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1、大疆植保无人机：大疆 T20 植保无人机在防治柑橘害虫中的应用研究

大疆 T20 植保无人机在防治柑橘害虫中的应用研究

詹欣坚等

柑橘是我国南方栽培面积最广，经济地位最重要的水果之一 。柑橘在日常栽培管理中受到多种害虫的威胁。柑橘木虱、锈蜘蛛、介壳虫都是柑橘的主要害虫，它们危害柑橘的生长发育，影响果实品质，造成巨大的经济损失。通过掌握柑橘虫害的发生规律，采用传统的人工喷药防治方式虽然可以做到有效防治，但存在耗时长、成本高、不安全等问题。为此，需要探索更加科学、高效、现代化的机械喷药防治方式。植保无人机作为一种新型的农药喷施技术手段，目前已经成为农机行业增长的亮点和热点。

无人机在喷药技术方面的快速发展及应用普及为农业可持续发展提供了重要保障，不仅大大节约了水资源，而且减少了农药对环境的污染，满足了高效、环保的要求 。本研究通过使用大疆T20植保无人机进行田间喷药，调查分析施药前后虫害发生情况、作业成本及作业效率，以期为植保无人机在柑橘主要害虫防治中的合理应用提供参考，提高植保无人机在橘园的应用效率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种为白一号蕉柑，树龄11年左右。试验器材为大疆T20植保无人机，最大装药容积为20 L，飞行高度2.5 m~3 m，喷幅5 m~7 m，飞行速度3 m/s~4m/s。试验所用杀虫药剂为30%吡丙·呋虫胺悬浮剂400 mg/L、28%阿维·螺虫乙酯悬浮剂2 500 mg/L。

1.2 试验设计

试验在广东省潮州市潮安区归湖镇克安村蕉柑种植区开展，试验分为A、B、C三个试验点，每个试验点面积约6 670 m 2 。本试验利用大疆T20植保无人机喷施30%吡丙·呋虫胺悬浮剂400 mg/L、28%阿维·螺虫乙酯悬浮剂2 500 mg/L，喷药后蕉柑园其他管理措施正常进行。试验前后分别调查各个试验点虫害发生情况，以有虫株率、株均虫口数的减退率来衡量防治效果。同时统计植保无人机作业与传统人工作业的用时、用工，结合药剂成本和无人机、传统人工成本，计算并对比两者的工作效率和工作成本。

1.3 调查方法

1.3.1施药安全性

施药后持续观察柑橘树体生长发育情况。

1.3.2柑橘木虱防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树有发生柑橘木虱的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式如下：

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其新梢上柑橘木虱的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个枝梢。在试验前及试验后7天调查柑橘木虱活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式如下：

1.3.3锈蜘蛛防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树果实上有发生锈蜘蛛的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式同上。

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其果实上锈蜘蛛的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个果实。每个果实调查五个视野（30倍手持放大镜）上的虫口数。在试验前及试验后7天调查锈蜘蛛活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式同上。

1.3.4介壳虫防效

试验前分别在A、B、C三个试验点按东、西、南、北、中五点式取样法随机选取5点，每点定4株树为观察树，对20株树进行挂牌、标记。在试验前及试验后7天调查观察树果实上有发生介壳虫的株数，根据调查结果计算有虫株率、有虫株率减退率。计算公式同上。

在各个方位的4株观察树中，选2株树对其果实上介壳虫的发生量进行调查，共调查10株树。每株树的外围、内膛分别按东、西、南、北、中五个方位进行标记、调查，共调查10个果实。在试验前及试验后7天调查介壳虫活虫数，根据调查结果计算株均虫口数、株均虫口减退率。计算公式同上。

1.4 植保无人机与传统人工作业效率及作业成本对比

施药时统计植保无人机作业与传统人工作业的用时、用工，计算工作效率和工作成本。传统人工采取高压远程喷药机，由两个工人一起实施田间操作。相关数据依据田间常规数据（高压远程喷药机施药：每667 m 2 人工费用为35元，每人每天工作时间为8 h，每人每天工作面积3 335 m 2 ，每667 m 2 所需药液量为300 L；植保无人机施药：每667 m 2 费用为45元）及市场价格（每升药液单价为0.27元）。

1.5 数据统计分析

数据统计采用 Microsoft Excel 2007 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 安全性分析

大疆T20植保无人机施药后，持续观察柑橘树体生长发育情况，发现各试验点的树体均表现安全，柑橘生长状况良好，叶片生长正常，无任何药害症状，表明植保无人机的应用对柑橘生长安全。

2.2 柑橘木虱防治效果分析

由表1、表2可知，利用植保无人机防治柑橘木虱前，试验点A、B、C三处有虫株率分别为50.0%、25.0%及20.0%，株均虫口数分别为3.1头、2.3头及2.2头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率均为0，株均虫口数也均为0，有虫株率减退率和株均虫口减退率均达到100%。这说明利用植保无人机防治柑橘木虱效果显著，柑橘木虱危害得到了有效控制。

表1　植保无人机防治柑橘木虱有虫株树调查表

表2　植保无人机防治柑橘木虱虫口数调查表

2.3 锈蜘蛛防治效果分析

由表3、表4可知，利用植保无人机防治锈蜘蛛前，试验点A、B、C三处有虫株率均为100%，株均虫口数分别为44.7头、40.0头及39.6头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率分别为80%、60%及60%，株均虫口数分别为 17.6 头、14.3 头及 18.0 头，有虫株率减退率只有 20%~40%，株均虫口减退率约为54%~64%。这说明利用植保无人机防治锈蜘蛛效果不够理想，锈蜘蛛危害不能得到有效控制。

表3　植保无人机防治锈蜘蛛有虫株树调查表

表4　植保无人机防治锈蜘蛛虫口数调查表

2.4 介壳虫防治效果分析

由表 5、表 6 可知，利用植保无人机防治介壳虫前，试验点 A、B、C 三处有虫株率分别为 30%、15%及15%，株均虫口数分别为7.4头、5.0头及4.6头。经过防治，试验点A、B、C三处有虫株率分别为15.0%、5.0%及10.0%，株均虫口数分别下降至3.3头、2.3头及2.0头，有虫株率减退率分别为50.0%、66.7%及33.3%，株均虫口减退率为55%左右。这说明利用植保无人机防治介壳虫的效果不够理想，介壳虫危害不能得到有效控制。

表5　植保无人机防治介壳虫有虫株树调查表

表6　植保无人机防治介壳虫虫口数调查表

2.5 植保无人机与传统人工作业效率及作业成本对比分析

由表7可知，在作业效率方面，植保无人机作业面积20 010 m 2 ，用时3 h，人均作业面积可达6 670m 2 /h；相同的作业面积，需两人同时用时3天才能完成，高压远程喷药机器人均作业面积为420.21 m 2 /h。植保无人机人均作业面积约为高压远程喷药机的16倍。植保无人机仅需一人操控即在3 h内将试验区全部喷施一次，作业效率远高于传统人工作业。

表7　植保无人机与传统人工效率对比

由表8可知，与传统人工作业的药液量300 L/667m 2 相比，植保无人机作业的药液量仅12 L/667 m 2 ，其能够节省96%的药液量，从而大量减少药物成本。植保无人机施药成本比传统人工作业节省22.2%，这说明植保无人机能够降低成本。总体来看，植保无人机作业单位成本能够比传统人工作业降低69.65%。

表8　植保无人机与传统人工作业成本对比

3 结论与讨论

本研究利用大疆T20植保无人机防治A、B、C三个试验点的柑橘主要虫害效果有较大差别。研究结果表明，在防治柑橘木虱方面，防治后三个试验点的有虫株率减退率和株均虫口减退率均达到100%，这说明植保无人机喷药作业在防治柑橘木虱上效果显著。本结果与唐明丽等 利用植保无人机飞防柑橘木虱的研究结果相同。然而，在防治柑橘锈蜘蛛和介壳虫方面，利用植保无人机的防治效果没有达到预期。

据悉，大疆T20植保无人机喷雾防治柑橘虫害是从空中通过强压把药液喷成雾状，雾化后的药剂向下沉降。这就造成了果树外围表面可以完全覆盖药剂，而越接近树体的内膛对药剂的接触则越少。首先，本研究在防治柑橘木虱方面，柑橘木虱危害都发生在新梢上，新梢的位置大都在果树外围，因此药剂可以覆盖到柑橘木虱的发生点，实现完全防治。其次，本研究在防治柑橘锈蜘蛛方面，从调查结果中发现，在果树外围的果实防治效果能达90%~100%，越靠近中心，防治效果越差，特别是内膛果防治效果极差。最后，本研究在防治介壳虫方面，从调查结果中也发现外围果实防效好于中心，而内膛果防治效果最差。锈蜘蛛和介壳虫虫害整株果树均有发生，特别是内膛，沉降式喷雾不能有效杀死内膛的害虫，所以防效由外向内逐渐降低。黄俊源等利用植保无人机防治柑橘红蜘蛛的防治效果与本研究结果相似，无人机对红蜘蛛的防治效果由上中下三层依次降低，下层柑橘防治效果不理想。

针对锈蜘蛛与介壳虫防治效果较差可能还存在其他方面原因。一方面，试验地点为老柑园，缺乏合理修剪，导致株间、行间严重郁闭，枝叶互相遮挡，影响了无人机药剂喷雾的覆盖效果。另一方面，果园的锈蜘蛛危害情况较严重，平均每个视野（30倍手持放大镜）7~9只，基本遍布整个果实，尤其是向阴面，导致防治难度增大。

近年来，植保无人机作为一种新型的农药喷施技术手段，其在农机行业占据重要地位。无人机在农业植保方面主要存在两方面优势：第一，与传统人工作业相比，无人机农药喷施具有飞行速度快、喷洒作业量大、操作灵活的优点，能够提升工作效率，并且自动化程度高，减少操作人员与农药的接触；第二，无人机能够有效地节约成本，不仅可以充分节约用水量和用药量，充分提高资源的利用率，而且能够降低人工成本。

尽管植保无人机有不少优点，但植保无人机在果树防治中还存在一些问题需要进一步解决。第一，植保无人机精准施药方面有待提升，由于果树树冠结构、枝叶形态与大田作物差异较大，郁闭果园的内膛枝条和果实药物难以附着和覆盖，特别是对红蜘蛛、锈蜘蛛、介壳虫等的防治效果较差；第二，植保无人机续航能力和承载药液量需要进一步改进，大面积进行飞防作业时，需要频繁更换电池及药液，影响工作效率；第三，国家对植保无人机的补贴机制不够完善，植保无人机价格较贵，行业门槛较高，且需要经过专业的培训 。总体而言，植保无人机在果树植保上的发展还需要不断探索。

综上所述，本研究利用大疆T20植保无人机防治柑橘木虱效果显著，并且安全、高效、节水、节药、节成本，可以作为代替传统人工防治的有效方式之一。通过植保无人机进行柑橘木虱统防统治是10亩以上或以合作社形式连片栽培的橘园的最佳选择，尤其针对具有良好的管理、合适的株行间距、适宜的枝叶修剪、疏密有致的橘园。而且利用大疆T20植保无人机对类似状况橘园一些其他虫害进行早期预防，也具有一定效果。本研究为植保无人机在柑橘主要害虫防治中的合理应用提供参考，植保无人机在柑橘生产中的推广应用具有广阔的市场前景。

2、大疆植保无人机，大疆t40植保无人机高级校准

中国有句俗话：民以食为天。一方面可见饮食文化对中国人来说是非常重要的一部分，另一方面也说明人不能不吃饭。

但粮食的生产，中间需要经历从播种、灌溉、施肥、除虫除害，到收获等等诸多环节和漫长的时间，而自改革开放以来，城市发展对于农业发展带来了一定的影响，对平原地域的商业开采开发，带来了农耕地的减少，农民耕地的热情，以及农田不得不更多的向地形复杂的区域去发展等等诸多问题。作为一个农业大国，我们对粮食的需求非常大，但农业科技的发展还是相对较慢的，就造成了投入产出不成正比，引发农户收益低，市场价格却水涨创高。

而社会价值观的改变，处处以金钱论成败，农户辛苦一年赚的钱，远不如城市打工几个月挣的钱，更是加剧了越来越多的人放弃农业，去城市务工，甚至在网络中越来越多的人都不由得忧虑，当老一辈的农业坚守者离开后，农业的未来在哪里？

因此如何利用科技的力量，去给农民减负，让农民能数字化可视化信息化的管理农田，为农业产能提速，实现农业的高产优产，无疑是当下非常重要的一个课题。

对于这个课题，DJI大疆农业用实际行动交出了一份答卷，发布了两款全新农业无人机T40和T20P。全新的机身平台，针对农业作业中的播种、喷洒等农业涉及的应用场景进行了多项优化，将农业无人机的效率、效果、智能、安全各项指标多维度给予了全面提升。

技术性层面：大载重，高效率

农田场景最大的特点就是面积广，密度高。

首先面积广，意味着无人机可携带配重必须要足够大才行，否则没飞一会就要回来补料，也很是让人头疼

在面积广这个技术问题上面，大疆T40采用共轴双旋翼设计，标配54寸螺旋桨，载荷较上代提升33%，最大荷载50公斤，装满一箱正好是一袋肥料。此外机身还配有称重传感器，可实时掌握用料和余料情况。

T40在喷洒系统方面设计了全新的大流量磁力传动叶轮泵，可实现每分钟12升的超大流量。有效喷幅可达11米，在大疆的实测数据中，T40在大田场景下，播撒效率可达1小时1.5吨肥，大田喷洒效率可达每小时320亩，果树喷洒效率可达每小时60亩，相比上一代产品提升30%。

其次密度高，如何在大面积播撒浇灌，施药施肥方面做到雨露均沾，是个很麻烦的问题；而对于密度高这个技术问题，T40采用双甩盘设计的双重雾化离心喷头，保障了喷洒均匀性，让叶片背面也能有效被药液附着。结合大疆首创的离心阀设计，可杜绝喷头在启动/停止切换时的药液漏滴问题，可谓贴心到极致。

除了这些还有个很容易被大家忽略的地方，那就是加料口。就是这个不起眼的地方，大疆也做了设计调整，T40加大了加料口，方便更快速的进行加料，提高了作业效率。

便携性方面：运输方便，防护提升

话说回来，考虑到农业地区的道路情况，黄土地占比相对较多，农户下地普遍以皮卡或者带斗的摩托三轮为主，这又迎来问题：

一是产品不能过大，如果又大又重，买回来也只能烂在仓库；

在这方面，T40采用了倾斜折叠机身设计，配合一键锁紧的折叠机臂，结实可靠。而在折叠后，机身拥有可缩小70%收纳体积的高折叠比，携带起来更方便。

二是机身必须防尘防水，一来尘土进入机器内部会对设备造成磨损，二来不怕进水会引起设备短路，清洗绝对放心，同时灌溉和播撒液体时，不可避免的会溅落到机身，抗腐蚀也是关键点；

针对第二个问题，T40具有核心模块独立腔体防护，外加三重结构保障设计、电路板灌封等处理，整机防护等级达到车规级IPX6K，清洗方便，同时无惧药液、尘土，在防尘防水抗腐蚀方面，可以说防护值拉满。

智能性方面：空间感知系统，自主识别优化 可视化管控

玩过无人机的人都知道，无人机非常考验飞手的技术，技术不好很容易炸机。但是想要成为一个技术高超的飞手，是相当难的。而对于农业这种低空飞行的，而且地形复杂，除了山陵地形外，还存在诸多树木或者电缆等障碍物，操作性方面要如何应对无疑是关键性问题。毕竟无人机很贵，对于农户来说一旦炸机，一年甚至几年的收入就没了。

首先针对飞行防护这一点，大疆给予的解决方案是，给T40配备了农业无人机首创的“有源相控阵雷达 双目视觉”，组成一个全方位的空间感知系统，系统监测距离远达50米，可全自主连续绕障，即使复杂地形，依然可以畅飞无阻。

标配的7寸大屏智能遥控器，搭载8核高性能处理器，有效提高运行速度，10 分钟即可建图 100 亩地。全新UI设计，操作步骤简化了近50%，让航线规划、任务调取就像打游戏一样轻松流畅；还有多个自定义实体按键可以根据个性定制。材质上具有IP54级防护，高亮屏，全面满足户外作业需求。

其次，在农业技术层面上讲，航测建图，对于确定农田边界和设定飞行航线非常重要，可以说是是农业无人机作业中的关键步骤。

在T40机身上，搭载了FPV超高清摄像头，具有云台角度可调，可实时采集农田、果园影像，在遥控器生成高清三维地图，实现可视化作业。

同时还会自动识别地块边界与障碍物，快速规划最优作业航线，减少满载空飞情况，显著提升作业效率。

最后再搭配精灵4多光谱版，可生成农业处方图，可根据作物长势不同，变量或针对性播撒，达到降量增产。原来需要靠经验来判断的，现在只要根据云平台的智能指引，农户可以通过根据数据，直观而详细了解到作物的生长情况和问题，实现真正意义的数字农业；而且对于农民来讲，可以依靠数据信息和自己线下的双重管理，让作物更好的成长，获得更多更优的产量。

这几个技术点综合在一起，便形成了一套完整的解决方案，T40根据航测绘制的三维地图，加上分析后的农业处方图，自主设置最优的飞行航线规划，让作为飞手的农户无需过多的技术，基本只需要像电灯开关一样，开机轻轻点击开始基本就OK了，其余的问题T40都会为你自主解决。

续航方面：全场景充电，不惧续航困扰

所有的电子产品，续航都是最大的问题。随身带一块充电宝是必须的，当然了T40这块也不能少，也有自己的“充电宝”，配套智能飞行电池、智能充电器、以及全能变频充电站，提供了一站式解决方案。

机身自带30000毫安时智能电池，保内循环次数1500次的，智能充电器带有风冷散热器，落地即可充，两块电池即可实现无间隔循环。

而新一代12000瓦全能变频充电站，具有30升油箱，和1500瓦交流输出，全新升级的充电技术可节省15%的油耗，满油箱情况下理论可充47次电池。

此外充电模块也支持市电输入，多场景的充电技术足以满足户外各种用电需求。

价格方面：多种搭配，按需选择

价格肯定是用户最关心的问题，虽然好东西谁都想用，但总要综合考量钱袋子和自身所需，追求更符合自己的性价比。对此大疆也给了用户多种的选择，主打全场景高效作业的旗舰版本T40 全能套装建议售价为 64999 元，标准套装建议售价为 57999 元；

对于土地面积相对小一点的农户，大疆也提供了经济版本的T20P，说是经济型，但技术上完全没有任何缩水。T20P采用了T40同平台设计，最大载荷25公斤，标配双重雾化离心喷头，有效喷幅可达7米，大疆实测数据中，大田效率可达每小时180亩，果树喷洒效率可达每小时40亩，播撒效率可达1小时1吨肥。

在智能配置与可靠性方面，T20P也同样继承了T40的规格和品质，超高清PFV摄像头、航测建图、有源相控阵雷达、双目视觉、整机IPX6K车规级防护。T20P亦可以实现变量施肥作业，帮助农田管理减肥增效、降本增收。可以说T40有的，T20P都有，只是在搭载容量上专门为田地面积较小的用户量身定制了这个型号。

而T20P的价格，全能套装建议售价为 44999 元，标准套装建议售价为 39999 元。

结语：

近些年来，我们一直在强调科技强国，但是与此同时，我们不该忘了农业是立国之本，万丈高楼，没有根基，一切都是空谈。

相比地面机械，农业无人机具有效率高，地形适应性强，智能化水平高等优势。面对复杂多样的农业生产场景，农业无人机在未来必然有着广阔的应用空间。

大疆农业团队研发的T40和T20P，其实就是做了现代科技应该做的，即实现真正意义的数字化可视化信息化的农业管理，为农民减负，为农业产能提速，实现高产优产，进而让更多曾经外出务工的农户，回到农田中，共同为我们的祖国发展筑造强大的根基，进而实现富国强国的最终目标。

这是大疆的愿景，也是我们每个人的愿景。

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