农业和林业机械 无人驾驶空中喷洒系统 第2部分评定水平横向喷雾分布的试验方法标准立项发展报告

农业和林业机械无人驾驶空中喷洒系统第2部分:评定水平横向喷雾分布的试验方法标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Agriculturalandforestrymachinery—Unmannedaerialsprayingsystems—Part2:Testmethodstoassessthehorizontaltransversespraydistribution摘要随着精准农业与智慧林业理念的深入推广，无人驾驶空中喷洒系统（UASS）在植保作业中的应用日益广泛。为确保喷洒作业的质量、效果与环境安全，对喷洒系统的性能进行标准化评估显得尤为关键。本报告围绕国际标准ISO23117-2:2025《农业和林业机械无人驾驶空中喷洒系统第2部分：评定水平横向喷雾分布的试验方法》的立项背景、技术内容、制定过程及行业影响进行全面阐述。首先，报告分析了当前UASS在农林业应用中面临的喷雾分布不均、漂移风险及缺乏统一测试方法等核心问题，明确了该标准立项的迫切性与必要性。其次，详细解读了标准中规定的试验条件、设备和程序，重点介绍了静风环境下的地面收集测试方法，旨在量化评估喷洒系统的横向分布均匀性。最后，报告总结了本标准对推动UASS行业规范化发展、提升植保作业质量、降低环境风险具有重要意义，并对未来技术演进方向，如动态环境下性能评估及智能喷洒控制系统的标准化，提出了展望。本标准将于2025年正式发布，为全球UASS制造商、检测机构及用户提供权威的技术依据。关键词无人驾驶空中喷洒系统；水平横向喷雾分布；试验方法；国际标准化组织；精准农业；植保作业；喷洒均匀性；标准制定Keywords:UnmannedAerialSprayingSystem(UASS);HorizontalTransverseSprayDistribution;TestMethod;InternationalOrganizationforStandardization(ISO);PrecisionAgriculture;PlantProtectionOperation;SprayUniformity;Standardization正文一、引言在全球化背景下，农业与林业生产效率的提升越来越依赖于先进装备的应用。作为精准农业的关键组成部分，无人驾驶空中喷洒系统凭借其作业效率高、地形适应性强、施药精准等优势，在病虫害防治、施肥、除草等环节发挥着重要作用。然而，随着UASS保有量的激增和作业面积的扩大，一系列问题也逐渐暴露：喷嘴类型、飞行参数、气象条件等众多因素共同影响喷雾分布，导致实际作业中常出现重喷、漏喷及药液漂移等现象，不仅影响了防治效果，还造成了农药浪费与环境污染风险。在此背景下，制定一套国际通用、科学规范的试验方法标准，对UASS的喷洒性能，特别是核心指标——水平横向喷雾分布进行统一评估，已成为行业发展的迫切需求。ISO23117-2:2025正是在这一需求下应运而生。该标准由国际标准化组织（ISO）的农业机械技术委员会（ISO/TC23）与航空航天技术委员会（ISO/TC20）联合制定，旨在为制造商、检测机构和用户提供一个标准化的测试框架，用于客观评价UASS在其有效喷幅内水平横向喷雾分布的均匀性与一致性。本标准是ISO23117系列标准（无人驾驶空中喷洒系统）的重要组成部分，与第1部分（术语与分类）、第3部分（飞行性能）等构成完整的技术体系。二、标准背景与立项必要性2.1行业现状与痛点当前，市场上UASS产品种类繁多，技术路径差异显著（如单旋翼与多旋翼、离心喷头与液压喷头、手动飞行与自主导航）。然而，缺乏公认的横向喷雾分布性能评价方法，导致不同产品在性能比较时无据可依，用户难以根据实际需求选择适合的作业机型。此外，许多植保作业事故，如药害事故或防治效果不佳，往往与喷雾分布不均匀直接相关。例如，在航空喷洒作业中，横向喷雾分布的均匀性直接决定了单位面积上的施药量，是保障防治效果和环境安全的首要技术指标。2.2法规与政策驱动多国农业与环境监管机构，如美国环保署（EPA）、欧洲化学品管理局（ECHA）及中国农业农村部，均已出台或正在修订关于植保无人机作业的指导性文件与法规。其中，对喷洒系统的有效喷幅、雾滴沉积分布及漂移控制提出了明确要求。ISO23117-2:2025的制定，为全球各国建立基于风险的UASS喷洒作业管理体系提供了统一的技术支撑。例如，通过本标准测定的喷幅数据，可以作为划定禁飞区、缓冲区或确定作业安全距离的关键依据。2.3技术发展的需求早期无人机的喷洒系统性能评估多参照有人驾驶航空器或地面机械的试验方法，但UASS具有低空低速运行、旋翼下洗气流显著、喷杆较短等特点，其喷雾分布规律有明显差异。因此，必须发展专门适用于UASS的横向分布试验方法，考虑其独特的空气动力学、喷嘴布局及作业参数（如飞行高度、速度、流量等）。本标准的立项，顺应了技术发展的客观规律，填补了该领域的国际标准空白。三、标准核心内容详解ISO23117-2:2025的核心目标是为用户提供一套可重复、可复现、可比对的试验方法，用以评估无人机喷洒系统在标准试验条件下，其横向（垂直于飞行方向）的喷雾沉积分布特性。3.1试验条件与设备-环境条件：标准明确规定了试验应在无风或微风（风速小于1m/s）的环境下进行，以排除自然风干扰，确保试验结果反映的是系统自身性能。-收集装置：方法的核心是采用“地面收集器”系统。典型配置包括布置在试验跑道上的水平收集线（如聚乙烯线、湿润试纸或量杯、沉积盘等），模拟植物冠层。收集器的宽度应超过预计喷幅的1.5倍，确保捕获所有雾滴。-飞行器与系统配置：试验时，无人机应设定为悬停或缓慢直线飞行（速度不高于1m/s），飞行高度应设定为实际作业高度（如1.5-3.0米），以模拟典型作业工况。喷嘴类型、压力、流量等参数应按制造商推荐设置。3.2试验程序1.单次通过试验：机组控制无人机沿固定航线缓慢通过收集线阵列，在规定的飞行高度和速度下进行一次性喷洒。2.收集与分析：喷洒完成后，立即回收所有收集器，利用比色法、称重法或分光光度法等量化沉积量，以单位面积的沉积量表示。4.重复性：要求至少进行3次有效重复试验，以确保结果的稳定性和可靠性。3.3结果评价与报告标准要求报告应包含：试验方法描述、环境条件记录、试验配置参数、单次通过沉积分布曲线、三次重复的平均分布曲线、计算的各项性能指标以及评定结论（如“符合”、“不符合”或“需调整后重新试验”）。四、发布机构介绍4.1国际标准化组织（ISO）国际标准化组织（ISO）成立于1947年，是世界上最大、最权威的非政府性国际标准化专门机构，总部位于瑞士日内瓦。ISO的宗旨是在全球范围内促进标准化工作的发展，以利于国际间的商品、服务和技术的交流与协作，并扩大在知识、科学、技术和经济活动领域的合作。在ISO框架内，ISO/TC23“农业机械”技术委员会负责农业拖拉机和机械（包括植物保护设备）、林业机械和园艺设备的标准化。其下设的多个分委会，如SC6“植物保护设备和液体肥料设备”，持续关注着精准农业装备的最新发展。同时，由于UASS属于航空器范畴，ISO/TC20“航空器和航天器”技术委员会也在相关领域具有深厚技术积累。ISO23117-2:2025的产生，正是由ISO/TC23与ISO/TC20携手合作的典范，体现了跨领域技术标准制定的协同优势。4.2主要参与单位介绍本标准的制定汇聚了全球顶尖的农业工程、航空技术和标准化专家。其中，中国农业机械化科学研究院（CAAMS）作为一支重要力量，在标准草案的起草、技术验证与实验数据的提供方面发挥了关键作用。中国农业机械化科学研究院（CAAMS）成立于1956年，隶属于中国机械工业集团有限公司，是国务院国资委监管的中央科技型企业。作为中国农业机械行业的“国家队”，CAAMS长期致力于农业装备的基础研究、核心技术创新、关键产品开发和标准制定。在植保无人机领域，CAAMS的专家团队积极跟踪国际技术前沿，主导或参与了多项中国国家标准、行业标准（如NY/T3213-2018《植保无人飞机质量评价技术规范》）的制修订工作，积累了丰富的实践经验。在此次ISO23117-2标准制定过程中，CAAMS作为ISO/TC23/SC6的国内技术对口单位之一，积极组织了国内多家顶尖的植保无人机制造商（如大疆创新、极飞科技等）、农业院校（如中国农业大学、南京农业大学）和研究机构，形成了合力，向ISO工作组提交了基于中国广泛田间作业数据的试验方法与验证案例报告。这些报告有力地支撑了标准中关于试验高度、收集器布设方式及CV值指标的科学性。例如，CAAMS团队利用高速摄像与风洞实验，系统研究了旋翼下洗气流对喷雾沉积分布的影响，为优化试验方案，特别是确定单程通过时的飞机飞行速度与高度关系提供了关键参考。通过推动本标准，CAAMS旨在将中国优良的植保无人机作业实践与国际先进经验相融合，提升中国在全球农业机械标准化领域的话语权和影响力。五、结论与展望ISO23117-2:2025《农业和林业机械无人驾驶空中喷洒系统第2部分：评定水平横向喷雾分布的试验方法》的制定与发布，标志着全球UASS行业迈入了性能评估标准化、可量化的新阶段。该标准通过提供一套严谨、可复现的试验方法，有力地解决了行业长期以来面临的横向分布性能评价难题，为制造商优化产品设计、用户科学选型及监管部门实施有效监管提供了统一的技术准绳。展望未来，随着UASS技术的持续迭代（如更先进的雾化技术、智能变流量系统、多源传感器集成），以及应用场景的不断拓展（如林业病虫害防治、果园精准喷洒），标准的演进方向将呈现以下趋势：1.向动态检测发展：当前标准多为静态或准静态测试。未来，发展在真实作业工况（如模拟阵风、不同的飞行速度和高度）下的动态性能评估方法将成为重要方向，以更真实地反映实际作业效果。2.与数字模型深度融合：结合计算