無人機項目在茶產業(yè)中的應用

閔 星

（寧夏財經職業(yè)技術學院，寧夏銀川750021）

引 言

茶葉蘊含著我國悠久的歷史文化、民族文化及民俗文化，能夠揭示和彰顯古代文化獨有的人文哲理和文化魅力。而在茶文化的加持和引導下，茶產業(yè)以其獨有的品質和優(yōu)質的口感，遠銷海內外，并形成以地域為優(yōu)勢，以文化為媒介，以產品為抓手的產業(yè)鏈條。而在新時代背景下，茶產業(yè)逐漸以效益和市場發(fā)展為核心，通過專業(yè)生產、系列開發(fā)、區(qū)域布局、規(guī)模經營的方式，將農戶、基地、龍頭企業(yè)有機地結合起來，逐漸形成產銷一體化、貿工農共同體的產業(yè)組織和經營方式，然而在茶產業(yè)快速發(fā)展的過程中，卻存在著諸多的問題，嚴重影響到茶產業(yè)快速發(fā)展的步伐。而將無人機項目充分地應用到茶產業(yè)發(fā)展中，能夠從源頭促動茶產業(yè)的健康發(fā)展，補齊我國茶產業(yè)發(fā)展的短板，提升茶產業(yè)市場化發(fā)展的質量和效率。

1 我國茶產業(yè)發(fā)展的現狀

茶葉在我國擁有著悠久的發(fā)展歷史，能夠以地域特色為媒介，形成風味獨特、口感優(yōu)質的茶葉品牌。并在市場經濟的帶動下，形成產銷一體化、貿工農一條龍的產業(yè)形式和經營方式，真正地將傳統文化與農業(yè)生產有機地結合起來。然而在茶產業(yè)健康發(fā)展的過程中，卻普遍存在產量低、差等品多、知名度低、生產能力有限、經營分散等問題。其中產能低、差等品多是影響我國茶產業(yè)發(fā)展中的重要因素，難以從根本長解決茶產品現代化發(fā)展的問題。根據相關調查顯示，我國茶葉產銷量位居世界前列，然而優(yōu)茶、名茶的產量卻只占全國茶葉產量的20%。究其原因，除畝產量有限外，便是茶葉種植、植保效率低下，技術含量不高。而在資金投入層面上，我國相關政府部門在茶葉加工、種植、生產上投入較少，茶農、生產基地及產銷商投入能力不足，進而影響到我國茶葉的發(fā)展、升級及擴展。近些年，社會大眾對優(yōu)茶、名茶的消費熱度持續(xù)增長，極大地促進了茶產業(yè)的發(fā)展進程，但由于資金投入有限，導致茶葉加工技術、植保技術依舊停留在傳統的人工加工、制作及植保上，嚴重影響優(yōu)茶、名茶的產出質量和效率，不利于我國茶產業(yè)的健康發(fā)展。因此提升茶產業(yè)的技術含量，加大現代科技在茶葉種植、植保、加工及培育中的應用，具有鮮明的現實意義和價值。而無人機項目，能夠有效地解決茶產業(yè)的植物保護、地理勘查、病害防治等問題，提升我國優(yōu)茶、名茶的產出質量和效率，解決茶產業(yè)發(fā)展的基礎問題，使茶葉生產基地、營銷商、加工商將精力集中到茶品牌建設、茶文化推廣、茶商品銷售等層面上，進而更好、更有效地推動并促進我國茶產業(yè)的健康發(fā)展。

2 無人機的發(fā)展歷程

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，是通過無線遙控裝置及程序控制裝置進行操縱的小型飛機，廣泛應用在軍事、農業(yè)、航拍、運輸、救援、監(jiān)控、巡檢、拍攝、新聞報道及野生動物觀察等領域。其中植保無人機是民用無人機的重要類型，是伴隨農業(yè)技術快速發(fā)展而形成的無人機項目，由于其省藥省力、環(huán)保高效、靶標明確、靈活性強等優(yōu)勢，逐漸成為我國農業(yè)生產的內生力量。世界首臺噴藥無人機誕生于1987年的日本，是植保無人機發(fā)展的開端，而我國的植保無人機問世于2010年，在不斷試用、演示的過程中，能夠快速地應用到農業(yè)生產領域。截止2018年我國植保無人機的應用規(guī)模已達11200余臺，躋居世界前列。而根據相關預測分析能夠發(fā)現，2020年-2030年，我國植保無人機的市場空間將達到400億元，發(fā)展空間較為廣闊?，F階段，農用無人機根據旋翼結構和動力系統，能夠劃分為不同的類別。在動力系統層面，植保無人機可劃分為電磁動力和燃油動力兩種，其中燃油無人機擁有較強的續(xù)航能力、抗風能力和荷載能力，然而操作難度較大、維護成本較高，普遍應用于大型的農業(yè)生產基地。而電池無人機擁有輕便靈活、操作簡單、飛行穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)勢，在市場上擁有較高的占有率，能夠廣泛應用于我國農業(yè)生產中。而根據旋翼結構，可將無人機劃分為多旋翼、單旋翼及固定翼三種類別。其中固定翼通常運用在農田遙感和信息采集領域，擁有作業(yè)質量高、運行速度快及荷載量高等優(yōu)勢。而單旋翼擁有霧化效果強、飛行穩(wěn)定，抗風性佳、穿透力強及下旋氣流高等優(yōu)勢。最后是多旋翼，該類無人機造價低廉，操作要求低，簡單易學，能夠適用于各類茶葉生產、植保及地理勘測等工作中?，F階段，我國已結合茶產業(yè)發(fā)展趨勢、區(qū)域經濟特征及產業(yè)發(fā)展現狀，構建出相對完善的無人機發(fā)展機制，構建出相對完善的社會服務、保險服務、無人機訓練等配套機制，并在無人機應用上，從傳統的茶園植保拓展為圖像識別、精準遙控、農藥噴灑等范疇。但在技術應用上，依舊與西方發(fā)達國家存在明顯的差距，需要我國科研人員在實際應用中，不斷優(yōu)化、升級、改進無人機的應用技術，使其獲得真正的發(fā)展。

3 無人機項目在茶園植保中應用問題

無人機項目在茶園業(yè)務中擁有較高的應用優(yōu)勢，然而我國農用無人機在茶園植保方面依舊處于探索階段，無論在無人機使用技術還是在設備性能上，依舊存在著諸多的問題。

3.1 續(xù)航時間短

我國廣泛應用于茶園生產、植保中的電動無人機的續(xù)航時間只有10-40分鐘，需要操作人員頻繁充電或更換電池，作業(yè)效率相對低下，往往存在無人機中途返航、無電等問題。而燃油類無人機的續(xù)航時間普遍超過1小時，但由于靈活性、機動性較差，難以應用于復雜的山地環(huán)境中，無法廣泛地應用到我國地形復雜的茶葉生產基地中。而在我國茶葉市場化、產業(yè)化的程度不斷加深的背景下，茶園種植面積得到了廣泛的延伸和拓展，如果無人機續(xù)航能力差，將導致無人機項目在茶園植保作業(yè)中，難以發(fā)揮出真正的功能和作用。無法切實地提升名茶、優(yōu)茶的產出質量和效率。

3.2 缺乏專業(yè)訓練

無論電動還是油動無人機都需要操作人員擁有一定的操作基礎，能夠把控無人機在各類氣候環(huán)境、山地條件中的飛行質量，確保飛行作業(yè)、植保作業(yè)、噴灑作業(yè)的順利完成。然而我國茶葉生產基地或農戶在應用無人機的過程中，往往忽視無人機訓練在茶葉植保中的功能和作用，缺乏對無人機操控技術的認識，導致無人機應用效率低下，難以切實地提升無人機的應用實效。在專業(yè)訓練中，農用無人機通常由24鍵位、8向操縱桿，一次小失誤都能導致無人機發(fā)生墜毀事故，給生產基地或農戶帶來嚴重的經濟損失。而且茶園的地理環(huán)境、氣候環(huán)境及作業(yè)類別對無人機飛行又有不同的操作要求，需要操作人員進行上百次的操作訓練。然而由于茶園負責人缺乏無人機訓練意識，導致相關配套機制、設備及體系（維護、訓練、仿真模擬）難以形成，致使無人機訓練的質量和效率低下。

3.3 缺乏作業(yè)標準

通常來講，植保無人機與傳統人工噴藥的濃度存在明顯的差異，通常采用藥液濃度高，用水量少的農藥，但如果農藥調配失當，將會發(fā)生農藥堵噴頭、藥液結塊、藥物飄移等問題。但在無人機噴藥操作上，農藥調配環(huán)節(jié)卻缺乏相應的標準。此外，施藥技術和立地條件是茶園負責人在無人機飛行作業(yè)中著重考慮的問題。相較于傳統的大田作物，茶園的種植地形和地理特定較為多變，除臺地茶園外，主要以不規(guī)則的山地茶園為主。并且在茶園種植的過程中，通常會種植類別不同的其它樹種，使得無人機的作業(yè)困難度、操作難度及地理復雜程度不斷提升。但在實際的無人機作業(yè)中，操作人員往往缺乏相應的操作標準、技術標準及飛行標準，致使無人機作業(yè)呈現凌亂化、隨意化的問題，嚴重影響到茶園植保的效率和質量。

4 無人機項目在茶園植保中的應用策略

無人機項目在茶產業(yè)中的廣泛應用，能夠有效地提升茶葉生產質量和效率，提升名茶、優(yōu)茶的產出比例，推動茶產業(yè)的快速發(fā)展。結合無人機項目在茶園植保中的應用問題，茶園負責人應從人員訓練和技術應用的角度出發(fā)，唯有如此，才能真正地發(fā)揮無人機項目在茶產業(yè)生產加工中的功能和作用。

4.1 采用編組作業(yè)模式

針對無人機巡航時間短的問題，技術人員應結合茶園的生產狀況、資金實力及產業(yè)化發(fā)展目標，采用無人機編組作業(yè)的方式，開展農藥噴灑作業(yè)、病害防治作業(yè)、地形勘查作業(yè)等活動，以此縮短單個無人機的作業(yè)范圍，提升無人機的作業(yè)精度和廣度。然而要想切實應用編組作業(yè)模式，需要技術人員架構相應的飛行系統，應用遙感定位技術、地形勘查技術，在無人機編組分類的基礎上，提升無人機的自動化、智能化水平。即操控人員通過控制操控系統，智能地、自動地控制多組無人機設備，使無人機根據既定的地形地貌特征進行飛行和作業(yè)。然而在這個過程中，需要技術人員構建相應的飛行數據庫，使單個無人機在遭遇復雜地形和障礙后，能夠自動調整飛行高度，作業(yè)幅度，以此減少技術人員的操作難度，提升茶園植保作業(yè)的質量。而在實際實踐階段，需要技術人員構建偵查系統（定位各組無人機位置）、平臺控制系統（控制無人機姿態(tài)、位置）及運動協調系統（銜接無人機和地面控制裝置）。除此之外，還需要設置“手動操作裝置”，以此應對系統紊亂或癱瘓后所出現的緊急情況。

4.2 構建專業(yè)訓練體系

專業(yè)訓練在無人機項目應用階段，擁有難以替代的功能和作用，能夠充分發(fā)揮無人機在茶園植保、病害防治及地形勘查等作業(yè)中的作用。首先，茶園負責人應構建專業(yè)的訓練體系，培訓中心、業(yè)務訓練機制。建立科學合理的無人機訓練小組，幫助操作人員在熟悉無人機操作后，能夠應對各類復雜的地形地貌。其次，應借助模擬仿真系統開展針對性的仿真訓練活動。由于實戰(zhàn)訓練成本高，具有一定的風險性，容易發(fā)生設備墜毀問題。因此構建仿真訓練體系，能夠有效地控制訓練成本，降低訓練風險，提高無人機業(yè)務訓練的質量，使無人機訓練更加信息化、專業(yè)化、現代化。在構建虛擬仿真訓練系統的過程中，技術人員需要利用“偵查圖像模擬”、“執(zhí)行動作模擬”等技術，真實還原無人機操控時所發(fā)生的各類狀況，以此提高無人機訓練的時效性和針對性。最后，在實戰(zhàn)訓練和仿真訓練的過程中，茶園負責人還需要構建相應的訓練內容、訓練目標、訓練體系。根據茶園植保的具體要求，制定相應的無人機訓練機制，從實際生產需求和植保要求的角度出發(fā)，明確業(yè)務訓練中的重點和難點。繼而提高無人機訓練的針對性和規(guī)范性。

4.3 明確無人機應用的標準

為充分發(fā)揮無人機項目在茶產業(yè)中的應用優(yōu)勢，提升茶園植保效率。茶園負責人除了構建專業(yè)的無人機訓練體系，引進先進的無人機應用技術外，還需要制定相應的應用標準，以此規(guī)范無人機應用的行為，提升茶園植保作業(yè)的質量。首先，在無人機噴藥作業(yè)中，技術人員應明確無人機噴藥的特征及特點，確定無人機噴藥在執(zhí)行飛行任務中所存在的問題，明確藥液濃度和用水含量等標準，進而研制出適用于無人機作業(yè)的專用藥劑。而在具體噴藥過程中，還需要制定藥劑裝載標準、飛防噴藥標準、應急處理標準等操作標準，并結合不同的地理環(huán)境、茶樹密度及氣候條件，制定飛防噴藥時的噴藥濃度、噴藥力度和角度等標準。其次，而在無人機飛行作業(yè)中，茶園的地形、地理特征存在明顯的區(qū)別和差異，且在氣候影響下，無人機飛行的穩(wěn)定性、協調性和靈活性會受到一定的影響，因此在無人機執(zhí)行飛行任務時，應制定無人機在“特殊情況下”的操控標準和應對舉措，以此提升無人機的作業(yè)質量。

5 結 語

我國茶產業(yè)在市場化發(fā)展的過程中，存在生產能力差、技術水平低、優(yōu)茶、名茶產量有限等問題，而將無人機項目充分應用到茶產業(yè)的茶園植保作業(yè)中，能夠充分地改善茶葉生產技術，提升茶葉生產效能，推動我國茶產業(yè)的健康發(fā)展，從而為茶產業(yè)的國際化、市場化、現代化發(fā)展奠定堅實的基礎。