无人机喷洒技术研究.doc

无人机喷洒技术的研究
吴小伟, 茹􀀁煜, 周宏平
( 南京林业大学机械电子工程学院, 南京􀀁 210 037)
摘要: 针对我国各地区土地资源、农业经营规模和农业栽培模式的特点, 综述了无人机喷洒技术在病虫害防治方面的综合应用, 提出了研究高效、高性能的无人机喷洒设备的迫切需求, 以减少防治成本, 提高农药使用效率, 保护生态环境; 同时, 介绍了国内外无人机喷洒技术的研究现况, 重点分析了无人机喷洒技术的关键技术研究, 从理论、试验、应用等方面给出了无人机喷洒技术的研究对策和发展前景, 为今后进一步研究无人机喷洒技术、实现数字农业以及经济的可持续发展奠定基础。
关键词: 无人机; 喷洒技术; 病虫害防治; 数字农业
中图分类号: S252+ . 3 􀀁􀀁􀀁􀀁􀀁􀀁􀀁文献标识码: A 文章编号: 1003- 188X( 2010) 07- 0224- 05
0􀀁引言
当今世界正在进行着绿色农业、有机农业、精准农业的技术革命, 还将实施更先进的数字农业[ 1] 。农业病虫害的防治依然是农业生产的重点内容, 是保证农业高产、高质, 实现农业经济可持续发展的基础。我国丘陵山区占土地总面积的61%, 但丘陵山区是我国水稻、油菜等主要农作物的主产区[ 2] , 在丘陵山区采用普通的地面装备难度较大。水稻生产在我国处于战略地位, 据资料显示, 我国历年水稻病虫草害的防治面积约占35% [ 3] 。由于稻田不同于旱地的特殊条件, 使得地面装备行走困难。此外, 湿地、滩涂、林地等特殊地形也不适合地面装备作业。因此, 我国要想在这些丘陵山区仅靠地面喷洒装备实现植保机械化很困难, 必须结合现代化的无人驾驶空中作业技术, 才能构成完整的机械化植保体系。由于固定翼飞机的起飞和着陆必须使用跑道, 作业飞行速度快, 因此不适应于地形复杂、作业区障碍物多的作业环境, 尤其不适用于中、小田块的病虫害防治, 农药极易飘移到相邻地块的农作物上。因此,近年来无人机(UAV )喷雾设备的研究在日本、美国等发达国家得到了快速的发展。在我国, 由于缺乏先进的无人机
( UAV )喷洒技术和控制装置, 使我与我国地区农业的发展需要不适应, 与国外相比差距较大, 从而导致我国利用无人机( UAV )进行农林作物喷雾一直是个空白。
1􀀁研究现状
无人机(UAV )起飞时不需要跑道, 其独特的飞行能力是其它一些飞行器不具备的[ 5] 。目前, 美国已开展了无人机( UAV )的航空喷洒方面的研究, 日本从20世纪90年代起将遥控直升机用于大田作物、果树和蔬菜的病虫害防治[ 6] , 从而实现合理施肥和农作物品质管理, 还可判断作物( 主要是水稻) 的生长状态[ 7- 9 ] 。1990年, 日本山叶公司率先推出世界第一架无人机, 主要用于撒布农药[ 10] 。据2006 年统计数据资料显示, 日本水稻种植面积近1 692khm2, 且经营规模相对较小, 常规的地面装备难以适应, 而无人机因其尺寸小、操控灵活、喷洒效果好等优点, 在日本进行农业生产已成为发展趋势之一。
目前, 国内通用轻型无人机主要有蜜蜂16 共轴式无人驾驶直升机, Z- 3 无人直升机, WD100 型无人直升机和天鹰- 3 等[ 11] 。但是, 目前