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无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

   日期:2021-11-23     来源:中国农机之家    浏览:30    
核心提示:目前农村里最缺的就是喷药的人,传统地面机械工作强度大,危险性高,很多人不愿意干,“农业的出路在于机械化”,更在于智能化......
无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

        民间有“一亩果百亩粮”的说法,也就是种植果树要比粮食作物收益高得多,所以近几年国内果园种植面积一直在扩大,但另一方面用工难和人工成本高也影响着果园面积进一步增加以及影响了果园的收益。

        目前农村里最缺的就是喷药的人,传统地面机械工作强度大,危险性高,很多人不愿意干,“农业的出路在于机械化”,更在于智能化,植保无人飞机在果园植保中有了刚性的需求,很多企业看到了风口,纷纷进入了果园飞防植保,将来这是个亿万作业量的市场。

        植保无人飞机由于作业效率高和成本低,正在被越来越多的果园种植户接受,果园成为植保无人飞机的新蓝海,但是果园植保的难度比大田要大得多,要把蓝海变成钱海,需要克服一系列的难题。

一、果园面积大,是植保无人机蓝海市场

        国内三大主粮作物种植面积13亿亩,蔬菜3.8亿亩,果园1.8亿亩,果园是第三类作物,水果行业市场规模约2500亿元,对GDP贡献率接近3%。

        随着我国经济的发展,居民生活水平的不断提升,家庭对于水果的支出将不断增长,预计到未来我国水果行业市场规模仍将持续保持增长,到2025年达到27460亿元左右,无论是产量、消费量、市场规模都在持续增长,预计未来我国经济将持续良好的保持发展,而水果行业的供需同样保持良好的持续增长态势。

        与粮食作物相比,果园对植保的需要频次以及防治质量要求更高,北方的苹果一年需要喷各种农药和调节剂5-8次,南方的柑橘、猕猴桃等需要10-15次,并且一亩果园的平均收益是大田作物的几十倍,甚至上百倍,所以果园种植户舍得用药,且舍得用好药,这是完全有别于大田作物的全新的市场。

        国内的水果大多数种植在山区丘陵或高海拔地带,且绝大多数是老旧果园,据相关资料显示,目前国内的标准化果园连10%的比例都不到,老旧果园,除了人背着的背负式喷雾机和电动喷雾机,就连小型植保机械都进不去,所以用传统植保机械用于果园植保,在标准化果园没有建成之前难度非常大,但是植保无人飞机基本上不受地形地貌的限制,可以到达任何能到达的地方,所以植保无人飞机很适合用于果园植保,1.8亿亩的果园也是植保无人飞机的蓝海市场。

无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

二、目前植保无人飞机果园飞防中存在的主要问题


        笔者曾经在2018年、2019年联合大疆、极飞、珠海羽人、天鹰兄弟,以及北方天途、天祥、无锡汉和等国内较有名的植保无人飞机公司,在四川、陕西搞过十几场果园无人飞机植保飞防,也就是植保无人飞机给果园打药地试验。

        但试验效果参差不齐,目前来说仍没有找到一个较完美的解决方案,所以说当前植保无人飞机在果园打药效果并不好,至少可以说效果不明显或不稳定。

        笔者从作业现场,以及作业之后的效果,总结出了果园飞防以下的问题:

无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

        1、打不透

        要一分为二地看待,对于树龄小的3年以下的幼苗、小树,树冠还没有长大,或标准化果园,植保无人飞机的防治效果还是不错的。

        但对于老果园或5年以上的大树,尤其是像柑橘、柚子、核桃树、山核桃、红枣等树高树冠大的果园,植保无人飞机最大的问题是从上往下打,往往是只能打冠顶,打不到下面和中间,这就是打不通透。

        2、打不到叶子背面

无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

        果树类作物的病虫害,出于防范天敌保护自己的目的,一般都附着在叶子的背面,无人机通过加大风场可以将药液打到尽可能多的叶面上,但是叶子背面一般很难打到,这就决定了防治效果大打折扣。

        3、缺乏飞防专用药剂

        目前飞手很多用的药剂还是普通药剂,飞防专用的药剂不多,如果有也是价格比较高,另外大田作物上的飞防药剂多,果园植保的专用药剂少,所防治效果会打折扣了。

        4、发生次生灾害

        为了加大药量和提高防治效果,很多无人机要提高转速、换更大的螺旋桨,或是降低飞行高度贴着果树打药,这样有可能会最大幅度地吹动树枝,让药液能穿透到树冠中间,但是另一方面有可能会吹断树枝,吹落果实或性药液漂移,也就是次生灾害。

        5、不经济,成本太高

        果园植保一方面是效果问题,这需要从技术细节上去解决,另一方面则是要算经济账,就是划算不划算。

        大田作物目前作业成本一亩约为1.5元-3元,作业收费5元-10元不等,果园植保一亩作业成本在15元-20元左右,作业收费20-25元,明显的果园主感觉收费高,而飞手和作业组织感觉成本高不划算。

三、无人飞机在果园植保中的几种技术路线
 
无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟
 
无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

        果园飞防植保作业,虽然存在上面说的很多问题,但是近几年国内果园飞防植保的面积在快速增加,企业们是“八仙过海,各显神通”,笔者把国内几十家植保无人飞机企业的技术路线和作业模式梳理出来,呈现给大家,供飞防组织和果园种植户选择,当然这些技术和模式都在进化和完善之中。

        1、加大风量打深打透

        果树植保,效果不好的主要原因就是药物停留在树顶上,不能到达根部和内部叶片,对柑橘红蜘蛛等虫害没有效果,其主要原因是风量小形不成风场。

        大风场可以吹开浓密的树冠,且把叶翻过来,这就需要强大的风量和有序的风场。

        植保无人飞机要产生强大的有序的下压风场,只有大载荷和大螺旋桨的飞机才办得到,目前市面上能见到的机型看,40公斤以上的大型油动飞机风量和风场最强。

        笔者所知,深圳常锋公司的“天马-2A”和沈阳壮龙公司的“大壮”,是国内为数不多的载荷量超过50L的多旋翼油动无人飞机,“天马-2A”六个螺旋桨上有六个单缸汽油发动机,转动起来会有电动飞机无法相比的风量,采用按垄精准施药技术,飞机沿等高线种植的果树的正上方飞行,利用大螺旋桨搅起的巨大风量打开树冠和翻动树冠内部的树叶,把药液均匀地喷洒在树叶的正反面,达到较好的杀灭效果。

        2、细化水滴、增加雾滴的密度

        目前国内果树的植保飞防上有“化滴为雾”和“化雾为滴”两种技术路线,前一种是尽可能地细化水滴,增加雾滴的密度,让更多的雾滴附着在叶子表面或背面,在这期间可以增加静电喷施技术,增加雾滴的附加力;后者是增加水分子的体积,从而增加叶面的施药量,从而达到尽可能多的杀灭虫害病菌的目的,后者在新疆、甘肃等北方气候干燥,水分蒸发快的地方比较实用。

        笔者认为“化滴为雾”的技术路线较适合果园植保,在国内有两种实现途径,一种是以极目为代表的常温弥雾技术,另一种是以沃得翔龙、湖南飞鹰公司为代表的热雾技术,实现的方式不同,作业效果和机器成本也有差别。

        先看看极目公司的常温弥雾技术。这种技术是利用离心、气液混合、超声三项技术,将药液粉碎至20微米左右的雾滴颗粒,该公司的核心技术是常温雾化,且不会因高温加热损失药效,雾滴跟随风场,具有超强穿透性,并可长时间悬浮,特别适合果树植保、免疫喷雾、场地消毒等应用。雾滴大小可以在 10-300 微米范围内设置,覆盖了传统喷头的雾化范围。

        再看看沃得翔龙的热雾技术。热雾技术全称为热雾沉降施药技术,是指通过燃料燃烧产生高温高压的气流将农药与农药载体汽化,当气化物离开喷管进入大气后又急剧降温,迅速液化或固化成微米级粒子,并与空气形成气溶胶,这种含药气溶胶在植物层扩散遇到植物时沉积并有序附着于植物叶茎等表面,从而达到防治病虫害的目的.热雾施药具有作业效率高,穿透力强,用水量少,操作简便等特点,热雾适合高大植物如高秆植物、森林、果园病虫害防治。

        3、在飞行航线上做文章

无人飞机在果园植保中的技术路线越来越成熟

        为了达到更好的作业效果,可以从飞行路线和轨迹上做文章,这就是设计最佳作业路线,目前以极飞为代表的工厂已经推出了“蚊香航线”、“波浪航线”、“仿树飞行”等模式。

        “蚊香航线”。顾名思义,蚊香航线指的是无人机的飞行航线从中心向外绕圈扩展、呈螺旋状,但蚊香航线的使用,面临着作业效率低、喷洒精准度低、电池消耗大等几个难点。

        “仿树飞行”。仿树飞行是极飞科技于2018年年初推出的林间作业模式,无人机随着树冠高低起伏作业,相当于大田作物的仿地飞行,但是需要的技术更加复杂,但今天仿树飞行已经不是什么难事,极目公司的仿树飞行,飞机可以离树冠0.5米。

        “波浪航线”。波浪航线是极飞科技在2020年发布果树作业模式,其航线在仿树飞行的基础上做了定点俯仰动作,极飞官方声称波浪航线加强了风场和穿透力。

        4、在飞机的结构上做文章

        比较典型的是大疆的“枝向对靶”技术。

        什么是“枝向对靶”?简单讲是顺着树枝方向,对叶片进行标靶喷洒,叶片在哪儿,药液就喷洒到哪里。

        要实现这种效果,大疆科技采取的是改变飞机机翼形状和改变飞行位置,从下图可以看出来,传统的农机是扁担型或一字形的机翼布置,而枝向对靶的飞机是“V”字型的机翼结构,在作业的时候不是飞在果树树冠上面,而是两行果树的中间,这样的话“V”字型机翼上的喷头就会直接对着倾斜的树冠名和直立的树身了,改变了“向上对靶”和“向下对靶”模式,变成“枝向对靶”。

        结语:果园是植保无人飞机的另一个新蓝海市场,年作业市场空间千亿级,目前已经有几十家植保无人飞机企业进入,不同的企业提出了不同的解决方案,这些方案都有其优缺点,都在不断地优化和完善过程中,果园种植户可以根据实质需求积极配合无人机厂家和飞防组织,大胆尝试,谨慎推广,未来植保飞机一定会淘汰掉传统的地面机器和人工作业的。
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