空農(nóng)田信息采集，準確清晰地獲得農(nóng)田信息，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)。利用多旋翼植保機進行植保作業(yè)具有以下幾個特點：（1）培訓(xùn)周期短多旋翼無人機操縱簡單、起降方便、不需要專門的起降場地是其能夠迅速擴大應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)在原因。在目前興起的智能多旋翼植保機甚至已經(jīng)具備自動作業(yè)的能力，這使得多旋翼植保機操作員培訓(xùn)具有培訓(xùn)周期短、培訓(xùn)成本低、對人員素質(zhì)要求不高的特點。（2）高效作業(yè)多旋翼植保機作業(yè)效率是人工作業(yè)速度的50倍以上，并且由于引入了航線規(guī)劃系統(tǒng)，可以避免重噴漏噴帶來的作業(yè)效果下降。在目前農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)逐漸加速的前提下耕地將越來越集中，傳統(tǒng)打藥方式將成為高效農(nóng)業(yè)的阻礙。如果幾千畝面積的耕地快速發(fā)生大面積蟲害，使用人力噴灑根本無法快速全部覆蓋，使用農(nóng)業(yè)植保機可以快速解決大面積農(nóng)作物病蟲草害。植保無人機集群高效作業(yè)（3）良好的作業(yè)效果多旋翼農(nóng)業(yè)植保機在作業(yè)時具有強烈的下行氣流，可將藥霧快速直達作物。并且下行氣流可對作物進行搖動，促進藥霧更好的到達作物葉子的背面以及根莖部。另外現(xiàn)在越來越多的多旋翼農(nóng)業(yè)植保機可以進行作業(yè)航線規(guī)劃，有效避免了重噴與漏噴。（4）環(huán)保安全中國每年因為人工噴藥而導(dǎo)致農(nóng)藥中毒的人數(shù)是10萬左右，其中有一定比例造成死亡。傳統(tǒng)的人力農(nóng)藥噴灑人員處于藥霧的環(huán)境當(dāng)中，一旦保護不當(dāng)或者噴霧器出現(xiàn)“跑冒漏滴”的情況，作業(yè)人員極易出現(xiàn)農(nóng)藥中毒，如下圖所示為人工植保作業(yè)環(huán)境，而使用多旋翼農(nóng)業(yè)植保機進行作業(yè)，人員遠離了作