我国植保无人飞机相关标准的发展方向与趋势分析
植保無人飛機是指配備農藥噴灑系統,用于植保作業的旋翼無人飛機。近年來,利用植保無人飛機進行農作物病蟲害的防治發展迅速,作為一種現代化農業新施藥設備,植保無人飛機具有作業效率高、節水省藥、作業環境不受地形限制、機動靈活、對施藥人員安全等優點,適用于我國各種地形(平原、山地、丘陵)。隨著我國種植結構的調整以及城鄉一體化模式的發展,我國農村勞動力向城市轉移和人口老齡化問題越來越嚴重,農村勞動力嚴重不足,植保無人飛機的應用能有效解決農村施藥勞動力不足等問題。
無人飛機的歷史已有100多年。1990年,日本雅馬哈公司生產出世界上第一架具備噴灑農藥功能的植保無人飛機″R50″。此后,日本成為植保無人飛機應用最成熟、最先進的國家之一。我國的植保無人飛機施藥技術雖然起步較晚,但是發展迅速。據統計,2021年我國植保無人飛機保有量高達12萬臺,其作業面積達到0.93億hm2次。我國雖然在植保無人飛機數量、作業面積和技術發展等方面處于世界領先地位,但是植保無人飛機應用相關配套標準體系與國外相比卻相對滯后。保障行業健康發展的重要基石是制定完善的標準體系。因此,為保證并促進我國植保無人飛機的應用進展,亟待制定相關標準體系。國家標準的制定不僅可以獲得穩定的市場秩序和社會效益,同時對于保護消費者的安全,提升我國植保無人飛機整體技術水平、增強我國植保無人飛機的國際競爭力具有積極的推動作用。行業標準是對沒有國家標準而又需要在全國某個行業范圍內統一的技術要求所制定的標準,并且行業標準不得與有關國家標準相抵觸。有關行業標準之間應保持協調、統一,不得重復。行業標準在相應的國家標準實施后,即行廢止,行業標準由行業歸口部門統一管理。團體標準是由社會團體按照確立的標準制定程序制定并發布,由社會自愿認可并采用的標準,針對一些新型產品,在還沒有相關標準可以使用的情況下,團體標準的制定可以解決當下標準缺失的問題,促進行業健康可持續發展。地方標準又稱區域標準,是由地方(省、自治區、直轄市)標準化主管機構或專業主管部門批準、發布,在某一地區范圍內統一的標準。
本文綜述了我國植保無人飛機現行標準,包括國家標準、行業標準、地方標準以及團體標準等。通過對標準內容(植保無人飛機術語和定義、植保無人飛機作業前、作業時、作業后工作要求)的歸納分析,明確我國植保無人飛機相關標準的發展方向與趨勢,為植保無人飛機在我國的健康、快速發展和應用提供一定的理論依據。
01
我國植保無人飛機相關的現行標準
目前我國現行植保無人飛機相關標準中國家標準0項(1項處于報批階段),行業標準5項(表1),地方標準34項(表2),團體標準41項(表3)。其中有關植保無人飛機質量和安全施藥技術方面的標準共44項,包括行業標準3項、地方標準19項和團體標準22項;有關植保無人飛機施藥防治不同作物病蟲害施藥技術規程或施藥技術指南共36項,包括行業標準2項,地方標準15項和團體標準19項。
02
我國植保無飛人機相關標準主要內容
2.1 植保無人飛機術語和定義
標準NY/T 3213—2018《植保無人飛機 質量評價技術規范》規定植保無人飛機是指配備農藥噴灑系統,用于植保作業的旋翼無人飛機。植保無人飛機在進行作業時分為2種控制模式,分別為手動控制模式和自主控制模式,其中通過人工操作遙控器控制飛行航跡和作業任務等的作業控制模式為手動控制模式,而根據預先設定好的飛行參數和作業任務等進行作業的控制模式稱為自主控制模式。標準NY/T 3682—2020《棉花脫葉催熟劑噴施作業技術規程》規定,植保無人飛機施藥作業時的噴霧高度、作業速度、噴幅寬度和噴霧量被稱為作業參數。植保無人飛機在進行作業時需要保持一定的飛行高度和速度才能達到防治效果,標準DB21/T 3674—2022《多旋翼植保無人機施藥作業規范》規定植保無人飛機作業高度是指作業時植保無人飛機機具噴頭與受藥作物頂端的相對距離。標準DB41/T 2098—2021《植保無人機田間試驗技術規范》、DB4115/T 081—2021《植保無人機茶園施藥安全作業技術規程》等規定植保無人飛機在進行作業時的行進速度,被稱作作業速度,其單位為米每秒(m/s)。同時該標準還規定噴頭流量是指植保無人飛機在單位時間內噴頭排出噴霧介質的總量。標準DB22/T 3364—2022《植保無人機航化作業施藥技術規程》、DB36/T 1518—2021《植保無人機防治水稻病蟲草害操作技術規程》中規定植保無人飛機作業時形成噴霧帶,相鄰2個噴霧帶中心線之間的距離被稱作噴幅,在植保無人飛機進行作業時,選擇合適的噴幅有利于藥液霧滴的精確附著在靶標作物上,從而達到防治效果。在進行植保無人飛機作業時,應確保作業地塊空曠,標準DB/32T 4259—2021《植保無人機 安全作業技術規范》、DB4105/T 134—2020《麥田病蟲害植保無人飛機防治技術規程》中規定,為保護航空器起飛、飛行和降落安全,根據民用機場凈空障礙物限制圖要求劃定的空間范圍稱為機場凈空區,也被稱為機場凈空保護區域。植保無人飛機在進行作業時,由于環境自然風以及其下壓風場的作用,會導致在進行作業時藥液霧滴發生飄移,為防止植保無人飛機在作業時藥液霧滴產生飄移對其他作物造成一定的影響,在植保無人飛機進行作業時應當設置一定的隔離帶。標準DB36/T 1518—2021《植保無人機防治水稻病蟲草害操作技術規程》對隔離帶(又稱緩沖區)進行了規定,隔離帶是指周邊敏感區邊緣與植保無人飛機噴霧作業區邊緣之間的安全間隔地帶。植保無人飛機在進行作業時,難免遇到失控現象,所以其在進行作業時,應當遠離人口稠密區,以免造成人員傷亡。標準DB3713/T 225—2021《農業多旋翼植保無人飛機安全作業操作規范》規定城鎮、鄉村、繁忙街道或大型露天集會場所等區域為人口稠密區。
2.2 植保無人飛機作業前工作要求
(1)植保無人飛機質量、安全要求
標準NY/T 3213—2018《植保無人飛機 質量評價技術規范》、DB41/T 2098—2021《植保無人機田間試驗技術規范》對進行作業的植保無人飛機的質量進行了規定:①植保無人飛機空機質量應不大于116 kg,最大起飛質量應不大于150 kg,且在溫度60℃和相對濕度95%環境條件下,進行4 h的耐候試驗后,應能正常作業;②植保無人飛機應能在6±0.5 m/s風速的自然環境中正常起飛,且在常溫條件下起動3次,成功次數不少于1次;③植保無人飛機空載和滿載懸停時,不應出現掉高或者墜落等現象,且應具有藥液和電量剩余量顯示功能,便于操作者觀察;④同時具備手動控制模式和自主控制模式,確保在作業過程中2種模式的自由切換,同時具備防霧滴飄移、斷點續噴、變量噴霧、精確定位、自動仿地、自動避障繞障、作業過程及數據可視化等功能;⑤植保無人飛機應當具有限高、限速、限距及避障功能,以免在作業時遇到障礙物發生安全事故。
(2)植保無人飛機藥劑與氣象要求
在進行植保無人飛機施藥時,標準NY/T 4258—2022《植保無人飛機 作業質量》規定選擇的藥劑應當具有農藥登記證、生產許可證和注冊商標,并且在包裝上應當標明明確的產品名稱、用量、配兌、毒性、生產日期和有效期等。標準NY/T 4259—2022《植保無人飛機 安全施藥技術規程》中規定在進行藥液配制時,應按照作業要求稀釋藥液,當多種藥劑混配使用時,應提前做預混配試驗,避免藥劑間產生反應。當將藥劑加入藥箱時,不得超過藥液箱額定容量,加液口應密封。標準DB4105/T 134—2020《麥田病蟲害植保無人飛機防治技術規程》規定,配制藥劑時要按照二次稀釋法的要求進行配制:a)定量稱取藥劑,在量杯中加入少量水,充分攪拌稀釋成一定濃度的″母液″。b)配藥桶中先注入1/4~1/3的水,分別將″母液″按照″先固體后液體″的順序進行桶混。c)用少量水清洗盛藥器皿和包裝至少3次,將清洗液倒入配藥桶。d)加水稀釋至所需用量,充分攪拌均勻。
標準NY/T 4259—2022《植保無人飛機 安全施藥技術規程》、NY/T 4260—2022《植保無人飛機防治小麥病蟲害作業規程》中規定植保無人飛機在進行作業時,氣溫應選擇在5~35℃之間,風速不應大于5 m/s,以及在雨、雪、霧、雷等惡劣天氣不能進行航空作業。標準DB37/T 3940—2020《植保無人飛機防治小麥病蟲害作業技術規程》規定在對小麥病蟲害進行防治時,當風速超過3 m/s時,操作人員應當停止作業并使植保無人飛機返回到起降點,當風向風速符合要求后再進行作業。
(3)植保無人飛機操作人員要求
植保無人飛機操作人員自身素質是植保無人飛機安全作業的首要保障,標準NY/T 4258—2022《植保無人飛機 作業質量》規定,操控員應經過專業的培訓,并取得操控植保無人飛機的資質證明。標準DB 4115/T 081—2021《植保無人機茶園施藥安全作業技術規程》規定,飛防作業應當由一名操控員和至少一名輔助作業人員組成,且身體健康,具備基本的植保知識,掌握施藥劑量、施藥技術和操作方法。同時飛防工作人員需要經過急救培訓,并有應急處理能力,操控植保無人飛機8 h之前,不可飲酒,不得連續12 h以上的疲勞作業,不得帶病操作,以免造成炸機等事故。標準DB63/T 2099—2023《植保無人機安全操作技術規范》規定操作人員在進行作業時,需要保護自身安全,做好穿戴防護服、遮陽帽、口罩、防護眼鏡、橡皮手套、長筒靴等措施。
2.3 植保無人飛機作業時要求
植保無人飛機應當在清晨或者傍晚空氣濕度較大時進行作業,若噴后6 h內下雨則需要重新噴施。DB3713/T 225—2021《農業多旋翼植保無人機安全作業操作規范》、DB3208/T 182—2022《無人機飛防植保操作技術規程》規定植保無人飛機在進行作業時,起飛前應在作業區塊設置明顯的禁止入內的警示標識,再次檢查作業區塊及周邊情況,確保沒有影響飛行安全因素。作業時操控員與植保無人飛機保持10 m以上的安全距離,并密切關注植保無人飛機的飛行位置和狀態以及噴幅、飛行高度、速度、斷點等,并做出相應處理,以免發生安全事故。在作業過程中,一旦發生故障且保護失控,在確認植保無人飛機周圍無人且周邊安全的情況下,應立即采取有效措施,使其迫降,一旦發生安全事故,應立即通知相關部門,并采取應急措施,同時做好事故記錄。
2.4 植保無人飛機作業后要求
植保無人飛機施藥作業后如若發生降雨天氣,應當進行補噴。標準DB4115/T 081—2021《植保無人飛機施藥安全作業技術規程》規定,對因風力影響、發生藥液偏移、障礙物阻礙而漏噴地塊進行補噴。作業過程中的廢棄包裝應進行集中收取,按要求進行回收,到定點農藥包裝廢棄物處理站進行處理。對于剩余藥劑,必須保存在原有的包裝容器內,重新封口,儲存在儲藏室內。
標準DB3208/T 182—2022《無人機飛防植保操作技術規程》規定施藥作業完成后,應對時間、地點、天氣、對象以及農藥名稱、用量等施藥情況進行記錄存檔,檔案保存時間應至少2年。
標準DB3713/T 225—2021《農業多旋翼植保無人機安全作業操作規范》規定,植保無人飛機作業完成后,要對其內外部分進行清洗,包括噴頭、濾網和藥箱等所有器具,保證外壁無殘留物附著。標準DB63/T 2099—2023《植保無人機安全操作技術規范》對作業完成后電池的充電、使用與保管做如下規定:從戶外高溫放電后或高溫下取回的電池不應立即充電,需待電池表面溫度冷卻后方可充電,且充電時需使用專用充電器,如若發現電池鼓包應立即停止充電,針對長時間不使用的電池,應將電池充至50%左右電量進行儲存。
03
我國植保無人飛機標準制定發展方向
前瞻性、適用性和可操作性的標準是促進植保無人飛機施藥防治作物病蟲害兼具安全性、有效性和可持續性的重要保障。為了達到這個目標,植保無人飛機相關標準的制定應該從以下幾個方面開展:
(1)植保無人飛機本身性能和操控方面
為了保證植保無人飛機施藥過程中產品本身以及操控人員的安全性,應加強植保無人飛機質量、子部件與性能試驗等技術標準、操作規范、人員培訓與植保無人飛機作業監管相關標準的完善與制定。
(2)植保無人飛機施藥防治作物病蟲害作業規范方面
我國作物眾多,同一作物病蟲草害南北方差異較大,因此在制定植保無人飛機施藥防治作物病蟲害作業規范時應充分考慮不同作物、不同區域和不同病蟲草害的差異,讓標準更具有適應性和參考性。
(3)植保無人飛機施藥質量檢測和評價方面
植保無人飛機施藥因具有距離作物冠層高、飛行速度快的特點,其施藥作業受環境條件(風速、溫度、濕度)影響非常大。植保無人飛機施藥質量是評價植保無人飛機施藥對病蟲草害防治效果以及無人飛機作業對鄰近敏感作物、非靶標生物和環境安全性的重要指標。因此,需要加強植保無人飛機施藥質量檢測方法和評價指標等方面有關標準的制定。
來源:《現代農藥》2023年第3期
作者:中國農業科學院植物保護研究所 趙方奎,閆曉靜,袁會珠