無人機技術(shù)在山西果園中的應(yīng)用

賈杰 孫璐 張倩茹

摘要：文章綜述了無人機技術(shù)在山西果園中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了無人機技術(shù)在山西果園應(yīng)用中的優(yōu)勢與不足，并提出了建議，為促進果園采用無人機植保、授粉、監(jiān)測等深層次應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機;果園;現(xiàn)狀;發(fā)展

文章編號：1005-345X（2019）06-0045-03中圖分類號：$66文獻標(biāo)識碼：A

隨著山西省經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，煤炭產(chǎn)業(yè)比重明顯下降，新興產(chǎn)業(yè)比重快速提升，近年來，山西省果品產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，已成為山西省經(jīng)濟增長不可或缺的一部分。然而隨著社會經(jīng)濟水平提高，人工費用不斷上漲，同時山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)年輕人向城市發(fā)展，使果樹管理勞動力用工嚴(yán)重短缺，導(dǎo)致果品生產(chǎn)成本不斷提高。在此形勢下，為科學(xué)合理配置資源，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新果園機械化發(fā)展模式，促進果品生產(chǎn)規(guī)?；?、機械化、集約化、智慧化發(fā)展，山西省將通過典型縣區(qū)果園示范推廣，進一步提高山西省果園機械化綜合水平，加快現(xiàn)代果業(yè)發(fā)展步伐，從而起到減輕果農(nóng)勞動強度與時間、提高果品生產(chǎn)效率、節(jié)約勞動成本的作用。

山西省位于中國北部，地處黃河流域中段，全省地貌以山地、丘陵為主，占總面積的80，<左右，高低起伏落差大。2018年山西全省果園面積3.633×10⁶hm²，大部分果園都位于山地和丘陵，鑒于果園特殊的地理環(huán)境位置，牽引式果園噴藥機、自走式果園噴藥機等大型機械難以進入，防病蟲害、施肥、授粉、果園面積測量等工作極其困難。同時有數(shù)據(jù)表明，隨著全球生態(tài)環(huán)境的變化，特別是溫度的上升，使害蟲繁殖代數(shù)增加，我省果園病蟲草鼠害發(fā)生面積呈逐年上升趨勢。果園無人機技術(shù)的引入能夠節(jié)約農(nóng)村勞動力，提高施肥、施藥、授粉效率，還能有效保護農(nóng)民的身體健康，防止農(nóng)藥對施藥者的傷害，是果園機械化發(fā)展中必不可少的機械之一。

1. 我省果園無人機應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，無人機技術(shù)的使用在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域處于初期發(fā)展階段，大多被應(yīng)用在農(nóng)田的植保、觀測、監(jiān)測等方面。近年來，隨著無人機技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，我省果園也不斷引入了無人機技術(shù)。2012年，山西省開始引進農(nóng)用植保無人機裝備，開展飛防施藥演示和作業(yè);2015年，呂梁市農(nóng)機局在全市建立了6個無人機植保示范區(qū)，并配備了先進的植保無人機;2017年3月19日，山西農(nóng)谷科創(chuàng)城創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新3·19行動啟動現(xiàn)場，山西科普惠農(nóng)飛防總隊正式成立;2017年運城鹽湖工業(yè)園區(qū)與山西瓦屋農(nóng)業(yè)科技有限公司簽訂了項目落地協(xié)議，籌備了國內(nèi)無人機行業(yè)第1條全自研的自動化生產(chǎn)線;2018年6月，運城市稷山縣田航農(nóng)林飛防大隊成立無人機植保技術(shù);至2018年底，全省植保無人機保有量達286臺，累計作業(yè)面積超過20萬hm²;2019年山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中還將進一步完善植保無人機補貼試點工作;2019年平遙縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局聯(lián)合山西和之瑞聯(lián)合社開展2019年萬名農(nóng)民培訓(xùn)行動無人機培訓(xùn)班，進一步提高農(nóng)民的操作技能。

2014年臨縣農(nóng)機局8翼和18翼兩臺無人植保機，在曲峪鎮(zhèn)曲峪村和開陽村黃河灘上的棗林進行飛防植保試驗;2016年，祁縣果業(yè)中心聯(lián)合北京韋加無人機科技公司在古縣鎮(zhèn)蒲桑村進行了無人機酥梨授粉技術(shù)試驗;2017年第四代智能植保無人機應(yīng)用于萬榮縣漢薛鎮(zhèn)西景村蘋果園，山西吉縣東城鄉(xiāng)上社提村、東趙村蘋果種植園在2017年也引進了無人機技術(shù)，為果樹噴灑農(nóng)藥，山西吉縣柏山寺鄉(xiāng)西嶺村26.7hm²的果樹試驗田，新MG-1SRTK版機型無人機進行精準(zhǔn)噴灑作業(yè)，MG-1S可實時感知地形變化，并根據(jù)地形和果樹高度及時調(diào)整飛行高度，確保飛行中的均勻噴灑，截止2017年，無人機植保服務(wù)在吉縣超過0.3萬hm²果園;2018年為強化示范推廣效果，山西省在新絳縣、侯馬市建立了兩個無人機植保示范區(qū)，示范作業(yè)面積400hm²，引進不同廠家的6臺植保無人機，開展農(nóng)作物和果園無人機植保飛防試驗示范;2019年晉中市襄垣鄉(xiāng)桑城村果園進行了植保無人機防治模擬訓(xùn)練;2019年3月稷山縣農(nóng)機中心在清河鎮(zhèn)荊莊村開展了無人機桃樹梳花定果噴灑作業(yè)，在我省農(nóng)機補貼、農(nóng)機科技創(chuàng)新和示范推廣等項目帶動下，臨汾、運城、晉城等多地農(nóng)機推廣部門探索農(nóng)用無人機果園授粉、葉肥播撒等新功能，拓展農(nóng)用無人機的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，未來幾年山西省還將繼續(xù)加大新型植保無人機的示范和推廣力度，推動植保無人機技術(shù)向智能化方向發(fā)展。

2 無人機在山西果園應(yīng)用中的優(yōu)勢與問題

2.1 無人機在山西果園應(yīng)用中的優(yōu)勢

針對山西果園多處于山地、丘陵地形復(fù)雜，人工及大型機械設(shè)備無法進入，無人機作業(yè)不受樹體高度、果園位置等地理環(huán)境氣候條件的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)對指定地塊不同部位（樹葉、樹枝、樹干等）的精準(zhǔn)作業(yè)。

無人機進行植保作業(yè)時，安全高效，操作人員不需要處于噴灑農(nóng)藥地塊中，因此能有效降低施藥人員接觸農(nóng)藥時間及農(nóng)藥量，保護施藥者的身體健康，防止農(nóng)藥對施藥者的傷害。

無人機作業(yè)還有精準(zhǔn)快速、效率高、操作便捷等特點，與傳統(tǒng)人工方式相比較無人機噴灑至少可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量;植保無人機噴施作業(yè)效率約為15min/hm²，比常規(guī)人工噴灑效率高出百倍;無人機利用GPS導(dǎo)航技術(shù)和數(shù)學(xué)模型計算能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)且不受時間限制，在夜晚及能見度低時亦可作業(yè)。

2.2 無人機在山西果園應(yīng)用中的問題

第一，對于果農(nóng)來說無人機購買成本過高，以大疆MGl為例，4.2萬元的裸機，加上10塊電池，再加上其他費用，整套設(shè)備8萬-10萬元，且無人機維護、保養(yǎng)、培訓(xùn)等費用較高，使得小果園農(nóng)產(chǎn)望而卻步;第二，有效載荷較小，目前大多數(shù)植保載藥量在10kg左右，因此需要平凡起落進行加藥，使得實際操作中效率降低;第三，目前與植保無人相配套的果樹農(nóng)藥還沒有研發(fā)完善，在施藥過程中大多使用人工用藥和機械用藥的勾兌藥，沒有針對無人機施藥特點的專用藥，且缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致噴藥效果、農(nóng)藥殘留等難以評估;第四，具體的作業(yè)流程和操作時間還都有待進一步規(guī)范;第五，山西果園無人機技術(shù)主要應(yīng)用在果園植保方面，而授粉、疏花疏果、圖像采集、實時監(jiān)測等其他方面少之又少，應(yīng)用范圍較為狹窄。

3 無人機在山西果園應(yīng)用中展望

我省農(nóng)業(yè)、農(nóng)機等部門，應(yīng)加大對無人機研制和其專用農(nóng)藥研發(fā)的科研投入，切實落實無人機購置補貼政策，加強無人機作業(yè)示范果園的建設(shè)，加大力度組織培訓(xùn)專業(yè)操作人員;加強無人機在果園中的應(yīng)用范圍，例如應(yīng)用于果樹種質(zhì)資源調(diào)差、果園監(jiān)測管理、果樹授粉、疏花疏果等方面。無人機技術(shù)是新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高科技手段，隨著社會經(jīng)濟和科技水平的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械手段，必將取代人工勞動力。無人機技術(shù)在山西果園中的應(yīng)用對于有效防治各類果樹病蟲害發(fā)生，提高防治效率和防治質(zhì)量，進一步降低農(nóng)藥殘留，提高果品品質(zhì)，促進果農(nóng)增收，發(fā)展山西省水果產(chǎn)業(yè)，保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。