ISO 23117-22025 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StandardizationDevelopmentReport:AgriculturalandForestryMachinery—UnmannedAerialSprayingSystems—Part2:TestMethodstoAssesstheHorizontalTransverseSprayDistribution摘要随着精准农业和智慧农业的快速发展，无人驾驶空中喷洒系统（UASS）在全球范围内得到广泛应用，尤其在植保作业、林业病虫害防治等领域发挥着日益重要的作用。喷雾分布均匀性是衡量喷洒作业质量的核心指标之一，直接影响农药施用效果、作物安全及环境保护水平。然而，由于缺乏统一的国际试验方法标准，不同国家和地区的检测结果缺乏可比性，制约了技术的规范化发展和国际贸易往来。在此背景下，国际标准化组织（ISO）制定了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》标准，并于2025年2月18日正式发布。该标准规定了无人驾驶空中喷洒系统水平横向喷雾分布的试验条件、试验装置、测试程序及数据处理方法，填补了该领域国际标准的空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、制定过程、核心技术内容及其行业意义，分析了标准对推动无人喷洒技术规范化发展、促进国际互认和产业升级的重要作用，并对标准实施后的推广应用前景进行了展望。关键词：无人驾驶空中喷洒系统；喷雾分布；试验方法；国际标准；精准农业；ISO23117-2Keywords:Unmannedaerialsprayingsystems;Spraydistribution;Testmethods;Internationalstandards;Precisionagriculture;ISO23117-2一、引言1.1研究背景近年来，无人机技术在农业领域的应用呈现出爆发式增长态势。据国际无人机系统协会（AUVSI）统计，全球农业无人机市场规模在2024年已突破百亿美元，预计2025至2030年间将保持年均15%以上的增长率。其中，无人驾驶空中喷洒系统凭借其作业效率高、适应地形能力强、人力成本低、避免人员接触农药等显著优势，在水稻、小麦、玉米、棉花及果园等多种场景中得到了规模化应用。然而，喷雾分布均匀性作为评价喷洒质量的核心技术指标，其测试方法和评价标准在不同国家之间存在显著差异。部分国家采用基于有人驾驶航空器的测试方法，部分国家借鉴地面植保机械的试验规程，还有部分国家尚无明确的技术规范。这种标准缺失和差异化的局面带来了多重问题：一是不同厂家的产品性能无法进行客观比较，影响了市场的公平竞争；二是监管机构缺乏统一的检测依据，难以有效保障作业安全和农产品质量；三是国际贸易中技术壁垒凸显，制约了先进技术和装备的国际流通。在此背景下，制定统一的国际标准成为行业亟待解决的共性需求。1.2标准立项背景ISO23117系列标准由国际标准化组织ISO/TC23/SC6（农林机械技术委员会植保机械分技术委员会）负责制定。该系列标准旨在为无人驾驶空中喷洒系统提供系统化的安全和性能测试规范。其中，第1部分规定了无人驾驶空中喷洒系统的安全要求，第2部分即本报告所述标准，专注于评定水平横向喷雾分布的试验方法。ISO23117-2:2025的制定工作启动于2021年，经过多轮国际研讨、草案修订和投票表决，最终于2025年2月18日正式发布。该标准由来自中国、德国、美国、日本、韩国、澳大利亚等多个国家的专家共同参与制定，充分吸纳了各国在无人机植保领域的科研成果和实践经验。二、标准主要内容2.1标准适用范围ISO23117-2:2025适用于农业和林业作业中使用的无人驾驶空中喷洒系统，涵盖多旋翼、单旋翼及固定翼等多种机型。标准重点规定了在模拟实际作业条件下评定喷洒系统水平横向喷雾分布的试验方法，适用于喷洒液体农药、生长调节剂、叶面肥等农用液体的无人喷洒系统。2.2术语和定义标准对以下关键术语进行了统一规范：-无人驾驶空中喷洒系统（UASS）：由无人驾驶飞行平台、喷洒作业系统和控制管理系统组成的能够执行喷洒作业的完整系统；-水平横向喷雾分布：在与飞行方向垂直的水平方向上，喷雾沉积量沿喷幅方向的分布特征；-有效喷幅：喷雾沉积量达到规定均匀性要求的最大横向宽度；-喷雾沉积量：单位面积上沉积的喷雾液体体积或质量；-变异系数（CV）：喷雾沉积量数据标准差与平均值的比值，用于定量评价喷雾分布均匀性。2.3试验条件与装置标准对试验条件提出了明确要求：风速应不大于3m/s，温度应在5°C至40°C之间，相对湿度应不低于30%。试验场地应为平整的硬质地面或短茬草地，长度应满足飞行作业需求。试验装置包括：沿垂直于飞行航线方向等间距布置的采样单元，采样单元间距建议为0.5m；每个采样单元的收集面宽度应不小于0.1m；具备精确测量收集液量的装置；以及用于记录飞行高度、速度、风速等参数的辅助测量设备。2.4试验程序标准的试验程序分为以下主要步骤：1.系统准备：按照制造商规定校准喷洒系统，确认各喷头流量一致性；2.参数设定：设定规定的飞行高度、飞行速度和喷洒压力等关键参数；3.试验实施：无人喷洒系统以设定参数在采样区上方稳定飞行，完成不少于三次有效重复试验；4.样品采集与分析：测量各采样单元的液体收集量，计算沉积量数据；5.数据处理：计算喷雾分布曲线、有效喷幅、变异系数等评价指标。2.5结果评价标准规定，水平横向喷雾分布均匀性以变异系数（CV）为主要评价指标，并在附录中给出了典型喷雾分布曲线的分析示例。同时，标准要求试验报告中应包含完整的试验条件、系统配置参数、气象数据和原始测量数据，以确保试验结果的可重复性和可追溯性。三、标准制定的核心意义3.1填补国际标准空白ISO23117-2:2025是国际上首个专门针对无人驾驶空中喷洒系统喷雾分布测试的方法标准。此前，无人喷洒系统的喷雾质量评估往往参照ISO5682-1（植保机械喷洒系统试验方法）或各国自行制定的技术规范。这些既有标准主要基于地面机械或有人驾驶航空器的作业特征设计，未充分考虑无人机低空低速飞行、旋翼下洗气流、喷幅较窄等特殊作业特征，导致测试结果无法真实反映实际喷洒质量。本标准的发布填补了这一关键空白，为全球无人喷洒系统的性能评价提供了统一的技术依据。3.2促进技术互认与国际贸易标准采用国际通行的技术指标体系，并通过规范的试验方法和数据处理流程确保结果的可比性。这意味着按照ISO23117-2:2025进行的检测结果可以在各成员国之间获得互认，有助于消除技术性贸易壁垒，促进先进无人机植保技术和装备的国际流通。统一试验方法有助于建立公平的市场竞争环境。标准实施后，制造商可以依据统一方法对产品性能进行量化评价和优化迭代，监管机构和第三方检测机构可以获得科学的检测依据，用户也可以基于可靠的性能数据进行设备选型和作业质量评估。这对于引导行业从价格竞争转向质量竞争、推动产业整体技术水平提升具有重要的导向作用。四、主要参与单位4.1标准制定组织ISO/TC23/SC6（农林机械技术委员会植保机械分技术委员会）负责本标准的具体制修订工作。该分技术委员会秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担，是国际植保机械标准化领域的核心技术组织。4.2代表性参与单位在ISO23117-2:2025的制定过程中，中国作为全球最大的农业无人机生产国和应用市场，在标准制定中发挥了关键作用。其中，中国农业机械化科学研究院作为国内植保机械标准化工作的核心力量，深度参与了本标准的研制工作。中国农业机械化科学研究院（以下简称“中国农机院”）成立于1956年，是国务院国资委监管的大型科技型企业，长期致力于农业机械基础共性技术研究、关键装备开发和标准制修订工作。该院是全国农业机械标准化技术委员会（SAC/TC201）的秘书处承担单位，同时也是ISO/TC23对口的国内技术归口单位，在国际农业机械标准化工作中具有重要影响力和话语权。在ISO23117-2:2025的研制过程中，中国农机院主要承担了以下工作：一是系统开展中国无人植保机喷雾分布特性的基础研究，组织国内优势单位完成了多机型、多工况的喷雾分布试验验证，积累了丰富的基础数据；二是组织国内相关单位对标准草案进行深入研究，提出多项关键技术修改意见，推动标准内容更充分地反映旋翼风场对喷雾沉积的影响这一关键技术特征；三是协调国内利益相关方形成统一立场，提升了中国在这一新兴标准化领域的话语权；四是牵头组织标准试验方法的国内验证工作，有力支撑了标准技术内容的可行性和科学性。此外，参与该标准研制的还包括农业农村部南京农业机械化研究所、华南农业大学、中国农业大学等国内科研院所，以及大疆农业、极飞科技等具有代表性的行业企业。国际方面，德国凯斯纽荷兰工业集团、美国约翰迪尔公司、日本洋马控股株式会社、韩国无人航空载具协会等机构和企业的专家也积极参与了标准条款的研讨和验证工作，为标准的国际化、普适性提供了重要保障。五、标准的应用前景5.1推广应用路径ISO23117-2:2025发布后，预期将通过以下路径实现推广应用：一是各国标准化机构将其采纳为国家标准或参考技术文件；二是各国农药登记管理机构和农机试验鉴定机构将其作为无人喷洒系统性能检测的推荐方法；三是行业组织和企业将其作为产品研发和质量控制的技术依据。5.2未来发展趋势随着人工智能、传感器技术和变量喷洒技术的快速发展，无人驾驶空中喷洒系统正朝着智能化、精准化方向持续演进。未来的喷雾分布测试技术也将呈现以下发展趋势：-在线实时检测技术：基于激光雷达、高光谱成像等传感技术，实现对喷雾沉积分布过程的实时监测和反馈控制；-数字化与智能化评价：结合数字孪生和人工智能数据分析技术，建立喷雾分布全流程数字化模拟与优化平台；-多因素综合评价体系：在水平横向喷雾分布基础上，进一步引入垂直分布、飘逸损失、沉积穿透性等多维评价指标，构建更为全面的喷洒质量评价体系。可以预见，ISO23117-2:2025将不仅为当前无人喷洒系统的质量评价提供科学工具，也为未来相关技术标准体系的丰富和发展奠定基础框架。六、结论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》作为全球首个专门针对无人驾驶空中喷洒系统喷雾分布评价的国际标准，填补了该技术领域的标准空白。标准的发布是国际标准化组织在智慧农业领域取得的重要成果，也是多国专家协同合作的结晶。该标准的实施将为无人喷洒系统提供科学、统一、可比的性能评价工具，有效推动产品质量提升、技术创新和国际贸易便利化，对促进全球农业精准化、智能化发展具有深远意义。作为全球最大的农业无人机生产国和应用市场，中国在该标准制定中发挥了不可替代的建设性作用，体现了中国在该领域从技术跟随向标准引领的转变。未来，随着标准的深入实施和配套标准的陆续完善，ISO23117系列标准有望构建起覆盖安全、性能、环境等维度的完整国际标准体系，为无人驾驶空中喷洒技术的健康可持续发展提供坚实的技术支撑和制度保障。建议各国标准化机构积极推动该标准的本土化应用，加强检测能力建设，培养专业技术人才，共同推动全球农业航空事业迈向更加规范、高效、绿色的发展新阶段。参考文献[1]ISO23117-2:2025,Agriculturalandforestrymachinery—Unmannedaerialsprayingsystems—Part2:Testmethodstoassessthehorizontaltransversespraydistribution[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO23117-1,Agriculturalandforestrymachinery—Unmannedaerialsprayingsystems—Part1:Safetyrequirements[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[3]ISO5682-1,Equipmentforcropprotection—Sprayingequ