小型無人機在農(nóng)業(yè)植保中的應用研究

卜 祥

（清原縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，遼寧 清原 113300）

當前，農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的主體。而在農(nóng)業(yè)過程中，做好農(nóng)業(yè)植保工作刻不容緩。例如，小型無人機的使用，是以提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率、保證作業(yè)安全為前提，最大限度地減少農(nóng)藥、水資源的用量，還可預防病蟲害，增加農(nóng)戶收益。由此可見，利用小型無人機開展農(nóng)業(yè)植保工作，不僅是時代發(fā)展的必然，更是解放勞動力、提高農(nóng)戶收益的關鍵。

1 小型農(nóng)業(yè)植保無人機概述

1.1 類別

鑒于無人機（即為無人駕駛飛機，Unmanned Aerial Vehicle/Drones）技術的逐步成熟，農(nóng)業(yè)植保無人機的研發(fā)也呈現(xiàn)質(zhì)的飛躍，使各項機械設備呈現(xiàn)多樣化、多元化的特點。從動力層面劃分，農(nóng)業(yè)植保無人機包含油動植保無人機和電動植保無人機；從機型結(jié)構(gòu)層面劃分，農(nóng)業(yè)植保無人機包含固定翼、單旋翼、多旋翼等植保無人機［1］。

1.2 優(yōu)點

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)植保工作的開展，以大型機械、人工操作為主導，前者具有作業(yè)效率高的特點，但卻存在設備成本高的缺陷；后者呈現(xiàn)耗時長、人力資源多的問題［2］。而在無人機技術的衍生下，植保無人機的使用改變了傳統(tǒng)植保模式，使植保工作更具快速性、高效性。植保無人機的優(yōu)點具體如下。

1.2.1 高效安全。與傳統(tǒng)大型機械相比，植保無人機具有速度快的優(yōu)勢，特別是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間，規(guī)模性作業(yè)范圍為8～10 hm2/h，高出傳統(tǒng)噴灑作業(yè)100倍。同時，植保無人機還可通過GPS遙控、地面遙控等方式，使作業(yè)人員位于安全區(qū)，減少農(nóng)藥危害，極大限度地保證噴灑作業(yè)的高效性和安全性［3］。

1.2.2 節(jié)約成本。植保無人機作業(yè)具有較高的精準性，藥物能夠直接作用于植物上，無論是灌溉還是在施藥過程中，均可達到控制成本的目的。例如，可節(jié)約農(nóng)藥使用量50%，可節(jié)約水量90%。

1.2.3 防治效果顯著。若植保無人機和植物相距較近時，不僅可預防漂移現(xiàn)象，還可借助空中懸停的方式，以旋翼氣流作用于藥物，使之可在加快農(nóng)作物滲透的前提下，強化其吸收效果，從而達到防治目的。

1.2.4 操作簡便。以小型植保無人機為例，因其是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見無人機類型，具有體積小、質(zhì)量輕、便于保養(yǎng)、成本低和操作簡便的優(yōu)勢，僅借助簡單練習即可對無人機予以操作［4］。

2 小型無人機在農(nóng)業(yè)植保中的應用現(xiàn)狀及進展

2.1 應用現(xiàn)狀

從整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況來看，小型無人機的使用多集中在農(nóng)藥噴灑領域，且在農(nóng)業(yè)植保中占據(jù)關鍵地位。農(nóng)業(yè)部門基于無人機安全性、高效性和穩(wěn)定性的考量，使之能夠在農(nóng)業(yè)植保中發(fā)揮絕對優(yōu)勢。但是，因諸多因素的限制，導致小型無人機相關技術尚未成熟，不僅會對農(nóng)業(yè)植保作業(yè)效果造成影響，還會引起安全事故的出現(xiàn)。為從根本上預防此類問題的出現(xiàn)，則可在提高小型無人機重視度的同時，積極且主動解決農(nóng)業(yè)植保問題，輔之相關技術的優(yōu)化改善，為農(nóng)業(yè)植保作業(yè)提供便利。

2.2 應用進展

2013年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式實現(xiàn)全面變革，為謀求新路徑，科學技術的使用成為解放勞動力、提高作業(yè)效率的關鍵。以小型無人機為例，借助無人機植保示范基地的建設，融合傳統(tǒng)自動噴霧器，在極大程度上提高了農(nóng)藥噴灑效率。而要想保證無人機農(nóng)業(yè)植保優(yōu)勢，則可在優(yōu)化相關技術的前提，強化農(nóng)戶對現(xiàn)代科技的認知，輔之自動化機械設備知識的學習，逐步提高自動機械的需求量，為小型無人機的發(fā)展帶來前景。

3 小型無人機在農(nóng)業(yè)植保中應用存在的問題

3.1 植保技術尚未完善

2016年至今，小型無人機雖在生產(chǎn)領域取得了良好的應用成效，但在農(nóng)機安全性、先進性和適用性把控中仍呈現(xiàn)植保技術不成熟的狀態(tài)。例如，續(xù)航能力和充電時間、操作流程和操作強度、作業(yè)數(shù)據(jù)和測量面積、防摔耐摔等問題，只有攻克了上述技術難點，才可保證植保無人機的穩(wěn)定性、可靠性和成熟性［5］。

3.2 專業(yè)程度較差

以筆者所在省市為例，植保無人機購買主體相對分散，且多集中于合作社、農(nóng)機大戶和農(nóng)場等，并非專業(yè)性植保組織。而在生產(chǎn)企業(yè)培訓期間，該類農(nóng)戶雖取得相應的合格證書，但因經(jīng)驗少、作業(yè)效率低等問題，使之難以掌握相關災害防控能力，更談不上無人機在農(nóng)業(yè)植保中的充分應用。

3.3 維修網(wǎng)點少

通過對筆者所在省市的調(diào)查，可知植保無人機技術呈現(xiàn)質(zhì)的飛躍，而在服務組織、個體購買意愿強烈的情況下，使植保無人機數(shù)量、類型大幅度增長。但是相對而言，維修網(wǎng)點少是阻礙植保無人機發(fā)展的關鍵因素。

3.4 風險大，成本高

隨著無人機飛控系統(tǒng)的完善，雖然可有效保證其作業(yè)效率，但是操作不當和故障失控等問題的滋生，使無人機面臨毀機和摔機風險。相關數(shù)據(jù)顯示，遼寧省共有4起植保無人機碰觸高壓線事件，3輛無人機處于報廢狀態(tài)。而在此過程中，摔機引起的零部件損壞問題，導致其維修成本相對較高，幾千至上萬不等，二者也會增加購機戶的成本投入［6］。

3.5 不注重作業(yè)防護

與其他地面機械設備相比，植保無人機藥液濃度相對較高，但因風向問題的影響，使其面臨漂移現(xiàn)象，而藥液墜落于工作人員皮膚表面時，不僅會引起灼傷事件，還會對機體健康安全造成威脅。而在常規(guī)情況下，諸多生產(chǎn)企業(yè)未對此現(xiàn)象加以重視，即使配備防護服，但防護性能相對較低。

4 小型無人機在農(nóng)業(yè)植保中的應用建議

4.1 航拍、監(jiān)控病蟲害

對于農(nóng)業(yè)植保工作而言，其核心目的為防治病蟲害，而病蟲害基礎狀況的把控則是防治工作開展的重點。對此，無人機技術的融合，可對病蟲害發(fā)展情況進行全方位把控，在此基礎上擬定有效的防治措施。特別是針對人工難以檢測的區(qū)域，可通過無人機技術的使用，精準把控病蟲害發(fā)生規(guī)律，做好相應的預防、控制措施，還可繪制相應的病蟲害發(fā)生趨勢圖，且將其定義為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)，輔之長期觀測操作，將各項數(shù)據(jù)實時傳遞給農(nóng)戶，以便保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性。

4.2 擬定科學植保方案

農(nóng)業(yè)植保工作是一項相對系統(tǒng)的工作，呈現(xiàn)范圍廣、內(nèi)容多等特點。例如，在病蟲害防治過程中，無人機借助航拍的方式，將病蟲害相關信息反饋至農(nóng)業(yè)部門，據(jù)此制訂科學、可行的植保方案。此外，各地區(qū)還可按照植保方案，融合本地區(qū)具體情況執(zhí)行有效的植保防護作業(yè)，輔之督查防治作業(yè)，定期做好各區(qū)域走訪調(diào)查，便于把控農(nóng)業(yè)植保現(xiàn)狀、進展、效果。

4.3 優(yōu)化植保手段

小型無人機的應用，是以藥物噴灑為前提起到相應的植保效果。而技術人員則以遠距離壓控為前提，對無人機高度加以調(diào)節(jié)，再按照農(nóng)作物具體情況，對藥物劑量、無人機高度和速度予以把控，以便將藥液精準作用于農(nóng)作物表面，還可借助旋翼下旋氣流加快藥液吸收、滲透［7］。

4.4 加強無人機技術培訓

從整體上來看，植保無人機是一個現(xiàn)代化科技產(chǎn)品，工作人員需熟悉無人機各項技能，才可將其應用于農(nóng)業(yè)植保作業(yè)中。由此可見，加強無人機技術培訓尤為重要，即以無人機原理、構(gòu)造等為前提，使工作人員能夠在全方位認知無人機的情況下，落實技術培訓工作，如掌握無人機的遙控作業(yè)操作、農(nóng)藥噴灑量、工作時間等。另外，工作人員還應樹立崗位責任心和耐心，一旦發(fā)現(xiàn)無人機出現(xiàn)異常情況，需立即終止作業(yè)，做好相關檢查預防安全事故的滋生。

4.5 加強技術研究

目前，農(nóng)業(yè)市場中存在各類型植保無人機，但在其生產(chǎn)環(huán)節(jié)還需通過規(guī)范化生產(chǎn)、技術把控，以保證植保無人機的質(zhì)量和應用效果。例如，常規(guī)無人機僅可支撐20～30 min，個別無人機機身材質(zhì)對其作業(yè)效果造成威脅?？梢?，加強無人機技術的研究，不僅需要做好機身材質(zhì)的優(yōu)化，還應在倡導節(jié)能理念的同時提高無人機的作業(yè)效率。

4.6 提高無人機質(zhì)量

要想做好農(nóng)業(yè)植保工作，則需側(cè)重把控小型無人機設備的質(zhì)量?？蓮囊韵聨c入手。一是以行業(yè)標準為前提，農(nóng)業(yè)部門制定相應法律法規(guī)，輔助對駕駛員、工作人員的管理約束，使之能夠在保證無人機飛行安全的同時，完成植保作業(yè)。二是因無人機自身的特殊性，各生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量標準尚未統(tǒng)一，而在推廣、使用、后續(xù)維護等方面存在問題，逐步喪失其在農(nóng)業(yè)植保作業(yè)中的優(yōu)勢。對此，農(nóng)業(yè)部門在加大監(jiān)督管理力度的情況下，制定標準化、合理性無人機生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以政府、企業(yè)間的對接為前提，降低其危險系數(shù)。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)植保是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的必然環(huán)節(jié)，但是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)植保方式已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，而在小型無人機設備的使用下，能夠?qū)Ω鲄^(qū)域進行規(guī)范化作業(yè)，彌補人工植保、機械植保的不足。同時，要想更好地展現(xiàn)無人機設備在農(nóng)業(yè)植保中的地位，則需不斷優(yōu)化無人機結(jié)構(gòu)、提高無人機質(zhì)量、優(yōu)化植保手段等，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。