沈德戰(zhàn)，張 園,2，韋麗嬌,3，趙振華,4，陳曉垚，姜 蕾

（1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，廣東 湛江 524091；2.廣東省農(nóng)業(yè)類顆粒體精量排控工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524000；3.湛江市類顆粒體動(dòng)力學(xué)及精準(zhǔn)精量排控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524091；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東 湛江 524091；5.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571101）

0 引言

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，擁有1.2 億hm2耕地[1]，在農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，如何進(jìn)行有效的病蟲害防治是確保糧食安全和產(chǎn)量的關(guān)鍵。然而，在我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，植保施藥仍然以人工或微型機(jī)器（電動(dòng)）噴霧機(jī)為主，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的規(guī)?；N植不相適應(yīng)，導(dǎo)致了監(jiān)測(cè)與預(yù)警的分離；與此同時(shí)，人工施藥勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，施藥人員中毒事故也時(shí)有發(fā)生。無人機(jī)施藥作為一種新型施藥技術(shù)，由于其相對(duì)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，已經(jīng)貫穿了作物的生長(zhǎng)全過程[2-3]。因此，加速推進(jìn)無人機(jī)施藥技術(shù)推廣應(yīng)用，提高作物病蟲害防治水平，是保證糧食品質(zhì)和安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。

1 概述

無人機(jī)施藥是一種借助植保無人機(jī)攜帶藥液在作物上空噴灑藥物的作業(yè)方式[4-6]，其施藥系統(tǒng)如圖1所示，主要由噴灑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)等組成。噴灑系統(tǒng)由藥液管、噴頭等組成，用于施撒藥劑的定點(diǎn)定量輸送，是植保無人機(jī)施藥過程中的重要部分；控制和定位系統(tǒng)是一種用于對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制和決策的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航和數(shù)據(jù)采集等功能[7]。

圖1 無人機(jī)施藥系統(tǒng)

2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)施藥技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中具備一定的優(yōu)勢(shì)。

1）相對(duì)安全、高效的作業(yè)模式。傳統(tǒng)的人工噴藥的有效性和穩(wěn)定性較差，而且人工噴藥時(shí)存在農(nóng)藥殘留的危險(xiǎn)，有損操作人員的身體健康。而無人機(jī)噴藥采用遠(yuǎn)程控制，能有效地保障操作人員的安全。除此之外，無人機(jī)1 次飛行可以噴灑10～15 畝地（1 畝=0.067 hm2），作業(yè)效率高[8]。一般1 臺(tái)無人機(jī)1 天可以噴灑400～800 畝，而人工1 天僅噴灑8～10 畝，效率高幾十倍[9]。

2）突出的防治省藥節(jié)水能力。植保無人機(jī)施藥時(shí)，其旋翼產(chǎn)生的向下氣流可增加霧流對(duì)作物的滲透力，使葉片正反兩面有藥附著，滲透性強(qiáng)，能被作物均勻吸收，防治效果和農(nóng)藥利用率較人工噴藥效果更好，可節(jié)約農(nóng)藥30%、節(jié)約用水量90%。

3）良好的適應(yīng)性和靈活性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)山脈、高原和丘陵占全國(guó)總面積的69%[10]。先進(jìn)的無人機(jī)施藥技術(shù)可不受地形、作物高度、周邊環(huán)境等因素的影響，適應(yīng)性更強(qiáng)，很好地解決了高桿作物、果樹、復(fù)雜地形等施藥難的問題。

4）有效避免機(jī)械損傷作物。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械相比，無人機(jī)噴灑的藥滴更容易附著在作物的表面，可有效避免作物與器械多次接觸造成的損傷、損壞。

3 發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外發(fā)展概況及關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，美國(guó)和日本的植保無人機(jī)技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)，處于世界領(lǐng)先水平。其次，澳大利亞、韓國(guó)等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家70%以上的農(nóng)藥噴灑都是通過無人機(jī)作業(yè)完成的。其中，日本是無人機(jī)植保技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，自90 年代以來，日本已將農(nóng)用無人機(jī)應(yīng)用于大田作物、果樹、蔬菜等作物的病蟲害防治方面。近幾年，日本農(nóng)用植保無人機(jī)由于其單位面積施藥量小、作業(yè)效率高、農(nóng)藥飄動(dòng)小等優(yōu)勢(shì)而迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本使用無人機(jī)進(jìn)行害蟲控制的面積超過45%。

當(dāng)前美國(guó)的農(nóng)業(yè)航天技術(shù)領(lǐng)域，以實(shí)時(shí)影像處理系統(tǒng)、變量噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)和多種傳感器信息系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)為研究重點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)施藥作業(yè)實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控[11]；可變量噴射施藥系統(tǒng)使農(nóng)藥資源的回收利用更合理、有效，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能和環(huán)保減排的目的；多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)使復(fù)雜系統(tǒng)的綜合表達(dá)方式更為完整和明確，改善了系統(tǒng)響應(yīng)的精確度和快速性，減少了系統(tǒng)的決策風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)GT-MAX 農(nóng)機(jī)公司[12]的植保飛機(jī)，其飛行控制結(jié)構(gòu)為內(nèi)環(huán)式，并集成三軸式慣性加速度計(jì)、航向磁強(qiáng)計(jì)、聲納、雷達(dá)測(cè)高儀和DGPS 等多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)施藥作業(yè)精確定位等功能。

韓國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平較高，農(nóng)業(yè)無人機(jī)施藥技術(shù)依賴中國(guó)和日本出口，因其較為寬松的政策法規(guī)以及在農(nóng)業(yè)無人機(jī)市場(chǎng)上較高的開放度和接受程度，農(nóng)業(yè)無人機(jī)施藥技術(shù)發(fā)展較為穩(wěn)定?？v觀國(guó)際現(xiàn)狀，各發(fā)達(dá)國(guó)家不僅注重植保施藥作業(yè)對(duì)環(huán)境的影響，也注重農(nóng)用噴霧技術(shù)、遙感技術(shù)和精準(zhǔn)導(dǎo)航控制技術(shù)等的研究，以減少農(nóng)藥噴灑漂移量，提高農(nóng)藥利用率。

3.1.1 噴霧技術(shù)

噴霧技術(shù)是無人機(jī)施藥作業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。自20 世紀(jì)90 年代以來，美國(guó)一直在生產(chǎn)最先進(jìn)的空中靜電噴霧器，用于各種小型螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)上。近年來，美國(guó)的專家和學(xué)者們一直在測(cè)試和研究空中靜電涂層系統(tǒng)的抗漂移性能；美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)署（USDA-ARS）的CARLTON 等[13]設(shè)計(jì)的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)靜電噴頭能有效防止藥液的漂移；美國(guó)噴霧系統(tǒng)公司[14]生產(chǎn)的額寬幅扁型噴頭和低壓扇形噴頭具有自動(dòng)控制的功能，可根據(jù)壓力變化產(chǎn)生不同霧型，從而獲得更好的附著效果。

3.1.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是一種通過無接觸的方式獲得由目標(biāo)自身和目標(biāo)所表示的地區(qū)和事物的特征，并對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和提取的技術(shù)。無人機(jī)攜帶遙感設(shè)備（高光譜、多光譜相機(jī)和熱成像儀等），利用作物的光合作用和水分蒸發(fā)原理監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)病蟲害情況；在日本，大多數(shù)情況下都是使用微型無人機(jī)攜帶照相設(shè)備，通過SfM 軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得稻米的長(zhǎng)勢(shì)等農(nóng)業(yè)情況。美國(guó)無人機(jī)技術(shù)公司PrecisionHawk、Agribotix、DroneDeploy[15]研究的 農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物的估產(chǎn)、土壤關(guān)鍵屬性、農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)等，通過遙感技術(shù)，利用無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)生成精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)NDVI 指數(shù)圖，分析植被狀況和植被覆蓋度信息。

3.1.3 精準(zhǔn)導(dǎo)航控制技術(shù)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)空中施藥技術(shù)是利用及時(shí)、準(zhǔn)確的信息采集技術(shù)和現(xiàn)代信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)減少施藥量、高效、省力的綜合技術(shù)。用GPS 確定無人機(jī)與需要噴灑地點(diǎn)的位置關(guān)系，用飛行控制器進(jìn)行航路規(guī)劃，并開啟可變系統(tǒng)裝置，進(jìn)行精確、定點(diǎn)、超低量、高效噴灑。尹選春等[16]提出了由無人直升機(jī)攜帶偽衛(wèi)星設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航控制，并驗(yàn)證了導(dǎo)航精度和可靠性比GPS 高；IWAHORI 等[17]開發(fā)了一種由無人直升機(jī)攜帶的3D GIS 地圖系統(tǒng)，用于精確的空中測(cè)量；美國(guó)雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)公司研制的RMA X 型工業(yè)無人直升機(jī)采用精確噴藥的方法控制水稻病蟲害；SUZUKI等[18]擬把非線性模型控制算法用于小型無人機(jī)自動(dòng)避障控制與導(dǎo)航中；NONAKA 等[19]設(shè)計(jì)了外部干擾、地面控制站和無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，利用滑模控制算法減弱外部干擾，降低模型誤差，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)順利起降及懸停于空中的平穩(wěn)控制。

3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況

農(nóng)業(yè)無人機(jī)在中國(guó)起步較晚，但發(fā)展迅速[20]。2008 年，國(guó)家“863”計(jì)劃課題——“水田超低空，低體運(yùn)用技術(shù)研究及裝備創(chuàng)新”的正式落地，表明我國(guó)科研機(jī)構(gòu)正式步入無人機(jī)運(yùn)用技術(shù)探索時(shí)期[21]。2010 年，我國(guó)第1 架自主研發(fā)的施藥無人機(jī)成功問世[22]。2014 年，中央一號(hào)文件提出“加快農(nóng)用航空建設(shè)”，推進(jìn)生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)。2015 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部編制了《到2020 年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《到2020 年農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)計(jì)劃》，以及個(gè)別省份地方性補(bǔ)貼政策的出臺(tái)，促進(jìn)了無人機(jī)施藥的快速發(fā)展。2017 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部首次將農(nóng)業(yè)無人機(jī)納入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼。到2020 年，通過產(chǎn)學(xué)研等合作方式，中國(guó)農(nóng)業(yè)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，誕生了大疆創(chuàng)新、極飛科技、漢和、極目等諸多代表性農(nóng)業(yè)無人機(jī)品牌。2021 年，大疆T30 植保無人機(jī)搭載了枝向?qū)Π屑夹g(shù)和球型雷達(dá)系統(tǒng)，提高了作物對(duì)藥液的吸收以及解決了植保無人機(jī)在極端天氣無法及時(shí)避讓障礙物的問題。極飛無人機(jī)配置的RTK 導(dǎo)航系統(tǒng)提高了施藥的精確度，其研發(fā)的離心變量噴灑系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)無人機(jī)因軸承摩擦而產(chǎn)生的噴藥效率和藥液漂移問題。

在農(nóng)業(yè)無人機(jī)自主研發(fā)和創(chuàng)新方面，我國(guó)雖已達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨?，但依然有較大的提升空間。無人機(jī)的可變量施藥是植保技術(shù)發(fā)展的首要趨勢(shì)之一，通過系統(tǒng)控制噴灑藥量可以解決農(nóng)藥過量使用的問題，提高農(nóng)藥使用效率。王玲[23]設(shè)計(jì)的基于PWM 的變量噴霧測(cè)控系統(tǒng)可以通過軟件遠(yuǎn)程調(diào)整無人機(jī)的應(yīng)用狀態(tài)和參數(shù)；王大帥等[24]開發(fā)了基于LabVIEW 的軟件來控制地面站，并使用了多個(gè)傳感器相結(jié)合技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控施藥參數(shù)的變化；王林惠等[25]采用圖像處理技術(shù)識(shí)別作物區(qū)與非作物區(qū)，繪制出作物處方圖，然后控制噴頭實(shí)施精準(zhǔn)施藥，理想條件下，減施率可達(dá)32.7%。

自主避障是無人機(jī)提升適用性的必然選擇，蘭玉彬等[26]比較了各種農(nóng)用無人機(jī)避障技術(shù)的適用范圍，并對(duì)其主要避障傳感器進(jìn)行了比較，提出了多種避障技術(shù)組合、實(shí)時(shí)主動(dòng)避障技術(shù)、建立輔助避障體系和避障程序規(guī)范等方面的研究方向；李海林等[27]提出一種基于激光位移傳感器的避障技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了飛行過程中的動(dòng)態(tài)避障。肖儒亮[28]利用開源APM 作為四旋翼無人機(jī)的核心，完成了避障系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了避障測(cè)距與控制。

藥水漂移是影響無人機(jī)施藥效果的重要因素，降低藥水漂移的方法主要有研制減漂噴頭、添加飛防助劑、優(yōu)化噴灑技術(shù)等。張亞坤[29]對(duì)噴嘴的內(nèi)腔直徑、V 型槽角、相對(duì)切深進(jìn)行了優(yōu)化，并設(shè)計(jì)了用于控制漂移的噴嘴；董祥[30]將霧滴的沉積分為界面接觸期、水平擴(kuò)散期、收縮期和彈離期4 個(gè)階段，在收縮期結(jié)束后，霧滴是否還有足夠的能量從界面中分離出來，這是導(dǎo)致霧滴是否發(fā)生反射或沉淀的重要因素；王瀟楠[31]提出了一種基于水滴運(yùn)動(dòng)速率和水滴直徑的水滴漂移模型，可以有效地預(yù)測(cè)出水滴的漂移潛能，并得出了2 個(gè)水滴噴嘴在一定程度上疊加后，水滴的直徑增大，水滴的動(dòng)能增大，并減小了漂移的結(jié)論。趙春江等[32]研制了一種用于航空農(nóng)用的藥?kù)F分布和漂移趨勢(shì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)藥物霧氣漂移趨勢(shì)預(yù)測(cè)。張瑞瑞等[33]研制的飛機(jī)噴霧滴沉積特征分析系統(tǒng)由霧滴采集介質(zhì)、感染區(qū)識(shí)別編碼、沉淀特征分析3 部分組成，可實(shí)現(xiàn)藥液快速精準(zhǔn)檢測(cè)。

靜電噴射系統(tǒng)是以電荷的相反吸收原理為基礎(chǔ)，通過電場(chǎng)力、重力、噴射壓力等因素的影響，使液滴遠(yuǎn)離靶板，從而改善了沉積性能。茹煜等[34]為使旋翼內(nèi)的湍流流動(dòng)轉(zhuǎn)化成層流，并使電極保持干燥，采用了一種具有8 kV 的錐形電極，既能較好地降低水滴的漂移，又能顯著地增加水滴的沉積量。王繼環(huán)設(shè)計(jì)的靜電噴嘴，其內(nèi)部為不銹鋼環(huán)形電極，外部為PVC，其優(yōu)點(diǎn)是重量輕，絕緣性能好，比無靜電噴嘴更好。

4 面臨的主要問題

目前，我國(guó)植保無人機(jī)研究仍處于初級(jí)階段，仍存在許多問題需要解決[35]。

4.1 核心關(guān)鍵技術(shù)研究滯后

1）不能實(shí)時(shí)自主避障。在自動(dòng)飛行模式下，可以通過GPS 定位和軟件預(yù)先規(guī)劃好飛行的軌跡，避讓已知的障礙點(diǎn)，但不可以避讓突然出現(xiàn)的障礙物（如飛行生物），此時(shí)無人機(jī)仍是按預(yù)先規(guī)定的軌跡飛行，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)自主避障。

2）電池續(xù)航時(shí)間短。目前植保無人機(jī)飛防作業(yè)時(shí)，2 個(gè)飛行起降就需要換1 組電池，時(shí)效短，給飛防作業(yè)帶來很大的不便。

3）噴施組件和特定的劑量供給不足。目前，無人機(jī)在植物防護(hù)作業(yè)中所采用的噴嘴大多是常規(guī)噴嘴，霧滴譜寬、粒徑不可調(diào)、霧化噴涂效果較差，對(duì)航空專用噴頭、藥物添加劑的研制也較落后，可供選擇的種類和性能無法滿足實(shí)際需求。植保無人機(jī)噴灑的農(nóng)藥要想發(fā)揮良好的殺蟲殺草效果，藥劑應(yīng)該具備漂移系數(shù)小、難揮發(fā)、難蒸發(fā)、耐雨水沖刷、易滲透等特點(diǎn)。然而，目前尚未有制藥企業(yè)生產(chǎn)這類農(nóng)藥。

4.2 作業(yè)人員缺少植保專業(yè)技術(shù)

目前，市場(chǎng)上的無人機(jī)作業(yè)團(tuán)隊(duì)基本上都是以飛行操作手為主，面對(duì)種類繁多的作物對(duì)象，尤其是熱帶特色經(jīng)濟(jì)作物，無人機(jī)作業(yè)人員并沒有一定的農(nóng)藥選擇和農(nóng)藥配比知識(shí)。農(nóng)用無人機(jī)的飛行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性比商用的要求更高，而目前我國(guó)缺乏專門從事農(nóng)業(yè)無人機(jī)施藥的操作人員。

4.3 農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系尚不健全

雖然相關(guān)部門一直在完善農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系和政策規(guī)程，規(guī)范農(nóng)業(yè)無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展，切實(shí)保障廣大農(nóng)民的根本利益，但植保無人機(jī)的制造和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范仍不完善，缺少細(xì)化的作業(yè)規(guī)范和作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)部門監(jiān)管困難。

4.4 無人機(jī)鋰電池易受溫度影響

鋰電池具有工作性能穩(wěn)定、能量密度與功率密度高、壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，被作為電動(dòng)無人機(jī)動(dòng)力源廣泛使用。而無人機(jī)在飛行過程中，尤其是在極端的高溫條件下，由于太陽直射無人機(jī)機(jī)體而引起光熱效應(yīng)，機(jī)體內(nèi)積蓄大量熱量，如果無人機(jī)內(nèi)部沒有散熱系統(tǒng)，高溫將嚴(yán)重影響鋰電池的壽命和容量，甚至產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。據(jù)相關(guān)研究表明，鋰電池內(nèi)部的電化學(xué)活性在溫度低于15 ℃時(shí)明顯減弱，當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，電池-電解液加速的副反應(yīng)作用會(huì)造成鋰電池容量的衰減，故多將45 ℃作為鋰電池工作溫度的上限[36-37]。相比較于高溫環(huán)境，低溫環(huán)境對(duì)電池的性能影響更大。在低于-15 ℃的低溫環(huán)境時(shí)，無人機(jī)起飛耗電量大；在低于-25 ℃的更低溫環(huán)境時(shí)，無人機(jī)無法正常飛行[38]。無人機(jī)作業(yè)時(shí)還會(huì)遇到極端天氣，如果不及時(shí)改進(jìn)，將會(huì)造成不必要的損失。

4.5 非人為原因引起無人機(jī)失控失聯(lián)

無人機(jī)在空中飛行時(shí)一旦失去控制，短時(shí)間內(nèi)會(huì)以各種姿態(tài)從高處墜落，對(duì)地面的人員和設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。無人機(jī)受風(fēng)力干擾或電磁干擾也會(huì)引起失聯(lián)、失控的情況[39]。當(dāng)無人機(jī)在飛行時(shí)遇到惡劣天氣時(shí)，無人機(jī)會(huì)受到強(qiáng)烈的氣流擾動(dòng)，很容易撞擊建筑物或墜入山谷；無人機(jī)在飛行過程中受到高大建筑或是山林遮擋會(huì)影響GPS 信號(hào)，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)，無法完成航行，容易引起墜機(jī)事故[40]。

5 發(fā)展對(duì)策及建議

5.1 加速解決安全隱患

1）針對(duì)無人機(jī)起飛前安全檢查缺失、飛行操作手操作失誤、姿態(tài)模式飛行、電量耗盡和非人為因素引起的無人機(jī)失控墜落和失聯(lián)問題，應(yīng)及時(shí)做出預(yù)警、強(qiáng)化保護(hù)裝置設(shè)計(jì)，例如槳葉保護(hù)罩、機(jī)身整體保護(hù)罩和降落傘防墜裝置等，解決無人機(jī)因碰撞而導(dǎo)致的失控問題，避免因高空墜落導(dǎo)致的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。

2）為有效解決無人機(jī)塑料外殼熱導(dǎo)率較低的問題，可均布式設(shè)計(jì)銅制均熱片，提高設(shè)備散熱效率，但需考慮隨著銅制均熱片長(zhǎng)度的不斷增加，無人機(jī)重量線性增加的問題。針對(duì)極端天氣環(huán)境，可通過內(nèi)設(shè)恒溫系統(tǒng)幫助機(jī)體散熱，調(diào)節(jié)機(jī)體電池周圍溫度，提高無人機(jī)的工作穩(wěn)定性和安全性[41]。

5.2 加強(qiáng)植保無人機(jī)施藥標(biāo)準(zhǔn)制定

全方位推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，提升植保無人機(jī)的穩(wěn)定性能，適應(yīng)多地區(qū)、多農(nóng)作物類型的推廣應(yīng)用。為進(jìn)一步規(guī)范行業(yè)發(fā)展，加大管理力度，制定更加完善和細(xì)化的施藥標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

5.3 充分發(fā)揮相關(guān)機(jī)構(gòu)的協(xié)同作用

各有關(guān)科研單位、企業(yè)要加強(qiáng)協(xié)同合作，制定行業(yè)、產(chǎn)品、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的建設(shè)給予高度的重視；各相關(guān)單位可以通過建立信息共享的平臺(tái)或者產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，不斷提高技術(shù)業(yè)務(wù)的銜接緊密度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)資源的共享[42]。

5.4 完善無人機(jī)植保市場(chǎng)

無人機(jī)農(nóng)業(yè)植保市場(chǎng)的規(guī)范是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要前提，要充分發(fā)揮政府的主導(dǎo)作用。一是建立健全相關(guān)法律法規(guī)制度，營(yíng)造良好的市場(chǎng)氛圍，明確具體市場(chǎng)需求，建立并優(yōu)化相關(guān)準(zhǔn)入機(jī)制，強(qiáng)化市場(chǎng)的規(guī)范度，從根本上保障無人機(jī)性能符合農(nóng)業(yè)植保切實(shí)需求，為市場(chǎng)的后續(xù)管理奠定基礎(chǔ)。二是相關(guān)政府部門應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到政策扶持在產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)完善過程中的作用，逐步引導(dǎo)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員接受無人機(jī)施藥，助力無人機(jī)植保市場(chǎng)。

5.5 重視新產(chǎn)品的更新

要最大程度發(fā)揮無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域中的作用，多元化的無人機(jī)種類必不可少。相關(guān)企業(yè)要不斷豐富無人機(jī)種類，切實(shí)滿足實(shí)際的農(nóng)業(yè)植保需求。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到實(shí)效性提升的重要性，從而在最大程度上避免出現(xiàn)相關(guān)功能“創(chuàng)新性有余、實(shí)效性不足”的現(xiàn)象?？梢越柚鷮?shí)際試驗(yàn)研究工作，收集分析植保作業(yè)過程中的信息，切實(shí)提升應(yīng)用過程中的精細(xì)化程度，通過精細(xì)化工作的優(yōu)化，解決具體運(yùn)行過程中的操作、維護(hù)以及各種邊緣化問題，以此延伸產(chǎn)業(yè)鏈條。

5.6 健全產(chǎn)品推廣體系

生產(chǎn)的本質(zhì)是服務(wù)應(yīng)用，要有效發(fā)揮無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的作用，必須從提高相關(guān)使用人員的使用意識(shí)入手[43]。因此，應(yīng)利用多樣化的手段不斷完善推廣體系：一是出臺(tái)農(nóng)機(jī)使用補(bǔ)貼政策，提高相關(guān)人員的積極性；二是充分發(fā)揮基層作用，通過村鎮(zhèn)牽頭宣傳教育，向相關(guān)人員宣傳無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)，提高接受程度；三是加強(qiáng)培訓(xùn)，讓機(jī)手學(xué)習(xí)和掌握無人機(jī)的使用及配套技術(shù)，為開展高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)植保工作打下基礎(chǔ)。

6 發(fā)展趨勢(shì)

無人機(jī)施藥技術(shù)是農(nóng)業(yè)植保的一個(gè)重要組成，正朝著以下方向發(fā)展。

1）精準(zhǔn)施藥。精準(zhǔn)施藥既能提高農(nóng)藥利用率，降低農(nóng)藥殘留量，也能保護(hù)施藥區(qū)周邊的生態(tài)。而GIS 和航空遙感技術(shù)相結(jié)合，可以有效地改善噴霧的可變控制[44]。因此，如何有效地利用航空遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)霧滴沉積、漂移、均勻分布、圖像處理等高科技的開發(fā)與應(yīng)用，就顯得非常重要。

2）穩(wěn)定安全的移動(dòng)操作平臺(tái)。在植保無人機(jī)技術(shù)日趨成熟、智能化的今天，將植保無人機(jī)與移動(dòng)終端有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)其進(jìn)行智能控制具有十分重要的意義[45]。通過手機(jī)App 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障、自動(dòng)飛行、GPS 跟蹤和虛擬搖桿操縱等功能。而上述功能的實(shí)現(xiàn)，而更加穩(wěn)定且可靠的自主飛行控制系統(tǒng)，更具平穩(wěn)的移動(dòng)操作平臺(tái)必不可少[46]。

3）高載質(zhì)量、高效率、長(zhǎng)航時(shí)技術(shù)。植保無人機(jī)存在載重不足（30～40 kg）、飛行時(shí)間短等缺點(diǎn)，因此須重視電池的整體性能和儲(chǔ)存容量，不斷優(yōu)化電池使用效果，增強(qiáng)電池功率和續(xù)航能力，以及提高無人機(jī)承載能力，延長(zhǎng)飛行時(shí)間和增加載藥量，提高無人機(jī)運(yùn)行效率。隨著單位面積噴灌收益的提高及土地的流轉(zhuǎn)，市場(chǎng)對(duì)高負(fù)荷、高效率、超長(zhǎng)使用壽命的無人機(jī)需求將會(huì)逐漸顯現(xiàn)。因此，高載質(zhì)量、高效、長(zhǎng)航時(shí)的植保無人機(jī)將成為今后發(fā)展的重點(diǎn)[47]。

4）靜電超低容量施藥技術(shù)。常規(guī)噴灑農(nóng)藥僅有25%～50%的農(nóng)藥在作物表面且發(fā)生了大量漂移。靜電噴施能明顯地增加化學(xué)溶液的粘附率、降低漂移和提高化學(xué)溶液的利用率，并能有效地控制漂移，降低對(duì)環(huán)境及土壤的污染。隨著科技水平的提高以及對(duì)環(huán)境的要求越來越高，靜電施藥技術(shù)在農(nóng)業(yè)航空植保機(jī)械上將會(huì)有越來越廣泛的應(yīng)用[48]。

綜上所述，農(nóng)用無人機(jī)具有安全、高效、智能的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景廣闊，加快農(nóng)用無人機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用，有助于促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，給農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀[49]。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來農(nóng)用無人機(jī)將在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。