我國歷年水稻田病蟲草害防治面積占全部的34%,占總防治量的三分之一。長期以來,水稻病蟲草害防治主要依靠人力使用手動噴霧器和背負(fù)式機(jī)動噴霧機(jī)等常規(guī)植保機(jī)械進(jìn)行,勞動強(qiáng)度大,作業(yè)質(zhì)量差,作業(yè)效率低,已成為制約水稻全程機(jī)械化的主要技術(shù)瓶頸。2014年中央一號文件將“加強(qiáng)農(nóng)用航空建設(shè)”列為“推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新”的重要內(nèi)容。隨著國家農(nóng)業(yè)科技投入加大、政策傾斜及低空管制開放,植保無人機(jī)行業(yè)呈蓬勃發(fā)展態(tài)勢。但無人直升機(jī)由于載荷限制,施藥噴灑中多采用較常規(guī)濃度更高的藥液,漏噴、重噴現(xiàn)象嚴(yán)重、危害性大。
在承擔(dān)國家“十一五”高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目“新型施藥技術(shù)與農(nóng)用藥械”項目基礎(chǔ)上,農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所分析研究了我國水稻作物病蟲害防治特點和農(nóng)業(yè)航空植保發(fā)展需求,借鑒美、日等國農(nóng)業(yè)航空先進(jìn)技術(shù),重點開展了高效低污染施藥技術(shù)、施藥裝備與作業(yè)搭載平臺技術(shù)、施藥過程自動控制技術(shù)的研究,創(chuàng)制了適合于我國水田施藥作業(yè)的無人駕駛自動導(dǎo)航航空施藥技術(shù)及裝備,并開展了大量的室內(nèi)外性能試驗及技術(shù)改進(jìn)工作。專利“基于GPS導(dǎo)航的無人機(jī)施藥作業(yè)自動控制系統(tǒng)及方法”,集成了農(nóng)用無人機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)、噴霧控制技術(shù)、輕量化航空噴灑系統(tǒng)技術(shù)及可控均勻霧化技術(shù),將采集的田塊GPS信息導(dǎo)入航路規(guī)劃PC機(jī)進(jìn)行最優(yōu)航路規(guī)劃,規(guī)劃好的航路通過上行接口傳輸至地面站控制系統(tǒng)中,再經(jīng)無線電臺發(fā)送至飛行控制主機(jī),在機(jī)載GPS的引導(dǎo)下實現(xiàn)無人機(jī)自動導(dǎo)航飛行,達(dá)到指定坐標(biāo)點時自動打開或關(guān)閉施藥系統(tǒng),實現(xiàn)了對無人直升機(jī)亞米級精度的飛行控制,解決了航空噴霧作業(yè)噴幅的精確對接。為我國農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)的快速發(fā)展提供了技術(shù)支撐,提高了我國航空植保作業(yè)的質(zhì)量。
該專利轉(zhuǎn)化實施形成產(chǎn)品后可大大提升農(nóng)用無人機(jī)施藥裝備的技術(shù)含量,實現(xiàn)了對無人機(jī)亞米級精度的飛行控制,做到精準(zhǔn)對靶施藥;可根據(jù)農(nóng)作物病蟲害發(fā)生的輕重,自動調(diào)整飛行速度、飛行高度,進(jìn)行變量噴霧;通過可視化界面隨時掌握無人機(jī)實時的位置信息和施藥飛行航線的準(zhǔn)確性。淘汰了以往由導(dǎo)航員、信號員、操作手等組成的粗放式航空施藥方法,有效減輕了航空施藥作業(yè)強(qiáng)度,防止了藥液重噴、漏噴現(xiàn)象發(fā)生,提高了農(nóng)藥噴灑的精準(zhǔn)程度,保護(hù)了自然資源與生態(tài)環(huán)境。
與傳統(tǒng)地面作業(yè)機(jī)具相比,采用該專利技術(shù)的農(nóng)用無人直升機(jī)應(yīng)用于水稻病蟲害防治,農(nóng)藥有效利用率≥35%,節(jié)省農(nóng)藥使用量≥20%,作業(yè)效率提高10-100倍。折合節(jié)約農(nóng)藥成本3-5元/畝;節(jié)省作業(yè)成本10-15元/畝;增收糧食30-40斤/畝。該專利許可給四家公司運用實施,開發(fā)了12種不同類型和品牌的農(nóng)用無人植保機(jī),實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。截止2014年,已經(jīng)累計銷售600余臺(架),并已銷至國內(nèi)多個省份,銷售凈利潤超過1300萬元,在水稻、小麥、棉花、玉米等上的應(yīng)用超過40萬畝次,節(jié)藥增效經(jīng)濟(jì)效益超過4000萬元。該專利除了特別適用于水稻等水田作物技術(shù)裝備,還可應(yīng)用于大豆、花生、蔬菜等旱地作物,果園和甘蔗等作物,以及蓮蓬、水葫蘆等水生作物。如將施藥控制指令更換成拍照出發(fā)指令,還可用于農(nóng)情遙感監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)估方面。
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