植保无人飞机标准现状与制定建议

引言目前我国病虫害防治主要以手动和小型机动式背负喷雾机为主，劳动强度大，作业效率低成本高。拖拉机牵引或自走式喷雾机，因受到水田、山地丘陵等特殊地面行走条件的影响，田间作业受到限制，在我国应用较少。随着我国农业工程技术的飞速发展，农业航空越来越受到关注。自2014年中央一号文件将农业航空列入推进农业科技创新的内容以来，农业航空已成为我国传统农业向现代农业转型的重要标志之一。而植保无人飞机低空低容量施药更适合我国小规模农业经营模式，在我国植保作业中的地位越来越突出。植保无人飞机作业相对于地面施药作业，具有高效、机动性强的优势和超强的地形适用能力；其作业效率是传统地面机具的30至130倍，特别适应大面积、突发性农业病虫草害防治的需求；相对于有人驾驶飞机，植保无人飞机飞行高度低，作物冠层受旋翼下洗气流的扰动，使得雾滴穿透性更好，作物中下部药液沉积量高，如图1所示。（a）单旋翼机型

（b）多旋翼机型图1植保无人飞机下洗气流扰动作物冠层我国植保无人飞机机型多样化，截至2017年，保有量已达1.4万架；近几年，我国农业生产中，病虫害年均防治面积超过50亿亩次，无人机植保作业面积从2013年的不足10万亩次增长至2017年的约1亿亩次，市场需求越来越大。相对于植保无人飞机技术的快速发展，我国植保无人飞机的标准化工作明显滞后。植保无人飞机在我国的发展已近十年，但是全国性的行业标准仅发布1项，尚无国家标准。植保无人飞机生产企业、科研机构、推广单位、运营人、农户和政府监管部门对植保无人飞机标准的需求越来越迫切。1.国内外现状1.1国内现状1.1.1有人驾驶飞机植保标准现状有人驾驶飞机方面，我国现行的植保标准主要有国家标准1项、农业行业标准1项、民航行业标准10项、地方标准5项，见表1。上述标准以植保作业的操作规范、喷洒装备要求、安全评价、作业质量及试验评价方法等要求为主，另外还有针对飞播作业等其他农业航空应用领域的标准。此类标准大多转化自国际或国外标准，而在我国广泛应用的植保无人飞机，除了在东亚地区有应用外，在国外其他地区鲜有应用，缺乏可直接参考的国外标准。因此，国内民用无人机法规政策及标准为植保无人飞机标准的制定指明了方向，而有人驾驶飞机植保标准也需适当借鉴。表1我国现行有人驾驶飞机植保标准标准类型标准号标准名称国家标准GB/T

25415-2010航空施用农药操作准则农业标准NY/T

1533-2007农用航空器喷施技术作业规程民航标准MH/T

1002.1-1995/

MH/T1002.1-2016（修订）农业航空作业质量技术指标

第1部分：喷洒作业MH/T

1008.1-1997飞机喷施设备性能技术指标

第1部分：喷雾设备MH/T

1031-2010农用飞机喷洒设备性能检测规范MH/T

1040-2011航空喷施设备的喷施率和分布模式测定MH/T

1049-2012飞机喷洒设备设计规范MH/T

1050-2012飞机喷雾飘移现场测量方法MH/T

1051-2012喷雾飘移的风洞实验室测量方法MH/T

1055-2013航空喷雾设备喷头性能试验方法MH/T

1056-2013航空喷施作业安全评价MH/T

1063-2016飞机喷洒设备装机要求1.1.2民用无人机与植保无人飞机政策法规与标准现状（1）政策法规现状早在2003年由中央军委和国务院发布的《通用航空飞行管理条例》中，既有针对无人驾驶自由气球的管理规定。近年来，随着我国民用无人机技术和应用的蓬勃发展，特别是低空低速轻小型旋翼无人机数量快速增加，以空中交通管制委员会和中国民用航空局等国家部委发布了一批专门针对民用无人机的法规政策。民用无人机法规政策同样适用于植保无人飞机，其中最具植保无人飞机标准制定借鉴参考的有以下三项：于2009年发布2016年修订的《民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法》规定了无人机飞行活动评估管理、空中交通服务、无线电管理等内容；于2013年发布2016年修订的《民用无人机驾驶员管理规定》规定了管理机构分类方法、行业协会和民航局对驾驶员的管理方法等内容；于2015年发布的《轻小无人机运行规定（试行）》规定了无人机通用运行准则，为无人机进行了分类管理，对植保无人飞机单列一类要求，包括植保作业定义、人员要求、培训要求、负责人职责、作业人员资格认证、喷洒限制和喷洒记录保存等内容。以上三项法规政策从空域、驾驶员、运行管理三个方面对民用无人机进行了要求，体现了国家主管部门对民用无人机以及农用植保无人飞机运行安全和行业发展的重视。2017年初，全国各地民用无人机违规违法飞行事件频发，国务院、空中交通管制委员会、公安部和中国民用航空局接连发布加强民用无人机管理的法规政策，同时，各地也纷纷出台了管理细则。此类法规也安全使用和运行监管为主要内容，植保无人飞机在农村地区作业，在空域监管方面具有天然的优势，因此受影响不大，但是此类法规政策的发布也同样指引了植保无人飞机标准未来建设方向。（2）标准现状截止2018年4月，以小型旋翼无人机为平台的植保无人飞机标准，仅有NY/T3213-2018《植保无人飞机质量评价技术规范》（3月15日发布，6月1日实施）一项标准发布。该项标准由农业部南京农业机械化研究所牵头制定，规定了植保无人飞机的型号编制规则、基本要求、质量要求、检测方法和检验规则，用于植保无人飞机质量评定。该项标准提出了植保无人飞机限高限速限距、电子围栏、失效保护、避障等概念与检测方法，充分考虑了产品的安全性。但是无论植保无人飞机还是通用型的小型旋翼无人机标准，除NY/T3213-2018《植保无人飞机质量评价技术规范》外，仅有为数不多的地方标准与团体标准。地方标准包括湖南省2项，重庆市、江西省、广西壮族自治区各1项，见表2；涉农的团体标准主要由中国农业机械化协会、无人机系统标准化协会、国家农业航空产业技术创新战略联盟等社会团体进行制定，但是目前应用范围较小。表2植保无人飞机地方标准标准地区Standard

regions标准号Standard

No.标准名称Standard

names湖南省DB43/T

849-2013超低空遥控飞行植保机重庆市DB50/T

638-2015农用航空器

电动多旋翼植保无人机江西省DB36/T

930-2016农业植保无人机湖南省DB43/T

1156-2016多旋翼低空遥控植保机广西壮族自治区DB45/T

1330-2016电动旋翼植保无人机技术条件1.2国外现状（1）有人驾驶飞机植保方面已被转化为我国国家标准GB/T25415-2010《航空施用农药操作准则》]的联合国粮农组织（FAO）标准主要规定了大型有人驾驶飞机航空施药作业规范。美国是世界上农业航空技术最先进，应用最广泛的国家。美国环保局（EPA）和美国农业生物工程师学会（ASABE）分别发布的航空植保作业飘移和沉积评估方法等作业质量试验检测相关标准，与我国现行航空植保标准类似，同样以大型有人驾驶飞机要求为主。（2）民用无人机与植保无人飞机方面美国材料与试验协会（ASTM）无人驾驶空中飞行器委员会近年来也致力于无人机系统标准的制定，发布了关于设计、性能、动力装置、质量检验、安全检测、人员操作培训与资格认证等多项标准，这些标准在产品方面，主要以小型固定翼无人机为主。日本是最早将单旋翼无人机（无人直升机）施药技术应用于农业生产的国家，也是当今世界上该技术发展最成熟的国家之一，自20世纪80年代就开始进行飞防作业。日本植保无人飞机标准主要有无人机通用性要求和植保作业要求。日本无人机协会发布的产业用无人机（旋翼型）安全要求[13]标准主要涉及无人机设计、维修与检查、操控手资格、操作规范、客户管理等要求为主。同时，该标准指出用于植保作业的旋翼无人机相关要求还应当参照日本农林水产航空协会发布的产业用无人机使用指南，该指南性文件规定了旋翼无人机使用方法、人员与装备、安全培训、安全检查、作业规范、农药安全使用、危险危害防范、药效调查等要求。日本方面标准涉及面广，但数量少，无法面面俱到，大多依靠企业与运营人在法规标准的总体框架下自律运行。1.3小结国内外已发布的标准情况大体类似，主要有人驾驶飞机的航空植保标准和民用无人机标准，与植保无人飞机直接相关的标准较少，但与植保无人飞机平台相关的任务装备及接口、通讯和导航技术等内容可参考民用无人机要求；与植保作业相关的飞行管理、登记认证、作业质量及评价方法等内容可参考有人驾驶飞机的航空植保标准以及传统植保机械的相关要求。而与我国航空作业模式相似的日本，其标准体现的安全要求和作业指南则具有较高参考价值，但是日本大规模应用的为油动型单旋翼无人机（无人直升机），多旋翼无人机刚处于起步阶段，而我国单旋翼无人机和多旋翼无人机，油动型和电动型均有应用，种类繁多。因此，我国植保无人飞机标准应在国家主管部门发布的法律法规允许的范围内，以安全为首要目标，参考现有国内外标准，以我国现阶段生产、研发、应用和管理等方面的经验和需求为主制定。2.我国植保无人飞机标准制定建议为了满足当前植保无人飞机技术领域标准化工作的需求，明确植保无人飞机标准体系框架十分重要。结合国内法规政策和国内外现有标准，标准的制定应从基础标准、产品技术条件、操作准则、人员管理、运行监督管理以及效果评价等方面的入手。具体可包括术语与分类、技术要求、试验方法、田间操作准则、机具登记认证程序、操作人员培训与岗位资质认证标准等基本要求；在完成基本要求的基础上，再制定产品部件与子系统标准、无人机植保施药作业质量评定和防治效果评价标准、无人机植保作业环境风险评估技术规范以及相关的专用检验检测方法与平台标准。根据我国目前对民用无人机的管理态势，在标准具体制定的过程中，应当首要考虑安全问题。从公共安全角度，应当规定禁飞区电子围栏、信息记录、远程监管等产品技术要求；从人员安全角度，应当规定运营人和驾驶员培训流程与认证规程等人员要求，以及植保无人飞机日常运行管理要求；从施药安全和环境安全角度，规定飘移评估、环境风险（污染）评估等要求。标准体系的建立需结合植保无人飞机近期的迫切需求和远期的系统规划，对标准化工作进行预先研究和归纳汇总，也可应用于标准体系进一步的研究工作中，使植保无人飞机标准体系得以不断补充完善，既能体现植保无人飞机的先进性，同时又适合我国国情，具有较强的可操作性。3.标准制定过程中可能存在的问题我国植保无人飞机主要有单旋翼无人机（无人直升机）和多旋翼无人机，按动力类型又分为油动型和电动型，按控制方式又分为手动型和自主型，不同机型差异较大，在规定植保无人飞机通用性要求时，常常难以采用统一指标。例如因动力类型不同，导致对动力系统的要求须区别对待；同时因电池技术瓶颈问题，导致油动型机型续航时间远大于电动型机型；因控制方式不同，即使采用相同精度的定位导航技术，人为因素导致飞行精度难以定义。这就存在两种规定方式可供选择，即分别按机型确定指标或另制标准，还是确定宽松的指标使得大多数机型都能满足要求，具体选择哪一种方式必须深入考虑。此外，植保无人飞机与传统植保机械包括有人驾驶飞机的设计原理、作业方式以及气流场和雾流场明显不同，特别针对于植保无人飞机低容量高浓度设计的喷雾系统和超低空作业方式，使得可借鉴的指标和试验方法不再适用。因此，技术要求、试验方法以及效果评价等方面的内容大多需要创新设计，必须加强验证工作以确保较高的可操作性，大大增加了标准制定的工作量。4.结束语建设植保无人飞机标准体系，通过产品技术要求，尤其安全技术要求，可以淘汰一批不符合