農業植保中小型無人機的運用對策

翟元清 楊國慶

(上海躍進現代農業有限公司，上海 202171)

1 上海小型無人機在農業植保中的應用現狀與優勢

1.1 上海小型無人機在農業植保中的應用現狀

無人機小型化是目前農業植保領域中無人機發展的主要趨勢，近年來也取得了一定的進步和發展。但從整體上看，小型無人機在農業植保領域中的應用還存在著許多的問題和不足，導致無人機飛行過程中追擊、撞擊等事故時有發生。另外，上海3/4面積為山地丘陵地勢，地勢的高低起伏對無人機的定位測距技術提出了更高的要求，增加了植物保護機械化作業的難度。

1.2 小型無人機在農業植保中的應用現狀與優勢

在水利部門進行開展水利管理工作中，各級部門負責區域相對較廣，尤其是在河段眾多、地形復雜、交通不便的區域，進而提升了相關部門的管理工作難度，如果仍依照以往傳統方法管理進行，不僅工作效率低周期長、而且存在很大安全隱患。發揮無人機具有維護成本低、安全性較高、高精度等優勢，在水利管理工作過程中能夠快速到達勘測區域進行圖像采集，可以實現大比例尺遙感產品、三維建模和其他應用的需求，可以有效地提高水利管理的整體效率并提高工作質量。

1.2.1 成本低

傳統的測繪技術在地形復雜、氣候惡劣的環境中，經常需要投入大量的人員、時間、金錢，而無人機體形小、購置成本、維護成本遠遠低于傳統的遙感衛星和載人飛機。

1.2.2 安全性較高

通常情況中，在野外的復雜環境條件下，水庫、山林、峽谷、險灘等具有一定的危險性，對外業工作人員造成安全威脅，而無人機通常不受起降場地、地形等條件的影響，并且飛行作業范圍大，能夠進入高危地區，可避免作業人員的涉險，極大的保障了作業人員的人身安全。

1.2.3 精度較高

以無人機為飛行平臺，搭載可見光傳感器、激光雷達等遙感設備可以快速獲取高分辨率、高精度的地面信息。無人機與GPS差分定位技術相結合，無人機任務執行的低空高度一般在50～1000m左右，符合航攝測量標準，其精度可達厘米級，這樣就可以有效地保證遙感數據的準確性和科學性。

1.2.4 操作靈活，方便快捷

目前無人機具有小巧輕便、集成度高、智能化、操作簡便、起降場地限制少等獨特優勢，無人機可以通過地面站航跡規劃系統能夠準確迅速地到達勘測區域進行數據的采集，并且能在河流、森林、山地等多種復雜地質環境中正常飛行，不受現場條件的限制，在突發災害事件中，快速了解現場情況，提高了工作效率。

2 小型無人機在農業植保應用中存在的問題

2.1 專業化技術有待提高

專業化技術還不夠高。用戶一般無法直接上手操作，一般都需要對用戶展開定期的專業培訓，使其了解工作原理和操作方法。由于用戶不具備相關的專業技能，導致使用過程中對于一些無人機的飛行參數，如飛行高度、飛行邊界等設置不當，大大降低了無人機的使用效率。

2.2 技術不成熟

但從整體來看，目前小型無人機仍無法完全滿足上海市各種地形的農業植保需求。其中無人機農藥噴灑高度以及噴灑作業邊界一直是一個比較難以克服的技術問題。如何在無人機飛行高度，搭載化學藥劑重量以及一次飛行范圍之間取得最佳平衡，提高無人機的經濟性、安全性及環保性，都是目前急需解決的技術問題。

2.3 后期維護體系不健全

目前在上海市農業植保中應用無人機的主要用戶是大農戶、家庭農場、合作社和農作物病蟲害專業化防治服務企業。這些用戶一般無法進行自主維修，而現有的生產廠家無人機維修網點都普遍離農田較遠，造成了維修的極大不便。

3 無人直升機激光傳感探測系統構建

3.1 小型無人機噴霧平臺及工作參數設定

無人機上的農藥噴霧平臺的參數主要是對無人機噴霧平臺的噴霧速度、霧化程度以及噴霧范圍等參數進行設定。小型無人機的噴霧平臺及工作參數的設定需要根據無人機的具體型號來設定。如，CD-10型植保無人直升機平臺主要參數數值備注最大載重13.5kg；飛行高度1～30m；飛行速度1～8m/s；單次起飛重量35kg；炭纖維主旋翼直徑2100mm；最大總質量飛機尺寸(長/寬/高)2630/550/710mm。通過試驗研究表明，無人機噴灑農藥的高度和噴灑作業的參數需要根據農業植保作物的密度和對象來決定。

3.2 關注無人直升機飛行高度的管理

無人機的飛行一般都是根據預定設置好的參數在一定的高度進行自主的起飛和降落。無人機的飛行高度對農藥的噴灑效果具有十分重要的影響。無人機的飛行高度是相對于標準氣壓面而言的，大致上可分為絕對高度、相對高度、真實高度3種類型。

3.3 無人直升機噴霧探測系統的運用

對于無人噴灑飛機的探測系統而言，其飛行探測的高度根據高度測量方法的不同取值不同，不同的方法有不同的應用范圍和優缺點。可以發現，在一般的無人機中只有激光高度測量可準確探測出飛機和植物頂部的相對高度。

4 結語

綜上所述，在農業植保中無人機噴霧的作業平臺采用單點激光傳感器，以及飛機作業高度1～5m最為合適，可保證農藥的噴灑效果，工作效率最佳。