农用植保无人机的研究现状及趋势

病虫害是制约作物良好生长、粮食安全生产的重要因素之一。然而,在当前尚缺乏有效预警手段和物理防治方法的情况下,化学药剂防治仍然是防治病虫害的主要手段。为此,介绍了植保无人机相比传统地面施药的优势和特点,对国内外植保无人机的发展研究概况进行了梳理和总结,通过与发达国家精准施药技术的比较,分析了我国在施药关键技术和施药配套装备与技术方面的不足,并简要介绍了无人机振动源的研究现状,阐述了植保无人机未来的研究发展趋势,为后续的研究工作提供铺垫。同时,指出了无人机低空施药技术将会大幅提高病虫害防治效率,促进我国现代农业的发展。     

我国生态施药技术现状与发展趋势

农业可持续发展已经成为当今世界农业发展的主流趋势,而实现农业可持续发展需要解决的问题之一就是农作物病虫害防治。现阶段防治病虫害的主要手段仍然是化学药剂防治。相比于传统人工地面背负式手动喷雾作业,现代施药机具和技术更加多样化。介绍了国内喷药技术的特点及优势,说明了国内喷药技术发展研究概况,分析了我国喷药技术面临的问题并阐述了未来喷药技术的发展趋势。可持续发展做为当今世界发展的主流思想,我国农业可持续发展已成为农业产业未来发展的主要方向,而限制我国农业可持续发展的制约因素有很多,如施药机械现代化程度不高、喷药技术落后等问题都亟待解决。     

植保无人机施药技术研究现状与展望

病虫害是制约粮食生产的重要因素之一,随着防治手段升级,我国作物病虫害情况更是呈现出多样性、抗药性和爆发性趋势,这对防治技术提出更高的要求。近年来植保无人机在病虫害防控中已表现出明显优势,发展前景备受关注。本文对国内外植保无人机技术及关键设备研究进展进行梳理总结,分析发展中面临的主要问题:旋翼风场下雾滴运动规律研究不足、作业参数优化结果分散、静电施药关键技术有待突破及无人机专用喷头性能亟待提高。同时阐述雾滴分布模型、施药专家系统、多机合作是植保无人机技术未来几大发展趋势,此外介绍无人机遥感技术在病虫害监测方面的应用情况。     

植保无人机在小麦病虫害防治技术的应用

小麦作为主要的粮食作物,其田间管理和病虫害防治是制约小麦高产、稳产、节本增效的重要因素。通过两年连续利用植保无人机与传统人工施药进行对比分析,在病虫害防治过程中,通过实践证明植保无人机在单位面积土地施药成本、产量等方面具有明显优势,植保无人机技术适合在小麦病虫害防治方面进行推广。     

基于农机自动化技术的农作物病虫害防控策略研究

为了有效应对农作物病虫害,本研究采用典型案例分析方法,研究了基于农机自动化技术的农作物病虫害防控策略;分析了农作物病虫害的危害和传播方式,强调了传统防控方法的局限性;探讨了农机自动化技术的潜力和应用,包括监测、智能喷洒和施药,以及数据分析与决策支持系统的关键作用。通过具体案例分析来证实农机自动化技术的优势,特别是智能喷雾机在棉花病虫害防治中的成功实践。研究结果表明,农机自动化技术能够提高农产品产量质量,减少资源浪费和环境风险;农机自动化技术有助于农业现代化和可持续发展,应加强智能农机和无人机等自动化装备的研发力度,以构建信息化和智能化的农作物病虫害防控技术体系。     

无人机喷洒技术的研究

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.     

植保无人机的应用特点与变量施药技术研究

多旋翼植保无人机是我国农业无人机植保的新方式,近年来不仅发展速度快,而且体现出了显著的作业优势,通过对现阶段农用植保无人机作业特点进行分析,说明了多旋翼植保无人机作业时的优势与不足,并对植保无人机应用变量施药技术的实施方式进行了研究与总结,说明了在植保无人机上应用变量施药技术的必要性。     

水田慈姑植保无人机施药装置设计与试验

针对水田慈姑蚜虫虫害防治的低量定向施药需求,在对水田环境、慈姑植株特性以及慈姑蚜虫防治等调研的基础上,设计了水田慈姑植保无人机施药装置。利用有限元软件进行四旋翼植保无人机旋翼下风场和施药场数值模拟,并对平台进行不同工况的喷雾试验研究。结果表明：悬停高度提高,旋翼下流场强度分布层次丰富,更容易产生雾滴偏移;飞行速度降低,来流造成的雾滴飘移减小;喷头流量为20mL/min、压力增加达到0.07MPa时,喷头雾化达到最佳工况。无人机高度降低,喷洒雾滴附着率增加,无人机速度降低,喷洒雾滴附着率增加。因此,低空低速条件下雾滴叶片附着率更高、施药效果更佳,可实现可靠高效的慈姑病虫害防治。     

农作物病虫害防治中植保无人机的运用

现代农业面临着农作物病虫害防治的挑战,传统方法效率低下且存在安全和环境问题。植保无人机作为一种创新工具,具有高效、安全和精准的特点,在农作物病虫害防治中具有广阔的应用前景。然而,植保无人机的推广仍面临政策、技术和培训等问题。本文提出了三项策略来推动植保无人机的应用和发展。首先,政府需要提供政策支持,制定相关政策和措施,鼓励农民和农业企业积极采用植保无人机。其次,技术研发是关键,需要不断提高植保无人机的性能、稳定性和智能化水平,同时研发适用于不同作物和病虫害的专用农药和喷洒技术。最后,培训与推广也至关重要,通过举办培训班、现场演示和技术交流等方式,提高农民和农业企业的植保无人机操作技能和应用意识。通过以上策略的实施,可以推动植保无人机在农作物病虫害防治中的广泛应用,提高农业生产的效益和可持续性,为粮食安全和农业可持续发展做出贡献。     

浅析植保无人机的应用现状

我国是一个农业生产大国,一直以来,我国农作物病虫害的防治都是农业生产中的重点、难点问题,而植保无人机的出现给农作物病虫害防治提供了一条有效的解决途径。介绍了植保无人机的发展现状,分析了植保无人机应用的经济效益和社会效益,并对机具应用推广中所遇到的实际问题提出建议。     

基于无人机技术的水稻精准喷药系统研究

水稻是我国最主要的粮食作物,但每年因病虫害而严重减产。喷洒农药对病虫害防治效果明显,成本也较低。我国适合用无人机进行水稻喷药作业,但采用的是大面积粗放喷洒方式,不利于节约成本和保护环境。精准喷药能够解决上述问题,符合绿色农业的发展趋势。为此,设计了基于无人机的水稻精准喷药系统,由计算机识别作物区域和空缺区域后形成处方图;喷药设备根据处方图控制喷头开启程度,实现精准喷药;单张图片的处理过程耗时50ms,可以满足快速作业的要求。系统能够识别作物区域,在飞行速度为2m/s时的雾滴沉积量与处方图剂量的线性关系较好,具有较高的作业质量和效率。     

基于CAN总线的旋翼无人机喷洒模拟系统

设计了一套高精度、高可控性的无人机喷洒模拟平台,并进行了试验验证。该系统机械部分采用直线导轨结合伺服电机,最大承载质量50 kg,控制部分采用MFC设计上位机控制软件,与主控板STM32通过串口进行通讯,实现对水平和垂直2个方向上伺服电机的控制,同时采用CAN总线与喷洒控制器通讯和远程操控,可以实现喷洒流量控制以及旋翼风速控制。为评价系统运行精度,采用激光测距仪分别对系统在水平运动速度0.05、0.10、0.15、0.20 m/s下和垂直运动速度0.01、0.02、0.03、0.04 m/s下的控制距离进行距离测量,结果显示,垂直和水平方向上,控制参数与实际行程决定系数R2=1,水平与垂直重复精度优于2 mm,系统控制精度高;采用振动测试仪对系统在0.05、0.10、0.15 m/s运行速度下进行测试,通过分析振动数据,在不同运动速度下系统振动均不超过20 m/s2,其中X向和Y向在运行中存在较为稳定的4~5 m/s2的加速度,系统运行稳定。本系统可以有效降低喷洒试验载具成本,降低试验风险。     

无人机技术在现代农业中的应用

无人机这一新型的农业机械在我国农业发展中发挥着重要作用,促进了我国农业的现代化进程。分析了无人机在农业上的应用及其优势,阐述了无人机在现代化节水技术中对土壤水分全面实时精准监测的应用,并就无人机在未来节水农业中的发展趋势进行了探讨,为促进我国精准化节水技术的发展提供理论依据,也为农用无人机的进一步改进与发展奠定基础。      

中国精准施药技术和装备研究现状及发展建议

植物化学保护即使用植保机械喷施化学农药是当前最主要的病虫害防控方法，一直以来对保障农业生产安全与粮食有效供给起至关重要作用。能够实现按需精准施药、变量施药、人机分离与人药分离的高效、精准、智能的施药技术和装备是提高农药药效与利用率的保证，也是保障食品安全、降低农民劳动强度的重要措施，是目前国内外研究的热点。本研究对精准施药关键技术及研究现状进行了分析，对适用于不同作业场景的精准施药装备的研究现状、典型代表、应用进展等进行了分类总结，分析了目前精准施药发展中面临的挑战，并提出了对策和建议。本研究可为精准施药技术研究的推进、智能施药装备的研发和现代化农业的发展提供参考和思路。     

多旋翼喷雾无人飞行器的设计和试验研究

为了满足田间植保及科研需求,根据作业所需的一般负载要求,提出了一种针对多旋翼无人植保飞行器设计和验证机器效果的方法,并制作了用于农田喷雾施药作业的多旋翼无人飞行器。该飞行器主结构采用全碳纤维板,连接部分采用硬化铝材,作业机构由压力回流型隔膜泵和高压力雾化喷头组成。通过参数分析验证了设计的可行性,后经过机体飞行稳定性试验、实际田间作业效果试验对方案的可行性进行了实际检验。结果表明:飞行器整体结构稳定,性能可靠,在满载的条件下可持续作业10~15min,作业效率高而人工劳动强度低,符合应用的要求,为此类飞行器的设计提供了一种切实可行的方法。     

我国农业无人机航空植保技术现状与发展趋势分析

无人机航空植保技术是一种现代化的施药方式,适合复杂地形和小面积作业,在我国南方水田、丘陵山地等地有着较好应用前景。但目前,我国无人航空植保技术的研究还处于初级阶段。本文在介绍国外无人机航空植保技术现状的基础上,分析了我国无人机航空植保技术的发展水平及存在的问题,并提出无人机植保施药技术的发展方向与技术需求,仅供参考。     

液位监测技术在植保无人机中的应用分析

为了探究适合植保无人机药箱液位实时监测的可行方法,阐述了国内外常见的接触式和非接触式液位监测方法,包括差压式、浮体式、电极式、电容式、超声波式、激光式、光电式、流量计式、机器视觉式、雷达式等主要方法,指出了植保无人机作业过程中,其药箱存在的特点,包括液面波动剧烈、药液的理化特性各异、药箱空间小、防腐蚀要求高等,并对上述常见液位测量方法用于植保无人机药箱液位测量时存在的局限进行了分析,在此基础上,探讨了适合植保无人机质量轻、功耗小、精度高、耐腐蚀药箱液位监测方法及装置,并针对植保无人机药箱液位监测中需克服的难题,提出了气压式液位无线监测的解决方案,为进一步开发适用于植保无人机的药箱液位监测装置提供参考。     

农业植保无人机高精度定位系统研究与设计——基于GPS和GPRS

农业植保无人机凭借其高效率、低作业成本等特点,目前正逐步地取代人工植保,成为农业植保领域的一种重要装备。定位系统作为农业植保无人机控制系统的核心,是实现无人机自主工作和飞行的关键,也是无人机进行各项植保飞行作业的基础,研发和设计高精度的无人机定位系统是未来农业植保无人机技术进一步突破和应用的关键。为此,针对GPS定位系统在复杂环境下的稳定性差、定位精度有限、无法为农业植保无人机提供高精度稳定的定位服务的问题,提出了一种基于GPS和GPRS的混合农业植保无人机高精度定位系统的设计,通过该系统可以有效地弥补GPS在复杂环境的定位不足,提高农业植保无人机的定位精度,对进一步促进农业植保无人机技术发展具有非常重要的意义。     

无人机农林业应用全球研究态势分析

无人机具有作业效率高、地形适应性好等独特优势，近年在农林业中应用范围不断扩大，相关研究成果数量呈快速上升式发展。为掌握无人机农林应用全球研究态势，本研究采集2011—2020年期间Web of Science 核心合集数据库中无人机农林应用全球研究相关文献数据，利用VOSviewer等统计软件对文献进行科学计量分析。分析结果表明，自2017年开始，无人机农林业应用研究发文数量快速增加，全球已有94个国家/地区、1778个机构开展了研究；发文量排名前三位的国家依次是美国、中国和澳大利亚，表明这三个国家从事无人机农林业应用的科研实力强，学术影响力大；共有398种期刊发表了有关无人机农林业应用研究文章，约占全部收录期刊的1.90%，说明更多的期刊开始关注无人机农林业应用研究；发文最多的期刊是由MDPI主办的Remote Sensing；被引次数最多的文章内容主要是关注无人机系统在摄影测量和遥感上的传感、导航、定位和通用数据处理等的研究现状。此外，对无人机农林业应用研究热点进行分析发现，无人机施药、无人机病虫害遥感、植物表型获取是无人机农林业应用的主要研究热点。本研究可为无人机在农林业上的创新研究、科研团队之间的合作提供参考。