试驾 Case IH P150 无人机——24 小时挑战

当测试内容包括产品发布或技术创新时，我们团队的期望值自然会水涨船高，但这一次，我们超越了自我。如果我们事先知道这次挑战规模如此之大，那种期待恐怕会变成紧张和焦虑。我们从马托格罗索州的阿瓜博阿出发，前往耶路撒冷农业公司，见证了一项前所未有的壮举：使用凯斯IH P150无人机进行24小时不间断作业的挑战。

阿瓜博阿市位于马托格​​罗索州东部，地处阿拉瓜亚山谷地区，靠近龙卡多山脉。离开市区，映入眼帘的是美丽的巴西中西部风光，这里也是农业综合企业的重要中心。

Agropecuária Jerusalém 也被称为 Case IH 互联农场，因为它承载着该品牌的一个开创性项目，是一个 100% 互联的典范，代表了 Case IH 数字农业的价值之一。

所谓数字农业或农业4.0，指的是近年来兴起的一场技术变革，其意义堪比过去十年工业领域的变革。一系列进步始于农业生产过程的数字化，其主要目标是将农业活动融入现代世界，将人工智能的概念与全球网络互联的环境相结合。

不同领域和场景的组合方式没有限制，人工智能和电子技术可以融合，利用传感器、执行器、软件等设备，结合现有的地理定位和地理处理资源。为此，互联互通至关重要，而农业机械信息生成的可用性则引领我们走向更具未来感但同样切实可行的概念，例如物联网 (IoT)、大数据和其他最新进展的应用。未来已来，用于农业的无人机，特别是用于农资喷洒的无人机，如今已实现商业化。

Case IH 团队的想法非常棒，他们让一台商用机器在包括我们在内的不同领域技术人员的支持下，进行这种高强度的 24 小时现场作业。

其理念是考虑参与此类活动的整个生态系统，并分析设备的性能，而无需担心评估应用技术的任何方面，因为应用技术在某种程度上是已知的，并且仍然是 Case IH 工程工作的重点。

本次高要求旅程中评估的目标参数与能源消耗、Case IH P150 无人机的工作效率以及长期运行稳定性的保持有关。

我们的任务是向我们的读者和关注者详细介绍这家公司提出的评估该品牌最大无人机（将于 2025 年推出）最大性能的方案，为此，凯斯纽荷兰技术团队计划了这项有趣的评估，最终演变成了 24 小时挑战赛的想法。

先进技术

与几年前的初始阶段相比，我们目前正经历着技术更加先进的无人机时代。这些设备经过大幅改进，具备远超以往的现代化功能，能够满足农业作业的需求，其工作效果甚至可以媲美地面机械，包括最先进的地面机械。

我们在本次挑战赛中分析的凯斯IH P150无人机，利用地理处理工具进行实时三维地形测绘，并可自动规划飞行路径和进行机动飞行。它配备的4D地形成像雷达能够探测障碍物和区域边界，并在地形坡度较大时自动修正飞行高度。其探测范围相当广，从1,5米到100米不等，水平视场角为±40°，垂直视场角为+90°到-45°。该设备的一个亮点在于其返航时能够自动调整方向，朝向起飞方向，从而提升作业效率。

主要在边缘被树木环绕的地块中，避障距离接近2,5米，即无人机刹车并稳定飞行至固定位置后，螺旋桨尖端与障碍物之间的距离。它以边界位置、距离、运动方向以及二者之间的相对速度为检测参数，在高速飞行中探测障碍物。

在动力系统方面，P150 Case IH 采用两块智能锂离子电池，充电循环次数为 1.500 次，标称输出电压为 48,75 伏 (V)，最大充电电流为 100 安 (A)，标称容量为 20.000 毫安时 (mAh)。商用设备的基本套装包含六块电池，完整套装包含八块电池。之所以称之为智能电池，是因为其充电循环次数会累加，每次循环代表一次完整的充电；因此，即使电池未充满电或充电开始时电量不足，也只会完成一次完整的充电循环。

测试期间，电池在固定站点充电并同时进行冷却。众所周知，电池在高温下会降低效率；因此，在充电的同时，冷却器会产生雾气进行冷却，这是最简单的散热方式，因为其他基于浸没式冷却的系统可能会损坏连接器。电池冷却塔的容量为4升水，每小时冷却耗水量为0.5升。

设备

Case IH 在 2025 年巴西国际农业机械展 (Agrishow 2025) 上正式发布了其 Application Drone 喷药无人机，作为其 Patriot 系列喷药机的补充解决方案。该无人机由 Case IH 进口并销往巴西，提供两种型号：30 升 (P60) 和 70 升 (P150)，并通过其经销商网络中的 180 多个服务点提供全面的品牌支持。

此次24小时挑战赛使用的设备是凯斯纽荷兰（Case IH）P150无人机，该无人机配备A55推进电机，额定功率为4.700瓦（W），可执行两种不同的作业：Revocast 4固体产品撒布系统（重58公斤）和RevoSpray 4喷洒系统（重54公斤）。两种型号均可携带高达70公斤的产品，在喷洒作业起飞条件下，最大载重可达125公斤。RevoSpray 4在工作状态下的尺寸为3.110 x 3.118 x 764毫米，可通过重新包装进行运输，通过调整螺旋桨和机臂，尺寸缩小至1.072 x 1.102 x 788毫米，从而能够装入小型皮卡车运输。对于不熟悉此类设备的人来说，它的尺寸和功能都令人印象深刻。产品储罐最大容量为70升，飞机配备两个雾化喷嘴，由转速范围为1.500转/分至最高16.000转/分的柔性旋转泵驱动。喷雾范围取决于飞行高度，为5米至10米。各泵的独立流量为0,5至15升/分，总流量可达30升/分。应用质量信息显示，液滴尺寸可变，范围为60至400微米（µm）。最大连续飞行距离为2.000米，作业期间最大飞行速度为65公里/小时，最大飞行高度为30米。

必须强调的是，农业无人机属于无人驾驶飞行器，必须遵守相关法律法规。因此，飞行员必须完成遥控驾驶航空器操作员培训课程（CAAR），并在农业、畜牧业和供应部（MAPA）注册。无人机所有者必须使用经国家电信管理局（ANATEL）批准的设备，并在国家民航局（ANAC）注册。此外，必须购买第三方责任险。MAPA 的 SIPEAGRO 是农业产品和机构综合系统（ISA）的应用程序，无人机所有者必须在该系统中注册。

挑战中的操作

抵达凯斯纽荷兰互联农场并与即将参加挑战赛的团队见面后，我们就知道这将是一场盛事。如此众多的人员和公司参与到如此严肃且组织严密的活动中，让我们预感到最终定能收获颇丰。

在与各队进行简短的汇报后，我们了解到了有关设备以及为期两天的活动计划的详细信息。

Case IH 专家团队建议让设备连续 24 小时运行，并验证其运行性能、耐用性和运行一致性，评估设备的最大性能，以期量化 24 小时内可覆盖的面积。

为此，我们选择了农场中17块具有代表性的地块，总面积略超过1.000公顷。最初，我们预计作业能力超过30公顷/小时，施药量为10升/公顷。为了优化作业，我们需要平衡储液罐中的液体量和电池续航时间；因此，我们决定每次加注55升至65升的液体，并在电池电量降至10%以下时将无人机送回基地，以确保安全返航。通过此次性能测试，公司旨在获得关于电池续航时间、负载和作业面积（公顷）的可靠数据，以及在实际作业条件下，满液罐可处理的最大面积。

测试组织严密，旨在24小时飞行期间生成大量数据点，整个团队和我们作为观察员进行实时监控。测试使用了两套固定设施，一套用于运行，另一套作为备用，团队成员、飞行员和助手均位于其中。这两套设施会根据运行参数以及信号接收和传输情况进行移动。测试分为三个小组，分别由飞行员和助手领导。助手负责加油、更换电池，以及在每次进站时对从设备中取出的电池进行充电和冷却。为了减少操作人员的影响，每个小组连续工作四小时，并轮班工作。这样，所有飞行员都轮流值班，包括早晨、下午和晚上。

很明显，主要目标是获取真实的现场数据，采用一种策略，使最佳电池充电条件与水箱中可用的水量相匹配。

团队负责人是无人机飞行员塔米隆·卡米洛·迪亚斯、埃利亚斯·贾科梅尔和艾伦·普鲁斯，其中艾伦·普鲁斯是Agritex公司的无人机飞行员兼精准农业专家，被认为是全国最优秀的无人机飞行员之一。在整个测试期间，助理亚历山德罗、豪尔赫、爱德华多和塞缪尔负责后勤保障工作。

此外，凯斯纽荷兰公司还派出了一支团队，专家埃弗顿·菲姆、阿尔贝托·马扎和鲁德尼·内维斯全程参与了测试，提供设备支持、信息以及必要的维护用品。凯斯纽荷兰互联农场的农艺师梅孔·尼科莱蒂也全程陪伴着飞行员。

一切安排妥当，团队组建完毕，设备准备就绪后，车队前往其中一个区域，其策略是先从距离农场总部体验中心最远的区域开始，体验中心是行动的集中地，最后再将这些技术应用于距离中心最近的区域。

为在这项24小时挑战赛中取得最佳成绩，我们采用了此前已验证有效的方案和策略，主要基于以下几点：每公顷8升的施肥量、12米的施肥宽度、距地面约4米至4,5米的飞行高度，以及62公里/小时至64公里/小时的平均无人机飞行速度。作业内容是将液体（在本例中为水）施用于覆盖着上次玉米收割后剩余秸秆的平坦土壤表面。

该操作需要一定的作业时间，具体时间取决于储罐液位和电池电量，并计划在作业过程中安排“中途停留”以更换电池和为储罐充电。从这个意义上讲，助手们的工作对于实现高作业效率至关重要。该设备的位置经过精心设计，无需移动即可服务于相邻的两个地块。

此外，为确保安全，无人机飞行路线和喷洒作业区域均已标明并封闭。由此，制定了一套作业流程规范，明确了每个人的职责，以更好地完成工作。

巨大的挑战

挑战开始后，各团队做好准备。2025年10月14日上午8点48分，无人机开始飞行，并持续运行了整整24小时。无人机平均飞行时间约为7分半钟，续航时间在7到9分钟之间，包括起飞时间和返回基地的时间。着陆后，螺旋桨停止转动，后勤团队立即更换两块电池并加满燃料。这次“加油站”服务大约需要40到48秒，之后无人机即可再次起飞。各后勤团队都展现了良好的训练水平，并高效地完成了这两项工作。 

飞行员全程使用XAG SRC4智能遥控器操控作业，该遥控器在无障碍物和干扰的理想条件下，信号传输距离可达200​​0米。该遥控器兼容Case IH P150和Case IH P60两款机型。

运营效率

考虑到运营能力的概念是单位时间内工作面积与运营效率的比值，而运营效率是专门用于应用程序的时间占总运营时间的百分比，因此可以分析无人机在挑战赛中这 24 小时的运营表现。

从整体上分析该操作，有几个因素与操作直接相关，是工作本身固有的；例如，如果不考虑加油、机动和空载返回基地等强制性程序，就不可能操作这套设备。

值得注意的是，在机动飞行过程中需要降低速度，而且机动飞行之间的路径长度也至关重要，因为路径越长，设备完全运行的时间占总时间的比例就越高。在本案例中，通过分析挑战赛期间的数据，我们观察到，实际情况下，不间断路径长度平均在 490 米、890 米和 1.100 米之间。考虑到平均速度为 62 公里/小时，作业幅宽为 12 米，实际性能数据显示飞行时间效率为 78%，其中 9% 的时间用于加油和更换电池，12% 的时间用于后勤保障活动。因此，考虑到部分飞行时间包含空载返回基地，可以推断出运营效率约为 72%，这证明了该无人机在此应用中的运营优势。

我们在测试中观察到的时间相关因素包括速度变化、机动时间、空载行驶时间、支撑结构位置变化、作业重叠（最小且可控）、加油时间和电池更换时间，以及其他一些设备实际作业环境固有的因素。值得注意的是，本次挑战中包含的所有现场条件均为真实情况，且包含多条短途路线，这提高了机动时间在总时间内的代表性。

因此，研究发现，该设备每小时可覆盖 44 公顷至 45 公顷，通常约为每小时 42 公顷，在最大面积格式和物流条件下，预计在不间断的 24 小时内可覆盖超过 1.000 公顷的面积。

制造商提供的数据显示，喷洒作业的效率较为保守，为每小时26公顷，喷洒量约为每公顷30升，喷洒宽度为9米，作业速度为65公里/小时。而固体撒布机的生产能力则高达每小时2.167公斤，喷洒量为每公顷300公斤，撒布宽度为6,8米，作业速度同样为65公里/小时。

显然，挑战数据更为严峻，因为除了需要更宽的喷洒宽度和更高的飞行高度外，产品用量也更低，约为 8 升/公顷。此次测试的目的之一是将设备置于外部环境下，以了解其在各种工况下的性能极限。

从挑战开始之初，目标作业能力是每小时向 44 公顷土地施用农药，但实际上，实际变化分别为每小时 37 公顷和每小时 47 公顷，分别是最低值和最高值。

物理支撑结构

提供了两个集中式工作结构，一个作为主要结构，另一个作为备用结构，仅在必要时使用，并且主要用于最后阶段。

每个装置都由一辆拖车式车辆组成，车内装有电池充电器、冷却器、一台布法罗水泵和一个驾驶员平台。装置前方安装了一个带有RTK天线的基站。为了给充电器供电，主装置配备了两台富山XP发电机，同时用于电池的充电和冷却。

挑战赛期间共使用了12块电池：无人机上两块，四块用于充电或散热，六块作为备用电池。商用设备基础套装配备六块电池，完整套装配备八块电池。

无人机着陆跑道位于建筑物旁边，也是维修站，用于更换电池和补充液体罐。该区域持续喷水，以减少起飞和降落期间设备和工作人员接触灰尘。虽然建筑物上设有带天线的飞行员平台，但最终决定采用地面操控，由飞行员协调其支持团队。

每次需要将设备从一个位置移动到另一个位置时，都必须重新配置设备，获取新区域的信息，并激活RTK基站。顺便一提，正如预期的那样，Case IH Connected Farm的信号和连接非常出色，从未对此次挑战造成任何阻碍。

关于挑战的最后想法

在为期24小时的挑战赛中，无人机共进行了147次飞行，消耗了238升汽油。简单对比一下排放量，这相当于传统地面液体喷洒作业二氧化碳排放量的一半。显然，目前还没有可比的无人机液体喷洒记录，但此次挑战赛取得的成绩意义重大，足以算得上是一个相当可观的数字。

在挑战赛规定的条件下，总共24小时内，覆盖面积达892公顷，令人瞩目。作业直线距离达815公里，总喷洒量达到7.039升液体。尽管这项测试难以重复，但目前鲜有设备能够达到如此惊人的成绩。值得注意的是，此次评估旨在测试设备在严苛条件下的作业能力和作业效率，而对设备喷洒技术的质量评估也应继续进行，正如凯斯纽荷兰（Case IH）团队目前正在开展的工作一样。

对于我们这些从头到尾关注这项挑战的人来说，热情是巨大的，尤其是看到所有参与者的决心，以及最重要的是，他们对设备的信心。

何塞·费尔南多·施洛塞尔

农业机械测试中心 - UFSM