無人機(jī)農(nóng)林植保技術(shù)及應(yīng)用 課件 第38、39課時(shí) 農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-5、6

Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十八課時(shí)農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-5BUYUNAVIATION農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用一、植保無人機(jī)授粉植保無人機(jī)施肥二、植保無人機(jī)授粉概述植保無人機(jī)授粉當(dāng)前，我國水稻種植和收獲機(jī)械化水平發(fā)展較快，在2016年，水稻的耕種和收獲基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但雜交水稻制種機(jī)械化水平仍處于較低水平。20世紀(jì)60年代，我國成功培育出水稻不育系、保持系和恢復(fù)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(jī)授粉在雜交水稻生產(chǎn)過程中，授粉是制種尤為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到雜交水稻的產(chǎn)量與質(zhì)量。雜交制種由不育系（母本）與恢復(fù)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(jié)實(shí)率，所以說輔助授粉是保證制種成功的關(guān)鍵因素之一概述植保無人機(jī)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(jī)授粉水稻的花期很短，開花時(shí)間為10:00～12:00，花粉的壽命也短，這些生理原因都會(huì)導(dǎo)致水稻授粉率的下降。為了提高花粉的利用率和母本的結(jié)實(shí)率，在整個(gè)人工授粉時(shí)期，需要保持每天授粉3或4次，且必須在30min內(nèi)完成,“趕粉”時(shí)動(dòng)作要快，才能保證花粉彈得高、散得寬一概述植保無人機(jī)授粉微小型農(nóng)用無人直升機(jī)具有精準(zhǔn)作業(yè)、高效環(huán)保、智能化、操作簡單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、無須專用起降機(jī)場等突出優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越受到青睞，目前已研制有多機(jī)型的無人直升機(jī)進(jìn)行田間植保作業(yè)的示范應(yīng)用概述植保無人機(jī)授粉直升機(jī)授粉的工作原理為:利用螺旋槳產(chǎn)生基本與植株平行的攪動(dòng)氣流，且該氣流有垂直向下和水平作用兩個(gè)分量，水平分量將花粉從父本柱頭上吹散，隨風(fēng)力散落到母本柱頭上，往復(fù)2或3次完成授粉作業(yè)概述植保無人機(jī)授粉無人駕駛直升機(jī)具有作業(yè)高度低、無須專用起降機(jī)場、操作靈活輕便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，授粉作業(yè)效率可達(dá)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(jī)授粉在水稻機(jī)械化制種過程中，輔助以機(jī)械授粉和噴施農(nóng)藥激素技術(shù)，改變田間父本和母本的種植群體結(jié)構(gòu)，研究父本和母本的機(jī)械化種植、收割、種子田間化學(xué)干燥和機(jī)械烘干技術(shù)，從而實(shí)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(jī)械化制種作業(yè)的技術(shù)路線植保無人機(jī)授粉美國是世界農(nóng)業(yè)大國，種植業(yè)與畜牧業(yè)并重，但是美國的農(nóng)業(yè)人口只占全國總?cè)丝诘?.6%。其農(nóng)產(chǎn)品不僅自給自足，該國還是世界上最大的農(nóng)產(chǎn)品出口國。其主要原因是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域?qū)ｉT化、機(jī)械化和商品化程度都相當(dāng)高，玉米、小麥、大豆、棉花、肉類產(chǎn)量居世界前列美國雜交水稻全程機(jī)械化制種植保無人機(jī)授粉在作物生產(chǎn)和加工的各個(gè)環(huán)節(jié)都利用包括農(nóng)業(yè)航空在內(nèi)的現(xiàn)代科技成果，從而大幅度提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使農(nóng)產(chǎn)品有較強(qiáng)的市場競爭力美國雜交水稻全程機(jī)械化制種美國小型直升機(jī)機(jī)隊(duì)美國小型直升機(jī)田間授粉植保無人機(jī)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(jī)進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)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(jī)械化制種植保無人機(jī)授粉小型直升機(jī)在雜交水稻制種輔助授粉作業(yè)中，利用螺旋機(jī)翼所產(chǎn)生的風(fēng)力增大雜交水稻制種時(shí)父本花粉的傳播距離。利用小型農(nóng)用無人直升機(jī)輔助授粉作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)雜交水稻全程機(jī)械化，提高生產(chǎn)效率，解決勞動(dòng)力日益緊張的難題美國雜交水稻全程機(jī)械化制種植保無人機(jī)授粉借鑒美國的直升機(jī)輔助授粉方法，將目前我國所研發(fā)的農(nóng)用航空無人直升機(jī)用于雜交水稻制種輔助授粉，實(shí)行父本和母本大間隔栽插，這一改進(jìn)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化插秧與收割我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)授粉無人機(jī)在雜交水稻授粉上的應(yīng)用是一項(xiàng)了不起的創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)雜交水稻制種全程機(jī)械化的突破口，將為雜交水稻制種技術(shù)帶來革命性的改變；同時(shí)，無人機(jī)授粉也在其他作物、林木中開始得到應(yīng)用我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)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(jī)對山核桃進(jìn)行人工授粉實(shí)驗(yàn)。采用無人機(jī)授粉技術(shù)之后，山核桃的總產(chǎn)量和果實(shí)質(zhì)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(fēng)媒花樹種的主產(chǎn)區(qū)實(shí)施大面積無人機(jī)授粉成為可能，為其長期高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)與質(zhì)量提升打下了技術(shù)基礎(chǔ)我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)授粉無人駕駛直升機(jī)是實(shí)現(xiàn)雜交水稻制種全程機(jī)械化的關(guān)鍵及必然選擇。微型農(nóng)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(nóng)用無人機(jī)制種適用于相對比較復(fù)雜的農(nóng)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(fù)雜，基地田塊小，具有樹冠茂密的高大喬木，因此在農(nóng)用無人機(jī)的研制方面需要考慮防撞系統(tǒng)植保無人機(jī)授粉我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種水稻的授粉效果也受到不同農(nóng)用植保機(jī)旋翼所產(chǎn)生的風(fēng)場差異的影響。不同類型的農(nóng)用無人機(jī)在輔助授粉時(shí)，需要配比相應(yīng)的飛行參數(shù)（高度、速度、飛機(jī)與負(fù)載質(zhì)量)、父本和母本廂寬比，以及授粉的效率和成本植保無人機(jī)授粉無人機(jī)在旋翼風(fēng)力下進(jìn)行輔助授粉時(shí)需要考慮花粉的分布情況與旋翼風(fēng)場在水稻冠層平面的分布規(guī)律。因此在評價(jià)效果時(shí)，需要裝置風(fēng)場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)場數(shù)據(jù)采集，風(fēng)場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)由飛行航線測量系統(tǒng)、若干風(fēng)速傳感器無線測量節(jié)點(diǎn)及智能總控匯聚節(jié)點(diǎn)組成我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)授粉具體為采樣節(jié)點(diǎn)兩兩間隔1m，沿垂直水稻父本行排列為一行，放置20個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)，用于同步測量對應(yīng)方向的自然風(fēng)風(fēng)速。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上布置3個(gè)風(fēng)速傳感器，風(fēng)速傳感器軸心--的安裝方向分別為平行于飛機(jī)飛行方向X，即平行于水稻種植行方向；垂直于飛機(jī)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(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)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(gè)方向的風(fēng)力，風(fēng)力越大越好；Z向主要考察飛機(jī)所形成的風(fēng)場對水稻植株的損傷情況。該向風(fēng)速越小越好我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種微處理器負(fù)責(zé)緊集這3個(gè)方向的風(fēng)速傳感器信號并轉(zhuǎn)化成風(fēng)速存放于存儲(chǔ)器中或通過無線收發(fā)模塊發(fā)送出去植保無人機(jī)授粉農(nóng)用旋翼無人機(jī)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(shí)采集數(shù)據(jù)。單次數(shù)據(jù)采集完畢時(shí)，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(jié)束，開始下一次飛行作業(yè)我國雜交水稻農(nóng)用無人機(jī)制種植保無人機(jī)施肥概述植保無人機(jī)施肥由于季節(jié)性的要求，以及為了防止土壤板結(jié)，地面施肥機(jī)械已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)作業(yè)的需求。無人機(jī)施肥不僅能夠降低人工施肥的成本，而且更加安全、精準(zhǔn)、高效。用高效省力的無人機(jī)來噴灑農(nóng)藥，將成為以后的發(fā)展趨勢關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)施肥實(shí)現(xiàn)無人機(jī)變量施肥的關(guān)鍵是要具備能夠?qū)崟r(shí)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(nóng)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(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)施肥整個(gè)變量施肥系統(tǒng)包括:小型無人機(jī)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(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)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(jī)的藥箱和橫桿式起落架，藥箱設(shè)有開口向下的圓柱形出料口，出料口的下方設(shè)有播撒部關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)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(zhuǎn)托盤，接料漏斗內(nèi)部設(shè)有若干層帶有漏料孔的隔板，接料漏斗的內(nèi)部空腔與旋轉(zhuǎn)托盤的底部連通;播撒部連接帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)施肥能夠?qū)⒐腆w肥料放置在藥箱內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)托盤的轉(zhuǎn)動(dòng)將肥料拋撒出去，作業(yè)效率高，彌補(bǔ)了現(xiàn)有的無人機(jī)只能夠噴灑液體的缺陷，使得無人機(jī)的多用性得到了提高無人機(jī)施肥裝置關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)施肥芬蘭農(nóng)業(yè)食品研究院研究了利用高光譜數(shù)據(jù)的分類圖實(shí)現(xiàn)精確施肥的任務(wù)。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(zhì)量和含氮量，結(jié)合分類地圖和農(nóng)場之前的產(chǎn)量圖等歷史數(shù)據(jù)，最后將其轉(zhuǎn)換成了一個(gè)適合農(nóng)業(yè)作業(yè)的矢量分區(qū)作業(yè)圖關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)施肥根據(jù)該農(nóng)場歷年來的產(chǎn)量數(shù)據(jù)預(yù)測之后的小麥田地施肥任務(wù)圖。產(chǎn)量分類圖的淺色部分表示歷年來產(chǎn)量都比較低的區(qū)域，該田地的含氮量與生物質(zhì)量的空間分布較為一致基于歷史數(shù)據(jù)所獲的產(chǎn)量分布圖關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)裝備植保無人機(jī)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(zhì)量進(jìn)行分類，得到小麥田地的含氮量需求圖構(gòu)造的施氮量處方圖Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十九課時(shí)農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-6BUYUNAVIATION農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用一、植保無人機(jī)播種無人機(jī)棉花脫葉與采收二、植保無人機(jī)播種植保無人機(jī)播種目前，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化迫切需要農(nóng)業(yè)機(jī)械化及作業(yè)高效精量化。而現(xiàn)有農(nóng)田的播種則是一項(xiàng)高技術(shù)、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(jī)播種人工播種：包括人力式和機(jī)械式人力式播種不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，且播種不均勻的現(xiàn)象較明顯，降低了播種質(zhì)量，同時(shí)花費(fèi)大量時(shí)間現(xiàn)有的機(jī)械式播種主要還局限于手持式機(jī)械播種和行走式機(jī)械播種兩種形式植保無人機(jī)播種開始利用能夠低空穩(wěn)定飛行的無人飛行器實(shí)現(xiàn)輔助播種，能夠?qū)Φ涂辗€(wěn)定飛行的無人飛行器進(jìn)行輔助播種的方式解決了上述人力式和機(jī)械式播種的諸多問題,如降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了地形的影響，也避免了損壞農(nóng)田平整度等關(guān)鍵問題植保無人機(jī)播種播種作業(yè)中種子從種子箱內(nèi)按自由落體方式落到農(nóng)田中，種子間距太小農(nóng)田播種需要定量撒播,種子過密影響種子質(zhì)量，過疏浪費(fèi)農(nóng)田資源播種受農(nóng)田大小的影響，種子箱必須有開關(guān)控制；種子不均勻、種子過密或過疏及種子箱開關(guān)不易控制等諸多問題，使得無人機(jī)播種的作業(yè)效率降低，播種效果不佳實(shí)現(xiàn)裝置植保無人機(jī)播種湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的李明提出了一種基于無人機(jī)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(shí)現(xiàn)定量排種；采用受伺服電機(jī)控制的定量播種滾輪實(shí)現(xiàn)精量播種，通過風(fēng)力散種裝置將排出的種子吹散，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力散種，從而有利于均勻播種實(shí)現(xiàn)裝置植保無人機(jī)播種工作原理：定量播種滾輪不旋轉(zhuǎn)時(shí),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(shí)播種裝置處于暫停播種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)裝置植保無人機(jī)播種定量播種滾輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(chǔ)種空腔中，隨著滾輪葉片的旋轉(zhuǎn)。該儲(chǔ)種空腔運(yùn)行至固定座的下方時(shí)，儲(chǔ)種空腔中存儲(chǔ)的種子被釋放，并在風(fēng)力散種裝置的風(fēng)力作用下分散并墜落，此時(shí)播種裝置處于播種作業(yè)狀態(tài)無人機(jī)棉花脫葉與采收無人機(jī)棉花脫葉與采收隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，棉花生產(chǎn)過程的機(jī)械化水平取得了巨大的飛躍，棉花收割也基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，從而大大減少了采摘成本概述棉花脫葉是棉花機(jī)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(dòng)棉花采摘的全程機(jī)械化生產(chǎn)無人機(jī)棉花脫葉與采收化學(xué)脫葉是棉花脫葉的主要方式之一，化學(xué)藥劑的有效噴施是棉花脫葉的關(guān)鍵概述傳統(tǒng)的人工噴施的方法，耗時(shí)費(fèi)力，人工成本高，且基于人的主觀意識和經(jīng)驗(yàn)，噴施準(zhǔn)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(chǎn)量損失無人機(jī)植保是當(dāng)前植保的新方向，具有許多傳統(tǒng)植保方式不具備的特點(diǎn)，如高效、機(jī)動(dòng)性高和安全性高等概述無人機(jī)植保通過無人機(jī)噴施相應(yīng)的藥物達(dá)到植保的目的，且無人機(jī)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(jī)棉花脫葉與采收我國主要采用人工及地面機(jī)械進(jìn)行棉花的收割脫葉，隨著無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展,無人機(jī)用于遙感、施肥和噴藥中的研究逐步開展無人機(jī)在棉花收割脫葉中的應(yīng)用近年來，我國對將無人機(jī)用于棉花脫葉進(jìn)行了研究和嘗試無人機(jī)棉花脫葉與采收李海波等對采用飛機(jī)噴施棉花脫葉劑進(jìn)行了研究，結(jié)合實(shí)際對機(jī)場條件、人員配置、作業(yè)準(zhǔn)備及作業(yè)流程進(jìn)行了分析，指出采用飛機(jī)進(jìn)行脫葉劑噴灑具有較好的可推廣性無人機(jī)在棉花收割脫葉中的應(yīng)用袁秋梅等研究了采用飛機(jī)噴施哈威達(dá)棉花專用催熟脫葉劑的應(yīng)用效果，取得了較好的結(jié)果無人機(jī)棉花脫葉與采收2014年，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、珠海羽人飛行器有限公司、新疆天山羽人農(nóng)業(yè)航空科技有限公司聯(lián)手，首次開展了農(nóng)用無人機(jī)噴施棉花脫葉劑實(shí)驗(yàn),通過無人機(jī)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)無人機(jī)在棉花收割脫葉中的應(yīng)用無人機(jī)棉花脫葉與采收2015年,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與多家無人機(jī)植保公司進(jìn)行棉花脫葉劑無人機(jī)噴施綜合實(shí)驗(yàn)，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(jī)械與無人機(jī)噴施效果的對比，以及無人機(jī)噴施作業(yè)的優(yōu)化條件無人機(jī)在棉花收割脫葉中的應(yīng)用無人機(jī)棉花脫葉與采收2016年，國家航空植?？萍紕?chuàng)新聯(lián)盟組織在新疆石河子開展農(nóng)用航空植保機(jī)