基于智能化產品在農業航空領域的創新應用研究

王康

摘要：現如今人們的生活不斷的向更為智能化的方向發展，智慧城市、智慧生活、智慧辦公等理念不斷提出。為人們生活、學習、工作服務的智能化產品及智能系統不斷出現和優化。近幾年在航空領域更是出現了眾多智能化創新研究成果，其中無人機因其便捷、高效、智能的特征，無疑是各領域廣為關注和研究的熱點問題。隨著各項研究的突破，眾多企業開始不斷研究農用植保無人機在農業領域的推廣。本文旨在通過研究智能化產品在農業航空領域的創新應用，來探尋如何將智能化產品更好的應用于農業航空領域，從而服務于現代化農業的發展。發展中國現代化農業，提升中國農業發展效率，實現農業的科技化。

關鍵詞：智能化；模塊化；創新設計；農業

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）02-0112-02

1 緒論

1.1 智能產品與高效作業

當今社會隨著科技的快速發展，人們的生活節奏也隨之變得越來越快，生產效率也不斷的提高。新興的通訊技術發展加速了人與產品間互動的聯系，智能化的應用更是增加了產品應用的多維方式，更高效的完成作業。智能產品發展到今天已經取得了重大成就，未來的智能產品將朝著更為成熟的方向發展。一是不斷的走向成熟，一大批產品將會被淘汰，留下的必是在各個領域有重大轉折意義的好產品；二是引導人類自身的改變，它將影響人類對自身的認識，將一個嶄新的生活與工作面貌呈現在人們眼前。三是有別于現有的智能化，實現全自動的操作模式，現如今已有部分產品實現了這一功能，但仍存在諸多問題，不能大量的普及應用。未來，必將是一個智能化產品遍布的智能科技時代。

1.2 航空領域智能化產品——無人機

無人機@具有便捷、高效、智能等重要特征，能夠去到人所去不到或者不能去的地方代替人類工作，近年來廣受人們關注。從民用領域的航拍、農業、快遞運輸、災難救援、檢查傳染病、測繪、救災到軍用領域的偵查、靶機，所波及的范圍越來越廣、影響力越來越大。眾多企業與研究機構都投入到無人機的設計與研發工作當中。在植保領域也在不斷的發現問題和完善。

1.3 農業智能化產品的發展

中國自古以來便以農業大國著稱，錯綜復雜的地形條件和眾多氣候類型使得中國的農業種類眾多。在過去自給自足的時代，中國人已經意識到借助工具提高農業生產效率的重要性?，F如今，中國的農業發展已經取得了重大成果，但如何讓農業發展變得更加智能化、生態化仍然是面臨的重大課題。農業作為第—產業，是國家安身立命的根本，智能產品在這—領域的開發和應用有著巨大的前景。此類智能產品的發展趨勢將是為農業生產的高效、生態所服務，走可持續的高效發展之路。智能化產品在種植業上的應用主要分為土地耕培、播種、植保、收割等。其中在土地耕培、播種、收割環節都做到了機械化，自動化，并在不斷的推廣與發展，農耕方式也隨時代變化而發生轉變。而在植保領域由于地形原因、氣候原因、眾多的農作物種類保護方式存在差異性，這為農作物的植保問題帶來了眾多麻煩。如何利用智能化的產品來解決植保問題，節省人力成本、提高植保效率？農業植保無人機的出現是農業植保領域的一大重要成就。幾年來，眾多企業投入到這項工作中來，希望克服種種技術問題和環境問題，研制出高效穩定的農業植保無人機，推動我國現代化農業的發展。

1.4 農用植保無人機的發展與演變歷程

早在20世紀50年代我國便開始了航空施藥技術的研究工作，將直升機用在農業航空領域，從而達到決速噴灑農業，提高工作效率，減輕人力成本的目的。但此時的直升機是有人操控的，還沒有達到無人駕駛的技術水平。也正是因為此時智能產品在農業航空領域的探索和研究，為以后農用植保無人機的研究與發展奠定了堅實基礎。2004年我國正式出現了農業植保無人機這一名詞，眾多農業和航空機構在國家政策的支持下投入到研發工作中。但那時的無人機對技術性要求很高，只有專業人員才能完成操作。成本投入高，無法普及。

近幾年來隨著小型無人機的迅速發展，農業植保無人機開始逐漸得到普及，普通百姓通過技術指導也能完成操作。雖然這是一大進步，但事實也并非想象中那樣完美。對于農戶來說仍然無法克服技術問題，需要有專業人員進行反復指導和練習操作。

2 農用植保無人機使用人群研究

作為田間作業，噴灑農藥，保護植被安全的智能化飛行設備，植保無人機的直接使用對象為大小農戶，農田按其規模可分為小型個體農田及農莊、大型農莊、大小型種植基地。

2.1 個體農戶使用者

對于個體農戶來說，他們的農田面積不像大型農莊那樣面積龐大，更多農戶會選擇人工噴灑農藥和監控農作物的生長情況。因為對于他們來說，使用價格較為昂貴的植保無人機會增加成本投入。同時，這一部分農戶為傳統從事農業種植工作的人群，在農業種植上有經驗積累，使用的機械化設備也都較為傳統，操作簡單。

2.2 面積農莊與種植基地使用者

在大面積農莊與種植基地上工作的有雇傭農民、研究人員、機械操控人員等，其中研究人員多受過高等教育，擁有科學的培植方法和經驗，在使用農用植保無人機時他們能夠將農藥的配備與噴灑與自身掌握的知識相結合，這更有利于提升植保無人機的工作效率，也有利于植保無人機的不斷優化。機械操控人員雖不能與研究人員在研究領域相比，但是他們長期操控機械設備和一些智能設備完成農作物培植收割工作，對產品的使用操控能力是最強的。要注意的是此環境下的工作面積十分廣闊，無人機的攜帶與運輸、續航能力、農藥承載重量、單位噴灑面積等都是研究的重點，也是提高無人機工作效率的關鍵點。

1）小型化：小型化的發展趨勢一方面是由技術的不斷進步多決定的，另一方面也是發展的必然結果，這更有利于攜帶與運輸，也能減輕飛行負擔，有利于實現農作物的精準噴灑，高效完成任務。

2）個性化：前面也有提到地形多樣，農作物種類眾多的問題，這一先決條件決定了植保無人機必然向個性化的方向發展，各種作物、同種作物不同地形甚至同種作物不同種類都應制定不同的噴灑方案，以適應多種需要。聽起來這是一個龐大的數據系統，如何簡化這一系統，實現操作的簡潔直觀性就要交給未來了。

3）智能化：新興的農業發展不斷的代替舊的傳統農業，我們是生活在科技時代的一代人，相信對于這一代人來說掌握智能產品的使用會比掌握各種繁縟的耕種技術，積累種植經驗效率要提高許多，智能化植保無人機將極大的降低對傳統農耕經驗的依賴實現生產一致性與智能化。

4）系統化：從現如今已經面世的農業植保無人機可以看出，無人機并不是一個孤立的設備，它是由多個系統共同組成，各系統之間環環相扣，相互影響相互作用，共同完成發配的任務。未來智能化植保無人機的發展將更加完善整個系統、將人機完美結合，實現操控的自由性與精準性。

3 現有植保無人機用戶操作體驗調查與分析

以現有產品為例來分析用戶的產品使用過程，以此來洞悉什么樣的植保無人機是真正所需要的，為隨后的創新設討方案構想提供強大的支撐和靈感來源。

1）植保工作整體操作流程分析（如表1）。

從表中我們發現植保無人機操作流程的繁瑣性，無人機并沒有實現真正意義上的智能化操作，仍需大量的人力投入幫助其完成作業。 2）植保無人機用戶操作流程（如表2）。 3）用戶使用過程問題總結分析（如表3）。

4 發展智能化農用植保無人機的趨勢分析

中國的農用航空產業可以說是一個未開啟的產業。運用智能化檀保無人機來監測農田生長、噴灑農藥在我國是切實可行的，它將提升我國的農業生產效率、保障農戶生產安全、推動我國農業向更為智能化的方向發展。

未來智能化農業植保無人機的趨勢發展分析：

5 結語

通過研究將智能化設計與我國農用發展相連接，發現了智能化產品設計對我國農業現代化的發展所起到了重要作用。從智能化產品設計展開，分析了當前的設計發展趨勢，進一步聯想到智能化產品在農業領域的應用，將研究重心放于農用植保無人機的創新應用中去，提升中國農業發展效率，實現農業的科技化。

注釋

①無人機：無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術角度定義可以分為：無人固定翼機、無人垂直起降機、無人飛機、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。

參考文獻

[1]呂厚誼.無人機發展與無人機技術[J].世界科技研究與展，1998 （06）：113-116

[2]魏麗文，陳平四旋翼飛行器控制系統研究[J].控制工程，2010（S3）：13-17

[3]方璇，鐘伯成四旋冀飛行器的研究與應用[J].上海工程技術大學學報，2015（02）：113-118

[4]凌云.無人飛機在農業生產中前景無限[J].農業機械，2013（10）：81-83

[5]王建明，林聰聰，吳曉林，林德榮四旋翼飛行器設計[J].軍民兩用技術與產品，2014（07）58-59

[6]肖儒亮，何景峰，張廣楨農用無人機噴灑系統研究[J].農業與技術，2016（05）：71-72+94