無人機農林植保技術及應用 課件 第38、39課時 農用無人機的其他應用-5、6

Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十八課時農用無人機的其他應用-5BUYUNAVIATION農用無人機的其他應用一、植保無人機授粉植保無人機施肥二、植保無人機授粉概述植保無人機授粉當前，我國水稻種植和收獲機械化水平發(fā)展較快，在2016年，水稻的耕種和收獲基本實現(xiàn)了機械化。但雜交水稻制種機械化水平仍處于較低水平。20世紀60年代，我國成功培育出水稻不育系、保持系和恢復系的“三系”配套，率先在世界上育成雜交水稻概述植保無人機授粉在雜交水稻生產過程中，授粉是制種尤為關鍵的一個環(huán)節(jié)，直接關系到雜交水稻的產量與質量。雜交制種由不育系（母本）與恢復系(父本）雜交而成，雜交制種屬于異花授粉，父本所提供的高密度花粉充分、均勻地落在母本柱頭上，才能獲得滿意的種子結實率，所以說輔助授粉是保證制種成功的關鍵因素之一概述植保無人機授粉目前傳統(tǒng)的人工授粉方法包括:雙短竿推粉法、繩索拉粉法、噴粉授粉法、碰撞式授粉等雙短竿推粉法繩索拉粉法概述植保無人機授粉水稻的花期很短，開花時間為10:00～12:00，花粉的壽命也短，這些生理原因都會導致水稻授粉率的下降。為了提高花粉的利用率和母本的結實率，在整個人工授粉時期，需要保持每天授粉3或4次，且必須在30min內完成,“趕粉”時動作要快，才能保證花粉彈得高、散得寬一概述植保無人機授粉微小型農用無人直升機具有精準作業(yè)、高效環(huán)保、智能化、操作簡單、環(huán)境適應性強、無須專用起降機場等突出優(yōu)點，在農業(yè)生產中越來越受到青睞，目前已研制有多機型的無人直升機進行田間植保作業(yè)的示范應用概述植保無人機授粉直升機授粉的工作原理為:利用螺旋槳產生基本與植株平行的攪動氣流，且該氣流有垂直向下和水平作用兩個分量，水平分量將花粉從父本柱頭上吹散，隨風力散落到母本柱頭上，往復2或3次完成授粉作業(yè)概述植保無人機授粉無人駕駛直升機具有作業(yè)高度低、無須專用起降機場、操作靈活輕便、環(huán)境適應性強等突出優(yōu)點，授粉作業(yè)效率可達80-100hm2/d，是人力的20倍，且成本較低，適用于大面積水稻制種輔助授粉作業(yè)概述植保無人機授粉在水稻機械化制種過程中，輔助以機械授粉和噴施農藥激素技術，改變田間父本和母本的種植群體結構，研究父本和母本的機械化種植、收割、種子田間化學干燥和機械烘干技術，從而實現(xiàn)從田地耕整、播種移栽、施肥噴藥、授粉、收割到種子干燥的全程機械化制種作業(yè)的技術路線植保無人機授粉美國是世界農業(yè)大國，種植業(yè)與畜牧業(yè)并重，但是美國的農業(yè)人口只占全國總人口的2.6%。其農產品不僅自給自足，該國還是世界上最大的農產品出口國。其主要原因是農業(yè)生產區(qū)域專門化、機械化和商品化程度都相當高，玉米、小麥、大豆、棉花、肉類產量居世界前列美國雜交水稻全程機械化制種植保無人機授粉在作物生產和加工的各個環(huán)節(jié)都利用包括農業(yè)航空在內的現(xiàn)代科技成果，從而大幅度提高生產效率，降低生產成本，使農產品有較強的市場競爭力美國雜交水稻全程機械化制種美國小型直升機機隊美國小型直升機田間授粉植保無人機授粉美國西方石油公司下屬的圓環(huán)公司，通過采用小型有人駕駛直升機進行輔助授粉，配套制種父母本按（8-10)：(30-40）的行比相間種植，以37km/h左右的速度飛行，利用旋翼高速轉動產生的風力將父本花粉傳播到母本柱頭上完成授粉作業(yè)美國雜交水稻全程機械化制種植保無人機授粉小型直升機在雜交水稻制種輔助授粉作業(yè)中，利用螺旋機翼所產生的風力增大雜交水稻制種時父本花粉的傳播距離。利用小型農用無人直升機輔助授粉作業(yè)，可以實現(xiàn)雜交水稻全程機械化，提高生產效率，解決勞動力日益緊張的難題美國雜交水稻全程機械化制種植保無人機授粉借鑒美國的直升機輔助授粉方法，將目前我國所研發(fā)的農用航空無人直升機用于雜交水稻制種輔助授粉，實行父本和母本大間隔栽插，這一改進不僅可以保留母本水稻的優(yōu)良基因，也可以使父本、母本都能實現(xiàn)機械化插秧與收割我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機授粉無人機在雜交水稻授粉上的應用是一項了不起的創(chuàng)新，是實現(xiàn)雜交水稻制種全程機械化的突破口，將為雜交水稻制種技術帶來革命性的改變；同時，無人機授粉也在其他作物、林木中開始得到應用我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機授粉浙江省淳安縣林業(yè)局和亞熱帶林業(yè)研究所利用無人機對山核桃進行人工授粉實驗。采用無人機授粉技術之后，山核桃的總產量和果實質量均有顯著提高。大大提高了山地作業(yè)效率，使在山核桃等風媒花樹種的主產區(qū)實施大面積無人機授粉成為可能，為其長期高產、穩(wěn)產與質量提升打下了技術基礎我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機授粉無人駕駛直升機是實現(xiàn)雜交水稻制種全程機械化的關鍵及必然選擇。微型農業(yè)無人直飛作業(yè)相對來說比較安全，具有以下優(yōu)勢我國雜交水稻農用無人機制種適用于相對比較復雜的農田環(huán)境，特別是寬廣的東北地區(qū)和新疆地區(qū)；但我國南方丘陵山區(qū)地勢復雜，基地田塊小，具有樹冠茂密的高大喬木，因此在農用無人機的研制方面需要考慮防撞系統(tǒng)植保無人機授粉我國雜交水稻農用無人機制種水稻的授粉效果也受到不同農用植保機旋翼所產生的風場差異的影響。不同類型的農用無人機在輔助授粉時，需要配比相應的飛行參數(shù)（高度、速度、飛機與負載質量)、父本和母本廂寬比，以及授粉的效率和成本植保無人機授粉無人機在旋翼風力下進行輔助授粉時需要考慮花粉的分布情況與旋翼風場在水稻冠層平面的分布規(guī)律。因此在評價效果時，需要裝置風場無線傳感器網絡測量系統(tǒng)進行風場數(shù)據(jù)采集，風場無線傳感器網絡測量系統(tǒng)由飛行航線測量系統(tǒng)、若干風速傳感器無線測量節(jié)點及智能總控匯聚節(jié)點組成我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機授粉具體為采樣節(jié)點兩兩間隔1m，沿垂直水稻父本行排列為一行，放置20個采樣節(jié)點，用于同步測量對應方向的自然風風速。每個節(jié)點上布置3個風速傳感器，風速傳感器軸心--的安裝方向分別為平行于飛機飛行方向X，即平行于水稻種植行方向；垂直于飛機飛行方向Y，即垂直于水稻種植行方向；垂直于水稻冠層方問Z我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機授粉X、Y向形成的平面與水稻冠層面水平，花粉的懸浮輸送主要來自這兩個方向的風力，風力越大越好；Z向主要考察飛機所形成的風場對水稻植株的損傷情況。該向風速越小越好我國雜交水稻農用無人機制種微處理器負責緊集這3個方向的風速傳感器信號并轉化成風速存放于存儲器中或通過無線收發(fā)模塊發(fā)送出去植保無人機授粉農用旋翼無人機按照指定飛行參數(shù)沿田間父本種植行飛行，在接近傳感器陣列行時采集數(shù)據(jù)。單次數(shù)據(jù)采集完畢時，飛行器在父本行前端或尾端懸停待命，待數(shù)據(jù)傳輸過程結束，開始下一次飛行作業(yè)我國雜交水稻農用無人機制種植保無人機施肥概述植保無人機施肥由于季節(jié)性的要求，以及為了防止土壤板結，地面施肥機械已經不能滿足農業(yè)作業(yè)的需求。無人機施肥不僅能夠降低人工施肥的成本，而且更加安全、精準、高效。用高效省力的無人機來噴灑農藥，將成為以后的發(fā)展趨勢關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥實現(xiàn)無人機變量施肥的關鍵是要具備能夠實時獲取作物的養(yǎng)分需求及施固體肥料的末端裝置在獲取農作物的養(yǎng)分需求方面，目前較多的研究是利用多光譜或高光譜的遙感方式獲取養(yǎng)分信息關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥整個變量施肥系統(tǒng)包括:小型無人機系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，GIS)、地面控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)和施肥模型系統(tǒng)關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥獲取作物的養(yǎng)分需求是變量施肥的前提，而末端裝置才能最終保證變量施肥遼寧獵鷹航空科技有限公司發(fā)明了一種施固體肥料的末端裝置，包括無人機的藥箱和橫桿式起落架，藥箱設有開口向下的圓柱形出料口，出料口的下方設有播撒部關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥播撒部包括連接在出料口下方的接料漏斗，接料漏斗下方固定連接具有凹陷部的旋轉托盤，接料漏斗內部設有若干層帶有漏料孔的隔板，接料漏斗的內部空腔與旋轉托盤的底部連通;播撒部連接帶動其轉動的電機關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥能夠將固體肥料放置在藥箱內，通過旋轉托盤的轉動將肥料拋撒出去，作業(yè)效率高，彌補了現(xiàn)有的無人機只能夠噴灑液體的缺陷，使得無人機的多用性得到了提高無人機施肥裝置關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥芬蘭農業(yè)食品研究院研究了利用高光譜數(shù)據(jù)的分類圖實現(xiàn)精確施肥的任務。他們在2012年的暑假以芬蘭的一處小麥測試田為研究對象，利用分類圖估算了生物質量和含氮量，結合分類地圖和農場之前的產量圖等歷史數(shù)據(jù)，最后將其轉換成了一個適合農業(yè)作業(yè)的矢量分區(qū)作業(yè)圖關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥根據(jù)該農場歷年來的產量數(shù)據(jù)預測之后的小麥田地施肥任務圖。產量分類圖的淺色部分表示歷年來產量都比較低的區(qū)域，該田地的含氮量與生物質量的空間分布較為一致基于歷史數(shù)據(jù)所獲的產量分布圖關鍵技術與系統(tǒng)裝備植保無人機施肥獲取了2012年該田地的高光譜遙感圖像，通過高光譜圖像的光譜信息對小麥田地的含氮量和生物質量進行分類，得到小麥田地的含氮量需求圖構造的施氮量處方圖Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十九課時農用無人機的其他應用-6BUYUNAVIATION農用無人機的其他應用一、植保無人機播種無人機棉花脫葉與采收二、植保無人機播種植保無人機播種目前，我國農業(yè)發(fā)展迅速,農業(yè)現(xiàn)代化迫切需要農業(yè)機械化及作業(yè)高效精量化。而現(xiàn)有農田的播種則是一項高技術、高精度的作業(yè)，且播種效果明顯受各種因素的影響，對于播種方式更是提出了很高的要求植保無人機播種人工播種：包括人力式和機械式人力式播種不但勞動強度大、效率低，且播種不均勻的現(xiàn)象較明顯，降低了播種質量，同時花費大量時間現(xiàn)有的機械式播種主要還局限于手持式機械播種和行走式機械播種兩種形式植保無人機播種開始利用能夠低空穩(wěn)定飛行的無人飛行器實現(xiàn)輔助播種，能夠對低空穩(wěn)定飛行的無人飛行器進行輔助播種的方式解決了上述人力式和機械式播種的諸多問題,如降低了勞動強度，降低了地形的影響，也避免了損壞農田平整度等關鍵問題植保無人機播種播種作業(yè)中種子從種子箱內按自由落體方式落到農田中，種子間距太小農田播種需要定量撒播,種子過密影響種子質量，過疏浪費農田資源播種受農田大小的影響，種子箱必須有開關控制；種子不均勻、種子過密或過疏及種子箱開關不易控制等諸多問題，使得無人機播種的作業(yè)效率降低，播種效果不佳實現(xiàn)裝置植保無人機播種湖南農業(yè)大學的李明提出了一種基于無人機平臺的精量播種系統(tǒng)。它通過定量播種滾輪、滾輪葉片與固定座的共同配合實現(xiàn)定量排種；采用受伺服電機控制的定量播種滾輪實現(xiàn)精量播種，通過風力散種裝置將排出的種子吹散，實現(xiàn)風力散種，從而有利于均勻播種實現(xiàn)裝置植保無人機播種工作原理：定量播種滾輪不旋轉時,定量播種滾輪和滾輪葉片共同封住固定座頂部開口和底部開口之間的通道，防止種子從固定座底部開口墜落，此時播種裝置處于暫停播種狀態(tài)實現(xiàn)裝置植保無人機播種定量播種滾輪旋轉時，種子先從種子箱的出口漏到相鄰的滾輪葉片與定量播種滾輪之間共同形成的儲種空腔中，隨著滾輪葉片的旋轉。該儲種空腔運行至固定座的下方時，儲種空腔中存儲的種子被釋放，并在風力散種裝置的風力作用下分散并墜落，此時播種裝置處于播種作業(yè)狀態(tài)無人機棉花脫葉與采收無人機棉花脫葉與采收隨著社會、經濟和技術的發(fā)展，棉花生產過程的機械化水平取得了巨大的飛躍，棉花收割也基本實現(xiàn)了機械化，從而大大減少了采摘成本概述棉花脫葉是棉花機械化采摘必不可少的前提措施，可以促使棉鈴相對提前和集中吐絮，有效地減少棉花籽含雜率，減少對棉纖維的污染，推動棉花采摘的全程機械化生產無人機棉花脫葉與采收化學脫葉是棉花脫葉的主要方式之一，化學藥劑的有效噴施是棉花脫葉的關鍵概述傳統(tǒng)的人工噴施的方法，耗時費力，人工成本高，且基于人的主觀意識和經驗，噴施準確度和噴施量受到影響；人工在大田噴施，也容易造成棉花產量損失無人機植保是當前植保的新方向，具有許多傳統(tǒng)植保方式不具備的特點，如高效、機動性高和安全性高等概述無人機植保通過無人機噴施相應的藥物達到植保的目的，且無人機植保的理念和方法可以用于棉花脫葉藥物的噴灑和控制無人機棉花脫葉與采收我國主要采用人工及地面機械進行棉花的收割脫葉，隨著無人機行業(yè)的發(fā)展,無人機用于遙感、施肥和噴藥中的研究逐步開展無人機在棉花收割脫葉中的應用近年來，我國對將無人機用于棉花脫葉進行了研究和嘗試無人機棉花脫葉與采收李海波等對采用飛機噴施棉花脫葉劑進行了研究，結合實際對機場條件、人員配置、作業(yè)準備及作業(yè)流程進行了分析，指出采用飛機進行脫葉劑噴灑具有較好的可推廣性無人機在棉花收割脫葉中的應用袁秋梅等研究了采用飛機噴施哈威達棉花專用催熟脫葉劑的應用效果，取得了較好的結果無人機棉花脫葉與采收2014年，華南農業(yè)大學、珠海羽人飛行器有限公司、新疆天山羽人農業(yè)航空科技有限公司聯(lián)手，首次開展了農用無人機噴施棉花脫葉劑實驗,通過無人機噴灑藥物的方式分別在不同的脫葉劑、氣溫、飛行高度及速度、配藥量和濃度條件下，對霧滴沉降率、穿透性、葉片著藥量、棉花脫葉吐絮效果等進行實驗無人機在棉花收割脫葉中的應用無人機棉花脫葉與采收2015年,華南農業(yè)大學與多家無人機植保公司進行棉花脫葉劑無人機噴施綜合實驗，研究在不同的棉花種植密度田塊中脫葉劑畝用量相同的條件下，地面機械與無人機噴施效果的對比，以及無人機噴施作業(yè)的優(yōu)化條件無人機在棉花收割脫葉中的應用無人機棉花脫葉與采收2016年，國家航空植保科技創(chuàng)新聯(lián)盟組織在新疆石河子開展農用航空植保機