1、农业部南京农业机械化研究所,无人机在农业领域的发展与应用,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,无人机农业应用的优势The advantage of UAV in agricultural application,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,作业适应性广 broad adaptability能在地面装备难以进入的区域之内作业（水田、玉米、林 地、湿地等）；Enter the area which is inaccessible to the ground machines.与地面装备田间作业相比，不会留下辙印和损坏农作物；No tire track
2、s,no damage to the crops.能在人居与农田混杂区域作业。For mixed farming area of civil houses and fields.,农业部南京农业机械化研究所,地面装备无法进入的区域内作业Enter the area which is inaccessible to the ground machines.,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究所,不破坏土壤物理结构，不会留下辙印和损伤作物、不影响作物 后期生产等特点No destroy the physical structure of the soi
3、l,no re tracks,no damage to the crops.,农业部南京农业机械化研究所,作业效率高High efficiency,防治工作效率约为0.04hm2/h,防治工作效率约为0.07hm2/h,防治工作效率约为7-8hm2/h,农业部南京农业机械化研究所,有助于提高植保作业质量Improve spraying efficiency旋翼产生的下洗气流吹动叶片，提高作物下部及叶片背面药液附着率，防治效果相比传统施药机械提高15%35%，应对突发、爆发性病虫害的防 控效果好。The wind generated by the rotator blowing the leav
4、es when is spraying,so the liquid adhesion rate of the back and the lower of the leaves has been improved by 15%to 35%,especially for the emergency.,农业部南京农业机械化研究所,航空植保药液沉积率试验Pesticide adherent rate experiment水稻下部附着率为上部附着率的53.2%;叶背附着率是叶面 附着率的47.8%。-数据来源：农业部南京农业机械化研究所,Top front Top back,Bottom front B
5、ottom back,Pesticide adherent rate,Fig1.Pesticide adherent rate of front and back top leaves,Fig2.Pesticide adherent rate of front and back bottom leaves,农业部南京农业机械化研究所,Comparison of spraying efficiency on cnaphalocrocis medinalisComparison efficiency on rice planthopper田间性能试验及防效查定Spraying efficiency
6、 experiment水稻分蘖期期田间防效试验-数据来源农业部南京农业机械化研究所：,农业部南京农业机械化研究所,作业成本低Low cost采用25kg有效载荷的单旋翼油动力无人机和15kg有效载荷的单旋翼电动 无人机进行喷施作业的年度收益分别是机动喷雾机的33倍和25倍；是人工手 动喷雾的133倍和93倍,（微小型无人飞机的 使用寿命按5年计，机 动喷雾机与手动喷雾,器按3年计,手动喷雾 器未计算人工成本）,annual profit(ten thousand yuan,power knapsack sprayer,Manual knapsack sprayer,15kg load sing
7、le rotor electric UAV,25kg load single rotor oil-driven UAV,农业部南京农业机械化研究所,应付突发灾害能力强High eciency for preven ng emergency连片大面积农田病虫害防治作业；Pest prevention of large acreage灭蝗作业；eliminating the locust大面积卫生防疫消杀作业。Sanitary and anti-epidemic of large acreage,农业部南京农业机械化研究所,农业领域对无人机的需求Agricultural demands for U
8、AV,农业部南京农业机械化研究所,农用无人机的应用领域,Application field of Agricultural UAV,6/30-/1270-19,农业部南京农业机械化研究所,双杆赶粉Double bars pollination,绳索拉粉Rope pollination,杂交水稻制种技术the hybrid seed production,用工多、劳动强度大High labor intensity,人工辅助授粉Artificial supplementary pollination,农业部南京农业机械化研究所,单竿赶粉Single bar pollination,人工辅助授粉，每
9、个劳力 每天可授粉3-10亩。Each person can pollinate only 3-10 mu every day,农业部南京农业机械化研究所,农用无人机应用于杂交水稻制种授粉，其花粉的授粉率和水稻结实率 均好于传统人工拉绳的方法，效率是人工的20倍，此方式在美国被大 量使用。UAV is applied in hybrid rice seed production&pollination.efficiency is 20 times that of the traditional method,which is broadly used in the USA.,农业部南京农业机械
10、化研究所,21,机动灵活，效率高 Flexibility适合复杂农田环境 Adaptability精细农业信息获取技术的重要补充 Important supplement for Precision Agriculture光谱分辨率高，适合精准农业High spectral resolution,卫星遥感Satellite Remote Sensing,航空遥感Airborne Remote Sensing,无人机遥感UAV remote sensing,田间遥感Groundremote sensing,农业部南京农业机械化研究所,城镇化速度加快，农业劳动力价格迅速攀升；农 业劳动力女性化、老
11、龄化、低文化特征明显，农 业劳动力短缺日益突现。Labor shortages；labor cost increasing;aging work force;Low educational labor.,农业部南京农业机械化研究所,我国每年病虫害防治面积近90亿亩次，防治任务极重Heavy task for preven on of pest and disease,9 billion mu every year；目前我国高效机动植保机械装备数量不足；Shortage of high eciency motor-driven sprayer；机械化植保作业水平不高；Low-level of p
12、erformance for crop protec on mechaniza on.,农业,部南京农业,机械化研究所,Spraying area,Sprayer amount,Manual sprayer,93%Motor-driven sprayer,6%Tractor-driven sprayer,1%,Manual sprayer 78%Motor-driven sprayer 20%Tractor-driven sprayer 2%,农业部南京农业机械化研究所,在用植保机械中手动药械依然占很大比例。手动植保机具约35个品种，社会保有量约5807.99万架，担负着全国农作物病、虫、草害
13、防治面积的70%以上。Manual sprayers is the main equipment for over 70%pes cide applica on,which is about 35 types,and about 58080 thousands units.,农业部南京农业机械化研究所,96%农民认为田间最繁重的 劳动就是病虫害的防治打药环节。most farmers believe that the most tedious labor job in eld is spraying.,农业部南京农业机械化研究所,农民要什么样的机具？服务？,农民的土地经营规模适合什么样的机具？
14、植保社会化服务程度对机具的需求？,农业部南京农业机械化研究所,中央1号文件连续11年聚焦三农，坚持农业基础地位不动摇，加快推进农业现代化。China government No.1 Document Focus on Agriculture for 11 consecu ve years,adhering to the fundamental role of agriculture,accelera ngagricultural moderniza on.2014年中央1号文件，“推进农业科技创新”“加快农用航空 建设”China government No.1 Document of 201
15、4:“Promote agricultural science and technology innova on”,“Accelerate the development of agricultural avia on”,农业部南京农业机械化研究所,6/30/2019,-29-,2012年中央1号文件：加快推进农作物病虫害专业化统防统治；引导农民合理使用农药，大力推广低毒低残留农药。“Accelera ng major pests Systema c preven on”,“Guide farmers tora onally use of pes cides”,“Promote low tox
16、icity&residue pes cide”in the China government No.1 Document of 20122008年中央1号文件：“继续实施植保工程，探索建立专业化 防治队伍，推进重大植物病虫害统防统治。”“Implementa on of plant protec on project”，“Explore theestablishment of specialized preven on team”，“Promote major pests Systema c preven on”in the China government No.1 Document of
17、2008,农业部南京农业机械化研究所,国际无人机协会（AUVSI）2013年发布的研究报告According to the AUVSI：目前全球无人机经济贡献超过110亿美元，今后10年累计将达1400亿美元;The current global economic contribu on of UAVs is over 11 billion U.S.dollars,over the next 10 years will reach a total of$140 billion;2015-2025年无人机在民用领域的应用将为美国经济贡献821亿美元，其中超过80%直接来自农业作业.2015-20
18、25 UAV used in civilian areas of the USA will contribute$82.1 billion ofwhich over 80%comes directly from precise agricultural operations,农业部南京农业机械化研究所,2014MIT突破性科学技术2014MIT breakthrough of science and technology,农业无人机Agriculture UAV脑图谱绘制Brain Atlas draw神经形态芯片;Neuromorphic chips4.,农业部南京农业机械化研究所,世界农业
19、航空平均水平17%，我国农业航空发展空间巨大huge space for China Agricultural Aviation,农业部南京农业机械化研究所,我国农用无人机应用发展时间表,2008年,2010年,2012年,2013年2014年2015年,国家“863”立项，开始了无人机农业 应用科研工作；我 国第一架农用植保 无人机飞入江苏吴 江，进行田间测试。,“Z-3N”型农用植保无 人机在江苏吴江进行田 间植保应用测试和病虫 害防治效果评价试验。,无人机在农业上的 应用得到广泛关注；农用无人机进入大 机种田间演示示范 期；一批新兴农业 航空企业迅速诞生。,农机化协会农用航空分 会成立；
20、农用无人机机 型种类达到十余种；农 用植保无人机产品正式 进入农业生产。,农用植保无人机纳 入国家农机补贴试 点；农用无人机服 务作业量巨增；农 业工程学会农业航 空分会成立。,大量银行、保险、风险 投资涌入农用无人机市 场，市场已自发形成了 生产销售服务的产 业链。,农业部南京农业机械化研究所,农业用无人机主要以15kg以下载荷为主Laod 15kg油动型 Engine Driven电动型 Motor Driven,农业部南京农业机械化研究所,近3年，无人机生产企业迅速发展，据不完全统计在农业领 域形成产品销售的企业有40多家。There are about more than 40 Man
21、ufacturers who could sell agricultural UAVs 3 years.,农业部南京农业机械化研究所,2014年，在河 南、湖南两省植保无人机列 入补贴试点，第一批，共补 贴300架。农业市场对无人机需求旺盛，加上政府推动Market demand for UAV&GOV promotion,农业部南京农业机械化研究所我国现代农业对农业航空的需求日益旺盛，发展 前景巨大Increasing demands&Great development prospects作为农业用途的微小型无人机目前处于初级发展 阶段Micro UAV is currently at an
22、 early stage of development in agricultural applica on还有许多技术难点需要攻克Many Technical Problems to be overcomed微小型农用无人机的发展任重道远Long way to go for agricultural UAV,农业部南京农业机械化研究所,Standards，technology,Supervision,农业部南京农业机械化研究所,面临的关键技术问题The Key Technical Issues,农业部南京农业机械化研究所,存在问题,低空低速飞行稳定性需要提升 Low-al tude&low
23、ight speed应适应田间高温频繁起降要求 Frequent takeos and landings as high temperature无人机系统价格高high price现有操控系统需要较高操作技巧专业化要求高 Need professional opera on,Difficulties,农业部南京农业机械化研究所,飞行器及承载部件耐农药腐蚀性 Corrosion Resistance to Pes cide航空施药低量精准和飘移控制需要完善 Pes cide dri control农业作业应具备基本的安全性保障功能 safety失控保护、失联返航、自主避障、设置安全作业区域、定高
24、定速。,农业部南京农业机械化研究所,技术难点一低空低速稳定性Technical Diculty A:Stability of Low-al tude low-speed要求：农业作业低空低速飞行要求，稳定性控制难度甚至高于 军事飞行要求;（飞行高度低于3m,飞行速度小于10m/s）Requirements:Low-al tude原因：超低空飞行未脱离无人直升机的地效区；气压高度 传感器受旋翼下洗气流影响；地面温度影响气压计 Reasons：1、Wing-In-Groundeect，2、eects to Barometric al tude sensor 3、The ground tempera
25、ture,农业部南京农业机械化研究所,技术难点二农药飘移Technical Diculty B:pes cide dri 要求：无人机载荷小-低容量施药-高浓度溶剂-精准-避免重喷 漏喷。Requirements:Small load of UAV-Low-volume spraying-High concentra ons-precise spraying.问题：产生细雾滴发生农药飘移；大雾滴易滚落，作物上沉积量少 diculty:Fine droplets dri,Large droplets Less deposi on on crops 原因：喷嘴雾滴谱宽，难以控制；缺少应对不同作业条
26、件的作业规范与精准施药控制系统；GPS航路漂移。Reasons：1、wide droplet spectrum,2 Lack of job specica ons and precise pes cide control system,3、GPS dri,农业部南京农业机械化研究所,技术难点三操控难Technical Diculty C:Professional Opera on要求：施药作业飞机起降次数多、续航时间短，不同于军事飞 行或其它民用飞行起降少、续航时间长的特点，农业用要 求飞机操作容易，起降方便，操控傻瓜化。Requirements:short ight&Frequent tak
27、eos and landings,smart control问题：操作上手难，培训周期2个月；diculty:opera on is quite professional,2 months train at least原因：姿态增稳，调整与操控方式复杂，飞行稳定性控制难。Reason:lack of smart control,农业部南京农业机械化研究所,技术难点四价格高 Diculty D:High price要求：满足农业生产要求，符合农民购买力;Requirements:Cheap enough for farmers问题：目前20Kg以上载荷无人机裸机价格50万元，加上地面站 系统总价
28、格100万以上，高于多数农民承受能力；Diculty:500 to 1000 thousands RMB原因：单机或小批量生产方式，军用专用链路，控制系统部件 多复杂。一体化飞控货架产品无法满足农业作业要求。另 外，发动机寿命短，进口长寿命发动机价格高。Reason:No Mass Produc on,农业部南京农业机械化研究所,为保证植保机的高可靠性，动力系统需具有高可靠性及高寿命水平；燃油动力：植保作业的飞行速度较低，对发动机冷却极为不利，因此强制风 冷不再适用，应使用冷却液循环冷却；电池动力：取决于电机及配套电池的可靠性,。,发动机寿命农业部南京农业机械化研究所,农业部南京农业机械化研究
29、所,绿农飞机：电池容量24000毫安时每块，12S 44.4V，给飞机提供动力时间久可以做到15-20分,钟，载重量大，单次飞机可以喷洒35-40 亩地。,48,苏州绿农航空植保科技科技有限公司苏州绿农,电池动力,电机,电调(120A),农业部南京农业机械化研究所,2012年12月,2014年8月,2014年5月,2013年6月,2013年4月,农业部南京农业机械化研究所,口主要技术指标：空机重量（不含燃油）：63kg 任务载荷：35kg作业高度：相对农田高度35m作业速度：36m/s，飞行中可调节 作业幅度：810m作业效率：喷药：50亩/架次，150亩/小时,授粉：300亩/小时,单次作业
30、时间：喷药20分钟，授粉2小时,操作方式：手动/增稳/自动驾驶,使用寿命：5年或1000飞行小时,口主要技术参数：,全长（旋翼尾桨旋转）：3.6m,旋翼直径：3.135m,系 统 简 介,WZ-3N智能型农用植保机运用于 水稻田、果林等农作物病虫害防治、杂交睡到辅助授粉、甘蔗田喷施增长 剂、厂区巡视等作业任务。该系统具 有性能安全可靠、自动化程度高、操 作简便、使用维护成本低等特点。,农业部南京农业机械化研究所,农用设备任务载荷,高效节约用药量每亩节省30-40%，而且喷洒均匀度是人工的3-5倍。精准定位基于差分GPS的定位系统避免多喷或者漏喷形成药害。自动驾驶&航线规划自动解算并生成飞行航线
31、，可自动进行航线修正。,操作简便利用PDA或手机等移动终端，即可实现操作。安全可靠通过大量可靠性及寿命试验，寿命可达1500飞行小时。,农业部南京农业机械化研究所,绿农飞机：载重分为10公斤级别和20公斤级别的两 款飞机，都具有防撞防摔装置，圆形底 座降落平稳，可以做到水稻田内起降，飞行施药距离最远能达到500米。,52,苏州绿农航空植保科技科技有限公司Suzhou Green Agriculture Aviation Technology Services Co.,Ltd.,销售政农策业部南京农业机械化研究所,针对有意向购买飞机的客户，推出了多种促 销惠民政策：政策一：载重10公斤（9.9万
32、元/台）载重20公斤（13.8万元/台）购买单台客户享受9折优惠，5台以上团 购客户给予8折优惠，每架飞机免费给予培训架驶员一名（包吃住），同时送飞机一年 的保险。,农业部南京农业机械化研究所,政策二：,成立飞防植保合作联社。加入飞防植保合作联社的江苏省内的合作社给予免 费提供飞机一台（10公斤级别）。飞机给合作社使用三年。加盟条件：合作社需缴纳飞机押金10万元、公司免费给合作社培训飞机架驶员一名；三年内合作社每年每架飞机每次飞防植保按1000亩计算，全年飞防按5次计算（小麦2次，水稻3次），合计每年飞机飞防5000亩次，绿农合作联社每亩次 提成3元，每年提成1.5万元；三年合作期满后，合作社可以按照1折的价格购买该架飞机，也可将飞机退还 给绿农公司，绿农公司退还给客户押金；三年之内，飞机所有权归绿农公司；使用权归合作社，飞机保险由合作社购买，售后服务由公司负责。,农业部南京农业机械化研究所,Thanks!,中国农业科学院植保机械团队Tel：025-84346243,
