無人機技術在山西果園中的應用

賈杰 孫璐 張倩茹

摘要：文章綜述了無人機技術在山西果園中的應用現狀，分析了無人機技術在山西果園應用中的優勢與不足，并提出了建議，為促進果園采用無人機植保、授粉、監測等深層次應用提供參考。

關鍵詞：無人機;果園;現狀;發展

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

隨著山西省經濟轉型，煤炭產業比重明顯下降，新興產業比重快速提升，近年來，山西省果品產業迅速發展，已成為山西省經濟增長不可或缺的一部分。然而隨著社會經濟水平提高，人工費用不斷上漲，同時山區、鄉鎮年輕人向城市發展，使果樹管理勞動力用工嚴重短缺，導致果品生產成本不斷提高。在此形勢下，為科學合理配置資源，優化產業結構，創新果園機械化發展模式，促進果品生產規模化、機械化、集約化、智慧化發展，山西省將通過典型縣區果園示范推廣，進一步提高山西省果園機械化綜合水平，加快現代果業發展步伐，從而起到減輕果農勞動強度與時間、提高果品生產效率、節約勞動成本的作用。

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。同時有數據表明，隨著全球生態環境的變化，特別是溫度的上升，使害蟲繁殖代數增加，我省果園病蟲草鼠害發生面積呈逐年上升趨勢。果園無人機技術的引入能夠節約農村勞動力，提高施肥、施藥、授粉效率，還能有效保護農民的身體健康，防止農藥對施藥者的傷害，是果園機械化發展中必不可少的機械之一。

1. 我省果園無人機應用現狀

現階段，無人機技術的使用在我國農業領域處于初期發展階段，大多被應用在農田的植保、觀測、監測等方面。近年來，隨著無人機技術在農業領域的發展，我省果園也不斷引入了無人機技術。2012年，山西省開始引進農用植保無人機裝備，開展飛防施藥演示和作業;2015年，呂梁市農機局在全市建立了6個無人機植保示范區，并配備了先進的植保無人機;2017年3月19日，山西農谷科創城創業創新3·19行動啟動現場，山西科普惠農飛防總隊正式成立;2017年運城鹽湖工業園區與山西瓦屋農業科技有限公司簽訂了項目落地協議，籌備了國內無人機行業第1條全自研的自動化生產線;2018年6月，運城市稷山縣田航農林飛防大隊成立無人機植保技術;至2018年底，全省植保無人機保有量達286臺，累計作業面積超過20萬hm²;2019年山西省農業機械發展中還將進一步完善植保無人機補貼試點工作;2019年平遙縣農業農村局聯合山西和之瑞聯合社開展2019年萬名農民培訓行動無人機培訓班，進一步提高農民的操作技能。

2014年臨縣農機局8翼和18翼兩臺無人植保機，在曲峪鎮曲峪村和開陽村黃河灘上的棗林進行飛防植保試驗;2016年，祁縣果業中心聯合北京韋加無人機科技公司在古縣鎮蒲桑村進行了無人機酥梨授粉技術試驗;2017年第四代智能植保無人機應用于萬榮縣漢薛鎮西景村蘋果園，山西吉縣東城鄉上社提村、東趙村蘋果種植園在2017年也引進了無人機技術，為果樹噴灑農藥，山西吉縣柏山寺鄉西嶺村26.7hm²的果樹試驗田，新MG-1SRTK版機型無人機進行精準噴灑作業，MG-1S可實時感知地形變化，并根據地形和果樹高度及時調整飛行高度，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，示范作業面積400hm²，引進不同廠家的6臺植保無人機，開展農作物和果園無人機植保飛防試驗示范;2019年晉中市襄垣鄉桑城村果園進行了植保無人機防治模擬訓練;2019年3月稷山縣農機中心在清河鎮荊莊村開展了無人機桃樹梳花定果噴灑作業，在我省農機補貼、農機科技創新和示范推廣等項目帶動下，臨汾、運城、晉城等多地農機推廣部門探索農用無人機果園授粉、葉肥播撒等新功能，拓展農用無人機的應用范圍和領域，未來幾年山西省還將繼續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向智能化方向發展。

2 無人機在山西果園應用中的優勢與問題

2.1 無人機在山西果園應用中的優勢

針對山西果園多處于山地、丘陵地形復雜，人工及大型機械設備無法進入，無人機作業不受樹體高度、果園位置等地理環境氣候條件的限制，能夠實現對指定地塊不同部位（樹葉、樹枝、樹干等）的精準作業。

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

無人機作業還有精準快速、效率高、操作便捷等特點，與傳統人工方式相比較無人機噴灑至少可以節約50%的農藥使用量，節約90%的用水量;植保無人機噴施作業效率約為15min/hm²，比常規人工噴灑效率高出百倍;無人機利用GPS導航技術和數學模型計算能夠實現精準作業且不受時間限制，在夜晚及能見度低時亦可作業。

2.2 無人機在山西果園應用中的問題

第一，對于果農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，整套設備8萬-10萬元，且無人機維護、保養、培訓等費用較高，使得小果園農產望而卻步;第二，有效載荷較小，目前大多數植保載藥量在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藥還沒有研發完善，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，且缺乏相應的標準，導致噴藥效果、農藥殘留等難以評估;第四，具體的作業流程和操作時間還都有待進一步規范;第五，山西果園無人機技術主要應用在果園植保方面，而授粉、疏花疏果、圖像采集、實時監測等其他方面少之又少，應用范圍較為狹窄。

3 無人機在山西果園應用中展望

我省農業、農機等部門，應加大對無人機研制和其專用農藥研發的科研投入，切實落實無人機購置補貼政策，加強無人機作業示范果園的建設，加大力度組織培訓專業操作人員;加強無人機在果園中的應用范圍，例如應用于果樹種質資源調差、果園監測管理、果樹授粉、疏花疏果等方面。無人機技術是新型農業現代化的高科技手段，隨著社會經濟和科技水平的發展，農業機械手段，必將取代人工勞動力。無人機技術在山西果園中的應用對于有效防治各類果樹病蟲害發生，提高防治效率和防治質量，進一步降低農藥殘留，提高果品品質，促進果農增收，發展山西省水果產業，保護生態環境具有重要意義。