无人机喷洒技术的研究

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1、2010年7月农机化研究第7期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，南京2l0037)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

2、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(UAV)喷洒的应用水平与我国地区农业的发展需要0引言不适应，与国外相比差距较大，从而导致我国利用无当今世界正在进行着绿色农业、有机农业、精准人机(UAV)进行农林作物喷雾一直是个空白。农业的技术革命，还将实施更先进的数字农业¨]。农1研究现状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。无人机(UAV)起飞时不需

3、要跑道，其独特的飞行我国丘陵山区占土地总面积的61％，但丘陵山区是我能力是其它一些飞行器不具备的J。目前，美国已开国水稻、油菜等主要农作物的主产区【2J，在丘陵山区展了无人机(UAV)的航空喷洒方面的研究，日本从2O采用普通的地面装备难度较大。水稻生产在我国处世纪90年代起将遥控直升机用于大田作物、果树和于战略地位，据资料显示，我国历年水稻病虫草害的蔬菜的病虫害防治j，从而实现合理施肥和农作物品防治面积约占35％。由于稻田不同于旱地的特殊质管理，还可判断作物(主要是水稻)的生长状条件，使得地面装备行走困难。此外，湿地、滩涂、

4、林态【-9]。1990年，13本山叶公司率先推出世界第一架地等特殊地形也不适合地面装备作业。因此，我国要无人机，主要用于撒布农药¨。据2006年统计数据想在这些丘陵山区仅靠地面喷洒装备实现植保机械资料显示，日本水稻种植面积近1692khm，且经营规化很困难，必须结合现代化的无人驾驶空中作业技模相对较小，常规的地面装备难以适应，而无人机因术，才能构成完整的机械化植保体系。其尺寸小、操控灵活、喷洒效果好等优点，在日本进行由于固定翼飞机的起飞和着陆必须使用跑道，作农业生产已成为发展趋势之一。业飞行速度快，因此不适应于地形复杂、作业

5、区障碍目前，国内通用轻型无人机主要有蜜蜂l6共轴物多的作业环境，尤其不适用于中、小田块的病虫害式无人驾驶直升机，z一3无人直升机，WD100型无人防治，农药极易飘移到相邻地块的农作物上。因此，直升机和天鹰一3等¨。但是，Et前应用无人机近年来无人机(UAV)喷雾设备的研究在日本、美国等(UAV)开展施药技术的研究仍处于初级阶段，实际应发达国家得到了快速的发展。在我国，由于缺乏先进用仍是空白。的无人机(UAV)喷洒技术和控制装置，使我国无人机2研究对策收稿日期：2009—11—18在国外，无人机(UAV)喷洒技术的发展已经比较

6、基金项目：国家“863”计划项目(2008AA100902)；校科技创新项日(163040043)成熟，如中、小田块的病虫害防治或大田内局部的精作者简介：吴小伟(1985一)，男，江苏连云港人，硕士研究生，(E—准施药以及丘陵山区的病虫害防治等。化学农药不mail)xwwI591lOabcd@yahoo．cn。仅是病虫害防治的流体方式，还可以是除草剂、杀菌通讯作者：茹煜(1973一)，女，南京人，副教授，博土，(E—mail)Stl-perchry@163．com。剂和施肥等他。我国近几年才开始研究无人机20l0年7月农机化

7、研究第7期(UAV)喷洒技术，虽有人曾进行过一些相关的研究和飞机装置(喷嘴、喷嘴间距、雾滴体积和操作压力)，飞试验，但是要使喷洒的农药效果发挥到最高，使大部机的操作参数(作业速度和喷雾高度)，大气的状况分以至全部都能落到靶标上，并且均匀地吸附在靶标(风速、温度、RH和大气的稳定性)与喷洒对象(表面表面上，还需要做进一步的研究工作。粗糙度)的特性，运用AGDISP可以计算顺风的雾滴2．1从理论上开展无人机(UAV)喷洒技术研究沉降量(Teskeeta1．，2002)⋯。无人机(UAV)在喷洒的过程中，影响喷洒效果的2．1．3气

8、候条件对喷洒的影响因素很多，如目标植株、液滴雾化程度、雾滴流场的输合适的喷雾时间是提高雾滴中靶率的重要因素运特性以及雾滴的穿透性等等。为避免或减轻农药之一，特别是在不同的地域、地形条件下，除了旋翼飞对非靶标区域的影响和环境污染，无人机作业前应考机本身产生的涡流外，作业时的温度和风速，气流与