农业无人机行业白皮书.pdf
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1、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 Grow
2、th,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
3、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
4、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
5、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
6、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,B
7、etter 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、T
8、20、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
9、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
10、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
11、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)2021/211
12、5-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
13、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
14、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
15、。”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
16、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
17、 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
18、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
19、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 Ag
20、roscope 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
21、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
22、-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
23、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/
24、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)
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