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Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -1--2-序言-对于全球农业来说，2022 年都是富有挑战性的一年，由于地缘政治、经济、极端天气等原因，全球粮食价格快速上涨，粮食安全1危机凸显挑战伴随机遇，新的一年，农业无人机在技术研发、农作物应用拓展、行业生态建设等方面都有了发展。1 粮食安全：所有人在任何时候都能通过物质、社会及经济渠道获得充足、安全和富有营养的食物，满足其积极、健康生活的膳食需求和膳食偏好。见国际粮农组织2022 年世界粮食安全和营养状况，https:/www.fao.org/3/nj984zh/nj984zh.pdfBetter Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -3-CONTENTS目录一、2022 年亮眼瞬间四、新场景应用分享（一）病虫害防控（二）农艺与无人机应用的结合二、全球政策的发展趋势（一）获得中国民航局的适航许可证（二）欧洲政策对农用无人机逐步开放1.禁止航空喷洒令的修改提案 2.欧洲航空安全局（EASA）简化农业无人机的使用申请方式 3.德国开放 50KG 以下的农业无人机进行作业 4.T30 农业无人机获取瑞士 AGROSCOPE 认证：可以和地面器械一样用药（三）获得北美地区的运行豁免1.T30 和 T40 获得美国 FAA 运行豁免 2.获得加拿大民航局的认可 三、环境保护试验（一）雾滴粒径测试1.无风场条件下离心喷头雾滴粒径谱测试 2.单旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试 3.四旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试（二）飘移田间试验1.T30 飘移测试 2.T40 飘移试验 3.T40 除草剂试验（三）仿真模型探索-4-（三）智慧农业典型案例分享1.农业无人机在马铃薯种植过程的应用和发展2.水稻精准农业 3.精准喷洒在大豆的应用（四）播撒案例1.喂养小龙虾 2.水稻播撒应用（五）授粉应用1.水稻大田的杨花2.梨树授粉 3.果树摇花（六）果树防冻防晒的喷洒五、最佳实践（一）人员培训（二）新技术发展1.更智能 2.更高效3.更安全（三）农药使用技术与无人机的结合1.农药的适当桶混合 2.农药制剂及其在无人机应用的技术可行性 六应用错误详解（一）错误一：在不适合的区域喷洒除草剂（二）错误二：在蜜蜂、桑树附近喷洒杀虫剂（三）错误三：果树作业采用高速度或粗雾滴（四）错误四：障碍物区域采用十几米的飞行高度（五）错误五：除草或者矮壮素作业行距设置过宽（六）错误六：作业行距和作业速度不匹配（七）错误七：玉米喷洒茎叶除草剂.23.42.43.43.43.45.52.49.49.54.50.51.49.49.37.40Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -1-一、2022年亮眼瞬间经过十年深耕，大疆农业的足迹已遍布六大洲，覆盖超过 100 个国家和地区。截至 2022 年底，大疆农业无人机全球累计保有量突破 20 万台，累计作业面积突破 30 亿亩次，惠及数亿农业从业者。通过飞手培训，累计培训 15 万名植保飞手与 2500 名教员，推动更多青年创业者投身到科技农业事业中，为智慧农业的发展提供人才支撑。-2-一月T30 通过德国 JKI 对喷洒系统的安全认可，可以在德国葡萄园场景作业。二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月在墨西哥建立第一所慧飞分校，为墨西哥提供更多专业的飞手培训。大疆农业无人机在巴西助力多种植保活动。T30 在欧洲多个国家通过喷洒认证和民航局认可，进行喷洒作业。T40 雾滴粒径研究及飘移测试在中国启动。首次发布农业无人机行业白皮书，提出农业不仅要关注效率，更要兼顾生态环保。大疆农业向中国乡村发展基金会捐赠 15 台大疆农业无人机，此批无人机将用于甘肃省漳县、内蒙古自治区包括蚂蚁森林在内的所有林草，助力病虫害防治，推动林草业的绿色可持续发展。美国用户将自己的 7 台直升机更换为 7 台大疆农业无人机。T20P 在马来西亚为榴莲树喷药，拓宽了农业无人机的应用场景。T40 在美国 AirWorks-2022 正式面向全球发布。全球首支大疆农业品牌片让农业更轻松，让生命更美好发布。T50 在中国区正式发布并开售。图 1 2022 年大疆农业无人机市场保有量Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -3-图 2 中南局适航审定处为大疆颁发首个农业无人机生产许可证二、全球政策的发展趋势农业无人机的管理和其他的无人机产品有所不同。一般来说，无人机的主管单位是民航局，而农业无人机不仅由民航局管理，因其用于农业作业，也受到农业部门和环保部门的管理。随着农业无人机在全球受到越来越多农业从业者的欢迎，政府管理部门也对农业无人机有了新的认知，在管理思路和流程上，均对农业无人机展现出更开放的态度。（一）获得中国民航局的适航许可证2022 年，大疆一直在努力申请农业无人机的适航。2023 年 3 月 15 日，民航中南地区管理局现场为大疆创新颁发T16、T20、T10、T30 农业无人机型号合格证（Type Certificate）与生产许可证（Production Certificate）。大疆创新成为中国首个获得农业无人机生产许可证的单位。根据中国民用航空法第三十四条规定：设计民用航空器及其发动机、螺旋桨和民用航空器上设备，应当向国务院民用航空主管部门申请领取型号合格证书。经审查合格的，发给型号合格证书。无人机作为一种新兴产业，具有设计新颖、运行场景多样等特点，与传统民用航空器具有显著差异，在对其适航管理模式的探索上也带来了巨大的挑战，是国际公认的难题。-4-图 3 大疆 T16、T20、T10、T30 无人机生产许可证大疆创新积极配合中国民航局开展对无人机适航管理的探索、积极参与各项适航技术标准与专用条件的研究与制定。2020 年 5 月，中国民航局适航司发布民用无人机产品适航审定管理程序（试行），大疆创新成为国内首个农业无人机系统设计生产批准函申请单位，在此过程中，积极配合局方审查组的各项审定工作，为低风险民用无人机适航管理积累了大量的实践经验。中国民航局适航司于 2020 年 12 月 21 日向大疆 T16 和 T20 两款机型颁发国内首个农业无人机系统设计生产批准函，并于 2021 年 05 月 31 日完成大疆 T10 和 T30 设计生产批准函审定项目末次审查会议。2022 年 12 月，依据中国民用航空规章民用航空产品和零部件合格审定规定（CCAR-21），民航局正式发布民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序（AP-21-AA-2022-71）。根据该程序要求，中型农用无人驾驶航空器系统可按对限用类民用无人驾驶航空器系统的要求进行型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定，通过取得型号合格证及其更改和补充型号合格证获得设计批准，通过取得生产许可证获得生产批准，通过取得民用无人驾驶航空器特殊适航证获得适航批准。大疆创新积极按照规章和程序要求开展证件转换和申请工作。民航中南地区管理局完成大疆创新四个型号证件的转换和申请审查后，分别于：2023 年 1 月 31 日，签发大疆 T16、T20 两款农业无人机型号合格证；2 月 10 日，签发大疆 T10、T30 两款农业无人机型号合格证；2 月 22 日，签发大疆 T16、T20、T10、T30 的生产许可证。此次大疆创新型号合格证与生产许可证颁证仪式，代表大疆创新 T16、T20、T10、T30 农业无人机顺利通过局方型号合格审定与生产许可审定，圆满完成取证工作。Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -5-图 4 大疆 T30 农业无人机系统，首批拿到中国民航局生产许可证的机型之一（二）欧洲政策对农用无人机逐步开放1.禁止航空喷洒令的修改提案2022 年 6 月 22 日，欧盟发布(EU)2021/2115-欧洲议会和理事会关于植物保护产品可持续使用的法规和修订法规的提案（Proposal for a REGULATION OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL on the sustainable use of plant protection products and amending Regulation(EU)2021/2115）2，在草案中，欧盟提出修改禁止 2009 年关于禁止空中喷洒的法规内容：“(26)某些无人机可以被允许有针对性地在空中施用植物保护产品。由于有针对性的应用，这种无人机可能有助于减少植物保护产品的使用，因此与使用地面喷洒设备相比，有助于降低对人类健康和环境的风险。因此，宜在本条例中设定标准，免除某些无人机的空中应用禁令”草案在第 21 条中增加了对无人机可使用条件的说明。“第 21 条 植物保护产品在某些类别的无人机空中应用中的使用1.如果某些类别的无人机符合第 2 款规定的标准，成员国可以免除此类无人机在空中施用植物保护产品之前第 20 条第（1）款规定的禁令。2.成员国可免除无人机的空中申请从第 20 条第 1 款规定的禁令中说明与使用无人机相关的因素表明其使用的风险低于其他空中设备和陆基应用设备产生的风险。这些因素应包括与以下相关的标准：(a)无人机的技术规格，包括喷雾飘移、旋翼数量和尺寸、有效载荷、吊杆宽度和总重量，操作高度和速度；(b)天气状况，包括风速；(c)喷洒区域，包括其地形；2 见 https:/food.ec.europa.eu/plants/pesticides/sustainable-use-pesticides_-6-(d)相关成员国授权用作超低容量制剂的植物保护产品的可用性；(e)无人机与实时动态技术的结合，在某些情况下在精准农业上的潜在应用；(f)驾驶无人机的飞行员所需的培训水平；(g)可能在同一地区同时使用多架无人机。3.一旦技术进步和科学发展允许制定此类精确标准，委员会有权根据补充本条例的第 40 条通过授权法案，以明确与第 2 款所述因素相关的精确标准。”图 5 关于允许使用无人机作业的条款在草案的第 45 条“Entry into force”中，对 21 条的适用为此草案法规正式生效后的三年。虽然该提案仅处于较早的草案阶段，对于无人机喷药的实施规划时间也较长，但仍反映了欧盟委员会对无人机喷药从 “全面禁止空中喷洒，个别紧急案例申请豁免”，到“增加针对无人机的条款，以区别传统禁止航空喷洒的作业”以及“可以按照机型来申请农业作业”的转变。这份草案在欧洲得到了广泛的讨论，很多国家在欧盟层面参与了讨论。我们希望加快立法进程，帮助更多欧洲用户以更快捷的方式实现农业无人机的使用。Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -7-2.欧洲航空安全局（EASA）简化农业无人机的使用申请方式由于使用 SORA（特许类运行风险评估）进行农业无人机的申请和评估会耗费平均 4-6 个月甚至 1 年的审批时间，欧洲航空安全局发布了 5 个前置风险评估模板（PDRA，Predefined Risk Assessment）来帮助用户和民航部门缩短申请和审批时间3。这 5 个 PDRA 中有 4 个都涉及农业无人机，运营人可以根据自己的需求进行 PDRA 的填写和申请。同时，EASA 在 2023 年也将启用 SORA 2.5，与 SORA 2.0 相比，新版本希望能够更清晰、简便地让用户使用。鉴于无论是 PDRA，还是 SORA，都存在一些证明无人机安全设计与可靠性测试的内容，大疆会帮助用户去完成这些方面的材料证明。3.德国开放 50kg 以下的农业无人机进行作业2022 年 11 月 4 日，德国联邦数字与交通部发布农业用地无人机地面部署国家标准场景（以下简称国家场景）（Nationales Standardszenario zum bodennahen Einsatz von unbemannten Fluggerten auf landwirtschaftlichem Grund(DE.STS.FARM)）4，对 50kg 以下的农业无人机进行开放。德国联邦数字与交通部认为，以农业、林业为目的的无人机应用在德国很普遍，且当局在此类操作方面的经验一直是积极的。局方不仅考虑到农业无人机喷洒液体的作业，同时还考虑到一些生物防治情况，如用无人机投放赤眼蜂防治欧洲玉米螟。因此，德国在发布该国家标准场景时考虑到 25kg 以下的开放类无人机是不够的，将 50kg 以下原本归为特许类的无人机，也按照开放类进行一定程度的开放。运营人在进行农业作业时要遵守一定的飞行高度、速度、喷洒药物及地理信息等方面的要求，但进行申请的时候仅需要发送一个及其简单的申请表。这个申请表包括了申请人的姓名、联系方式、开始作业时间和结束作业时间，局方书面给予确认后，申请人即可进行喷洒。图 6 德国 50kg 以下农业无人机的申请表3 见：https:/www.easa.europa.eu/en/domains/civil-drones-rpas/specific-category-civil-drones/predefined-risk-assessment-pdra4 见：https:/www.lba.de/SharedDocs/Downloads/DE/NfLs/B5_UAS/NfL_2022_1_2649.html?nn=-8-4.T30 农业无人机获取瑞士 Agroscope 认证：可以和地面器械一样用药欧洲国家对农药的使用管理非常严格，加之多年对航空喷洒的禁止，几乎见不到“用于空中喷洒”标签的农药。瑞士 Agroscope 在对 DJI T30 飞机进行认证测试后，认为在环境上的影响，尤其是飘移方面，和地面机具差不多。同时，考虑到 T30 在飞行的时候，喷洒高度基本也和一些大型地面喷雾车类似，Agroscope 认为在瑞士，地面机具可以用的农药，T30 都可以进行使用。此举在农药管理和使用层面，将无人机视为与地面器械类似，是在严格法律框架下的灵活变通。图 7 美国 FAA 豁免大疆 T40（三）获得北美地区的运行豁免1.T30 和 T40 获得美国 FAA 运行豁免根据 FAA 的要求，农业无人机进行喷药如果符合 part137 的管辖范围，可以根据 44807 进行豁免申请。2022 年，美国的大疆用户分别就 T30 和 T40 申请 FAA 的运行豁免，获取了 T30 的豁免授权，T40 的豁免授权于 2023 年 1 月取得。Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -9-图 8 加拿大交通局官网对 T10 通过 922 标准的公告2.获得加拿大民航局的认可大疆 T10 系列按照 TC 的要求通过了 Standard 922 审核。飞手可以在管控空域内运行无人机，也可以靠近人运行（5-30 米）5。5 见：https:/tc.canada.ca/en/aviation/drone-safety/learn-rules-you-fly-your-drone/choosing-right-drone#approvedT30 和 T40 作为 25kg 以上的无人机，用户需要向加拿大局方申请 SFOC 许可，2022 年，加拿大有很多用户成功获取 SFOC，在加拿大进行喷洒作业。T-10-1.无风场条件下离心喷头雾滴粒径谱测试1.1试验过程三、环境保护试验（一）雾滴粒径测试2022 年 8 月至 10 月，中国农业大学药械与施药技术中心实验室使用大疆 T40 的 LX8060SZ 离心喷头雾滴谱特征开展了测试与分析。该测试包括三个部分，第一部分为无风场条件下离心喷头雾滴粒径谱测试，分析在无风的条件下离心喷头的粒径雾滴情况；第二部分为单旋翼下洗气流场作用下雾滴粒谱测试，分析单旋翼风场对雾滴粒径的作用及粒径变化；第三部分为四旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试，模仿四旋翼无人机作业时的风场对雾滴的作用。试验设备：激光粒度分析、LX8060SZ 离心喷头及其控制系统。试验方法：将单个 LX8060SZ 离心喷头安装在激光粒度分析仪激光线正上方，设置喷头转盘与水平线的夹角为 45与 0，喷头倾斜安装时，喷头近地端距离激光束 0.3m 高度范围内，使雾面经过激光束中点。喷头水平安装时，喷头近地端距离激光束 0.2m 高度范围内，两台仪器间距以所有雾滴能准确下落至激光束范围内为宜，推荐距离为3m。使用标准硬水作为喷雾液。测试 2.70L/min 喷头流量下不同喷头雾化盘转速下的雾滴谱数据，设置多组喷头转速，每个处理测量 3 次，单次测量时间 10s，记录 DV50、DV10、DV90、雾滴相对分布跨度 RS 和小于 100、200m 雾滴比例 V100、V200 以评估雾化效果，找出体积中径 DV50 在 50-500m 不低于 5 个水平的喷头转速或其他控制指标。试验现场 Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -11-2.单旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试2.1试验过程搭建以 T40 电机及旋翼为基础的旋翼下洗气流场 LX8060SZ 离心喷头雾滴粒径分布测试平台（图 4、图 5喷头位于旋翼正下方，调节仪器位置，使喷头中心位置位于激光束上方，保持喷头位置水平，借助风场作用改变雾滴运动方向，增加通过激光截面的雾滴比例。使用 OP-10 非离子表面活性剂配置成浓度为 0.1%的喷雾液以模拟农药药液理化性质。开启旋翼电机调节转速至无人机飞行状态工作转速，打开喷雾系统，调节喷雾流量至 2.7L/min 和喷头转速待稳定后开始测量雾滴谱。测试待测流量下不同喷头雾化盘转速下的雾滴谱数据，设置多个喷头转速，每个处理测量 3 次，单次测量时间 10s，记录 DV50、DV10、DV90、雾滴相对分布跨度 RS。1.2结果分析测试结果表明，受重力影响，喷头 45倾角时所产生的雾滴谱 Dv50 与 Dv90 低转速区要明显高于 0倾角，继续增加喷头转速，两种喷头倾角雾滴谱 DV50 与 DV90 区别消失，原因为高速转产生的离心力远大于重力，可消除重力带来的影响，而 0倾角在多数转速区间其 DV10 值均高于 45倾角。根据上述分析，该型号离心喷头水平放置时的雾化效果优于倾斜放置，水平放置喷头更有利于产生雾滴谱更均匀的雾滴，田间作业时推荐将喷头水平放置以获取最佳喷雾效果。图 9 喷雾试验现场 图 10 粒径测试示意图-12-2.2结果与分析相比于无风场状态测量雾滴粒径结果，在相同喷头转速条件下，旋翼下洗气流与雾场存在交互作用，导致如下结果：1）在 5500-14000 r/min 转速区间，相比于静态测量，下洗气流场会增加雾滴尺寸 10%-60%，在该区间内，喷头转速越低，该增大效应越明显。2）受下洗气流影响，根据上述内容推测静态风场下雾滴粒径跃迁效应由 3000-4000r/min 喷头转速区间增大至4000-6000r/min，即跃迁效应向更高喷头转速发展。Dv50:751mDv50:486mDv50:273mDv50:110m图 11 水敏纸测试结果图 12 单旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试现场Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -13-图 13 无人机风场环境中雾滴粒径分布测试测试现场3.四旋翼下洗气流场作用下雾滴粒径谱测试3.1材料与方法将两个 LX8060SZ 离心喷头安装在自行搭建的模拟无人机喷雾试验台上，以模拟四旋翼无人机下洗气流场与雾滴的交互作用过程，喷头安装于旋翼正下方，调节激光粒度分析仪水平位置，激光束平行于无人机前进方向，并使喷头喷洒部件位于激光束上方 2m 处，保持喷头位置水平，测试无人机风场与雾滴的整体交互作用。使用 OP-10 非离子表面活性剂配置成浓度为 0.1%的喷雾液以模拟农药药液理化性质。开启旋翼电机调节转速至无人机飞行状态工作转速，打开喷雾系统，调节喷雾流量和喷头转速待稳定后开始测量雾滴谱，初始测量位点位于模拟无人机中线处。测试 1.6L/min 流量下不同喷头雾化盘转速下的雾滴谱数据，每个处理测量 3 次，记录 DV50、DV10、DV90、雾滴相对分布跨度 RS 和小于 100、150m 雾滴比例 V100、V150 以评估雾化效果。在水平方向沿垂直激光线方向选取三个测量位点分别位于无人机模拟平台中点处、喷头正下方以及旋翼半径外（对应图 13，；处），移动激光粒度仪位置以测量水平方向上的雾滴粒径分布情况。-14-3.2结果与分析测试结果如图 14 所示，极低转速区间，产生大雾滴易挣脱下洗气流场范围，不利于农药雾滴的沉积均匀分布。图 14 无人机下洗气流场雾滴粒径分布测试现场现场1.T30 飘移测试1.1 试验方案及过程（二）飘移田间试验为了明确不同影响因子下农业无人机的喷雾飘移规律，指导农业无人机安全、高效地开展植保作业，保障非靶标生物与环境安全，对 T30、T40 展开飘移田间试验。试验在中国农业科学院新乡基地试验田中开展，使用 T30 农业无人机，农田地形平坦且四周空旷无遮挡，T30 飞行速度选择 3 m/s、4 m/s、5 m/s 和 6 m/s，飞行高度选择 2.0、3.0 和 4.0 m，选择正常、粗 2 种雾滴粒径，每种参数组合测定 3 种不同侧风速度下多旋翼农业无人机喷雾的雾滴沉积及飘移情况。农业无人机飘移规律测定作业场景与雾滴采集区。试验在 128 m x125 m（长 宽）的区域中开展，采样区域共布置 6 条采样带，每条采样带之间间隔 5 m，第一条和最后一条采样带分别距离测试区域边缘 50m。采样区域包括作业区 0-20 m 及下风向飘移区 0-50 m。根据 ISO 22866 喷雾飘移田间测试标准，在保证尽可能保证采样结果的精确度的条件下，采样点的设置为：从下风向作业区边缘至下风向飘移区 10 m 之间每隔 1 m 放置一个雾滴采集装置（由麦拉片为底部支撑，将雾滴测试卡与直径为 9 cm 滤纸固定于麦拉片上，在此设计基础上可以达到最大范围减少试验人员以及单个采集装置间的交叉污染问题），并在距离作业区下风向边缘 12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、45 和 50 m 处分别放置一个雾滴采集装置。同时，将采样装置置于距地面1 m 的位置，以避免地面效应对雾滴沉积的影响。喷雾结束后等待 5-10 min，确认滤纸上的雾滴全部晾干后按顺序分别装入自封袋中，并将样品在避光、阴凉条件下保存，随后对样品进行处理和测定。Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -15--16-Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -17-2.2 河北冀州 T40 飘移试验为了探索 T40 的雾滴飘移情况，我们采用三种雾滴收集装置（地面雾滴沉积收集器、地面飘移收集装置、空中飘移收集装置）用于评估雾滴在作业区域及作业下风向区域的分布情况。地面雾滴沉积收集器：为收集农业无人机作业区域的沉积分布，在农业无人机的作业区域的中布置 PVC 卡承托装置带收集沉积雾滴，沉积雾滴收集带垂直于无人机飞行方向，沉积收集区宽度 30m（3 个喷幅），每组从上风向到下风向边缘共 13 个点，间隔 2.5m，共 3 组，39 个点，使用过程中保证 PVC 卡平面平行于地面。地面飘移收集装置：为收集农业无人机在下风向地面飘移分布，在农业无人机喷幅边缘下风向 3、5、10、15、20、30、50m 处布置 9 个直径为 15cm 的塑料培养皿，放置于 3 块金属平板上，培养皿处于同一直线上并平行于无人机行进方向，每组测试共 63 个培养皿。空中飘移收集装置：为收集下风向的空中飘移雾滴，在喷幅边缘下风向 2m 放置 3 组空中飘移收集框架，框架上自距离地面 0.5m 处起，每距离 50cm 布置 1 根长度为 2m 直径为 1.98 mm 的聚四氟乙烯线，直至 5.0m 处；同时在下风向 15m 处放置 3 组 2.0 m2.0 m 空中飘移收集框架，同样间隔 50cm 布置聚四氟乙烯线，每组测试共 42 根。聚四氟乙烯线两端用夹子固定至竖直框架上，并绷直以保证无弯曲。气象站：采用 YG-BX 型便携式田间气象站记录室外飘移试验期间全程风速、风向、温度、湿度，频率 0.2Hz。荧光仪：日立 F-2700 型荧光分光光度计。其余设备还包括：瓶口分液器、脱色摇床等。试验场地如图 17 所示布置，飘移测试装置完全垂直于航线，测试过程中开启气象站采集风速和风向。当风速、风向达到要求并且稳定时，通知操控手进行起飞前准备，将配置的 ABF 荧光示踪剂与 OP-10 非离子表面活性剂浓度均为 0.1%的模拟药液加入药液箱，在各收集装置上布置收集器。无人机共飞行三个航线，航线间隔 6.5m，使用全自动飞行模式，调用已经设定好的航线进行作业，每个处理进行3 次重复，确保 54 次有效测试。试验可承受自然侧风参数为：风速范围 1.0-3.0m/s 或 3.0m/s，风向垂直于航线 30。试验完成后收集样品避光保存，运送至实验室进行后续检测，每组试验完成后收集不少于 10ml 母液于50ml 离心管中用于分析沉积量。1）侧风风速对雾滴飘移的影响：侧风风速是影响飘移距离和飘移量的最主要因素，最佳作业条件是侧风风速小于 3.4 m/s（二级风）。2）飞行高度对雾滴飘移的影响：当侧风风速在 0-3.4 m/s 之内，飞行高度为 2 m、3 m 和 4 m 时，喷雾雾滴在作业区的沉积量逐渐减少，雾滴分布均匀性变差，雾滴飘移距离也逐渐增加。而当侧风风速大于 3.4 m/s 后，改变作业高度对雾滴沉积和飘移几乎没有影响，侧风风速是主要影响因素。3）环境温湿度对飘移的影响：环境温度 15-30，侧风风速小于 3.4 m/s 的前提下，空气湿度在 20-80%之间，湿度对雾滴飘移的影响最为显著，随着环境湿度升高，雾滴飘移量和飘移距离均减少，降低雾滴飘移的最佳环境湿度范围是：环境湿度在 60%以上。而当环境风速达到 3.4 m/s 以上，改变环境的温湿度对雾滴飘移均无显著影响。2.2.1 试验设置2.2.2 方案及场地2.1.2 试验结论-18-图 17 试验示意图试验期间，环境温度位于 13-29之间，平均湿度 22-69%，低风速处理组环境风速分布于 0.7-3.4m/s，高风速处理组环境风速分布于 1.9-4.2m/s，有部分重复存在环境风速不满于该处理所需环境风速，但该部分风速在试验过程中占比较低，平均风速仍在试验所要求的风速范围内。该试验目前在高环境风速（3m/s）与低环境风速（1-3m/s）条件下进行了对 T40 型号无人机选择三种不同飞行速度；三种喷头转速；三种飞行高度作业参数的雾滴飘移相关测试，共设置了 14 个试验处理组，基于对以上测试结果与分析得到如下建议：a.低风速环境的不同参数作业时，地面飘移不明显，建议低风速环境下进行作业。b.高环境风速（3m/s）条件下，空中飘移率与飞行速度、喷头转速、飞行高度呈正相关关系，选择飞行高度为1.5m或喷头低转速可显著降低雾滴飘移比率。c.农业无人机作业飞行高度是影响雾滴飘移的主要因素，飞行高度为 4m 时，其潜在飘移指数远高于其他处理组，田间植保作业时，应将飞行高度控制在 2-3m 的合理范围内。d.除个别处理，环境风速从 1-3m/s 增加至 3m/s 以上风速会导致同一位置的空中飘移率增加，高速飞行状态产生的雾滴飘移对风速的改变最敏感，在较大的环境风速条件下，应尽量降低农业无人机作业速度。2.2.3 试验结果与建议Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -19-图 18 T40 河北飘移测试记录图3、T40 除草剂试验在农药药剂中，除草剂是最容易因为飘移产生药害的种类。除草剂飘移一般有两种原因造成，一是在施药过程中风速过大；二是除草剂在气温较高时容易蒸发，气态的除草剂同空气中的水蒸气结合，随风飘移到作物上或在温差的作用下气态除草剂重新在植物叶面凝结。因此，除了飘移试验外，我们还专门开展了除草剂的飘移试验。该试验针对农业无人机 T40 进行的除草剂喷施作业场景模拟展开，研究不同风速条件下除草剂的喷雾飘移对非靶标区敏感作物油菜的生长的影响。图 19 敏感作物及测试卡布置示意图-20-（三）仿真模型探索随着农业无人机在精细农业上的应用日益增长，雾滴沉积飘移的仿真模拟成为喷洒性能的重要预测手段，可大幅节省试验成本和时间周期。通过计算无人机旋翼运动产生的非定常下洗流场，求解离散相颗粒的运动轨迹，可预测药液雾滴运动受旋翼翼尖涡结构演化以及地面作物冠层及旋翼下洗气流的相互作用影响下的沉积飘移规律。通过引入蒸发模型、冠层效应等，可进一步提高模拟精细程度。目前主要模型研究手段包括：无粘模型（AGDISP 模型、CHARM 模型等）、有限体积法、有限差分法以及格子玻尔兹曼模型等。但当前已有的研究多针对于传统固定翼和单旋翼无人机，且由于多旋翼风场的复杂性，仿真预测的精度有限。未来如何更加准确地预测雾滴在无人机旋翼风场作用下的沉积与飘移情况，针对性改善农业无人机施药效果，具有重要的意义。T40 果树作业拍摄图Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -21-四、新场景应用分享（一）病虫害防控马尔代夫作为世界闻名的旅游胜地，这里的度假村却常年被毛毛虫(Euproctis fraterna)困扰。毛毛虫的刚毛含有一种毒素，在与人的皮肤接触后会造成严重的皮疹和水泡，严重的情况需要就医，度假村需设置专门的医务室来为客人提供就医。传统的驱虫方式是由当地的工作人员用手动式喷杆机向树木喷洒杀虫剂，这种喷杆机不仅重量大，难以携带和移动，作业效率也非常低。由于无法精准杀虫，从地面喷洒会耗费数百升的杀虫剂。有些度假村在毛毛虫灾害严重时不得不砍伐树木，由于这里大多数岛屿都是珊瑚岛，树木的根系对岛屿的稳定性起到很大作用，砍伐树木对生态会造成糟糕影响。图 20 当地进行地面喷洒与人工喷洒相比，使用大疆农业无人机可以更有效、精准地进行喷洒。诺尔斯博士带领团队在马尔代夫使用 T30 农业无人机进行精准喷洒。为了达到更好的杀虫效果，应当在更早的阶段进行对树木进行监控，“早发现，早治疗”。这就需要用到多光谱来监测虫害，一旦识别到风险，对树木进行精准点喷。这样不仅不会影响到没有受灾的树木，也可以把潜在的危害扼杀在初期。-22-这种用无人机的多光谱监测+精准喷洒的方案受到了当地游客的欢迎，因为它不仅解决了问题，也更符合当地游客和度假村的环境保护意识。未来，这种方法可能会被推广到更多的国家和地区，来帮助人们进行病虫害的防控。（二）农艺与无人机应用的结合农业无人机和农艺的结合，是在农业上的另一个趋势，传统的农艺随着新科技的到来而改变。以葡萄种植为例，因为葡萄传统的种植方式是使用水平的网架栽培，先打水泥桩，拉上网架，让葡萄依附网爬藤自然生长。在南美地区，葡萄甚至会形成类似“顶棚”的生长结构。对于传统的葡萄种植，打药时多采取人工背负式喷药或地面弥雾机喷药。在枝叶繁茂的时候人工打药，打药人员暴露在药物环境中，容易造成打药人员中毒。对于传统的葡萄种植，打药时多采取人工背负式喷药或地面弥雾机喷药。在枝叶繁茂的时候人工打药，打药人员暴露在药物环境中，容易造成打药人员中毒。在中国，很多葡萄园采用新的葡萄栽培技术，将葡萄枝修剪为更易于无人机作业的形状。这种葡萄枝被修剪为“丫”字型，在 3 月份枝叶发芽后进行修剪，一棵树仅预保留 15-16 串葡萄。农业无人机在葡萄的生长周期会进行三次打药，第一次打药杀卵、杀虫、杀菌；第二次打药杀虫和杀菌，第三次打药杀虫和杀菌，在三次打药后在葡萄上搭棚子。搭棚后会使用弥雾机给葡萄打一次营养剂，不涉及农药药剂。以 40 亩的葡萄园为例，一般弥雾机喷药作业一次需要 2 个小时，无人机仅需不到 30 分钟即可完成作业。图 21 诺尔斯博士与其团队Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -23-图 22 智利的传统农艺葡萄园图 23 河南的葡萄园（三）智慧农业典型案例分享1.农业无人机在马铃薯种植过程的应用和发展世界有158个国家和地区种植马铃薯，其中，主要集中在亚洲和欧洲。世界马铃薯种植面积多的前5个国家分别是中国、俄罗斯、印度、乌克兰及孟加拉国；马铃薯单产水平最高的前 5 个国家分别是新西兰、美国、比利时、荷兰和法国；马铃薯产量前 5 大国家分别是中国、印度、俄罗斯、乌克兰和美国。据 FAO 统计，中国是目前最大的马铃薯生产国。在中国，马铃薯有 400 多年的种植历史。到 2020 年，马铃薯种植面积扩大到 1 亿亩以上。从空间布局上，根据优势区域布局规划，中国马铃薯分为 4 个优势区：北方一作区、中原两作区、南方两作区、西南混作区。其中北方一作区占种植总面积的 50%，包括东北地区的黑龙江省，吉林省及辽宁省的大部；华北地区的河北、山西、陕西北部，内蒙古自治区；西北地区的宁夏，甘肃，青海的东部和新疆的天山以北，气候特点为日照较长，昼夜温差大，结薯期在 7-8 月，高湿凉爽，是重要的种薯和商品薯种植基地。同时，个体种植规模大，种植水平、机械化程度和欧美发达国家相当，亩均单产在两吨以上，在 2008 年前就实现了全程机械化管理。马铃薯的主要病害包括晚疫病、早疫病、病毒病和环腐病，全程管理施药在8-12次不等，其中晚疫病对马铃薯的叶片、茎秆和薯块均有侵害，是典型的流行病，条件适宜迅速爆发开始发病到全田枯死不到半月，要求高湿凉爽气候，空气相对湿度不低于 85%，为毁灭性病害。早疫病侵染部位和晚疫病一样，但危害程度弱于晚疫病。北方一作区，随着连续多年的种植，病源基数大晚疫病防治压力越来越大，加之特殊的气候条件，在马铃薯植株封垄，进入结薯膨大期后，天气也进入了雨水期，种植集中程度高，且地势以丘陵缓坡为主，容易造成积水，加上冷凉高湿的自然条件极易诱发晚疫病的快速传播。-24-图 24 马铃薯田的打药车作业传统的地面打药器械以拖挂式打药机或者自走式打药车为主，降雨之后为晚疫病等病害防治的最佳时期，但受限于田间泥泞的条件，地面打药器械在降雨之后不能立即下田，需要对田块进行排水或晾干后才可下田作业，此时往往已经错过最佳防治时期，晚疫病已发生危害传播。同时，作业的地面器械往往会变成病菌的传播工作，将病菌从发病中心柱带到更大的区域去。另外，因为种植管理的需求，北方一作区往往会留出地面打药器械的作业道，普遍为每 11 垄留出 1 垄作业道，该作业道种植的马铃薯全程都会被地面机具挤压破坏，不仅影响结薯大小，而且因时常积水，变成晚疫病等病害的发生的温床，薯块也会带菌，容易发生晚疫病在贮藏期间传播腐烂。图 25 马铃薯田的车辆作业垄道Better Growth，Better Life 让农业更轻松，让生命更美好 -25-大疆农业在 2017 年开始尝试将农业无人机在马铃薯上应用，前期受制载荷和风场大小，作业效果一般，应用发展面积较小，随着 2019 年后，载重的加大，风场穿透性的提升，北方一作区的使用农业无人机作业的种植户和面积越来越多，总结起来有以下优势：1.突击性强，雨后即可进地执行打药任务，可夜间作业；2.无人机可实现在农田里等速度、等高度、等行距、等流量进行喷洒作业，不重喷，不漏喷，更均匀，更高效；3.无人机作业不受地形限制，仿地飞行模式可在各种复杂地块进行作业；4.无人机喷洒雾化好，作物能更快吸收农药有效成分，在使用无人机植保时可以提供农药利用率，减少农药掉落地面浪费的情况；5.无人机作业不压地，可有效避免大型机械对作物的挤压破坏，从而达到增产的作用，也可避免大型机械对管道的损坏及避免病菌通过机械传播；在使用农业无人机对马铃薯进行植保飞防的基础上，结合高分辨率多光谱巡田无人机，还可以实现马铃薯的地块平整监测、出苗识别、病虫害监测、精准变量营养