成武縣無人機技術在農業生產上的應用

陳秀蓮

無人機在農業上的應用有以下幾個方面：有效預估作物產量，診斷農作物營養狀況，有效監控病蟲害，監督作物長勢。完成農藥的噴灑，種子、化肥的撒播等作業。無人機傳感器檢測到農作物的長勢，傳感器通過RF將信息發射給無人機，無人機將信息傳遞給信息中心，決策者獲得信息后立即做出正確的部署，從而加強作物田間管理。

一、成武縣無人機技術在農業生產上的現狀

成武縣地處黃淮平原，位于魯西南菏澤市的東南部。境內屬溫帶季風氣候，農業人口55.4萬，耕地面積106萬畝。糧食作物主要以小麥、玉米輪作為主，經濟作物主要以大蒜、棉花種植為主。近幾年小麥種植面積一直保持在74萬畝，玉米65萬畝,小麥、玉米輪作，每年需要噴灑除草劑2次，噴灑殺蟲劑2至3次，殺菌劑的噴灑次數因病害情況而定。

目前，成武縣的小麥、玉米防治病蟲草害的發生，仍然是以使用電動噴霧器為主，農民身背藥桶行走在農田里，勞動強度大，易發生中毒事件，農民使用農藥不規范，防治效果不好。由于施藥技術落后，效率低，成本高，農民經常遇到病蟲害防治不及時或不到位的情況，而且農藥亂用、用量過大現象普遍存在，這不僅造成農產品食用安全隱患，還會污染生態環境。未來農業要走綠色生態發展之路，高效的病蟲害綠色防控技術必需在農村推廣和應用。

無人機植保技術的應用，可以解放勞動力，提高生產效率、降低生產成本，保護農民健康，采用無人機施肥噴灑農藥，減少人與農藥深度接觸的機會，大大降低中毒的概率，從而保護作業人員的身體健康。無人機作業更加均勻，作業360度無死角，效果更好，效益更高。

截至2020年5月，成武縣無人機的保有量達100余架，其中大疆品牌的T20、T16、MG-1P保有量達60余架，以方昊農機合作社為例，該合作社擁有4架大疆T20無人機，每架年作業量達2萬余畝。通過對農機合作社走訪，了解到目前生產上存在以下問題。一是農藥的使用不規范造成作物的藥害；二是土地經營以農戶為單位，地塊小，分布零星，不便于無人機飛防作業；三是無人機存在質量問題，或者飛手操作不熟練，造成損失。四是農民急需飛防技術，飛手又找不到活，為了解決這兩者矛盾，需要政府統一對農作物進行飛防作業。

二、無人機在農業上的應用

目前成武縣無人機技術主要是應用在農作物植保，以農藥噴灑為主，為便于飛手正確掌握飛防技術，本文以大疆T20為例，介紹無人機植保技術應用。

大疆T20最大載重為20kg，7米寬噴幅，單架次作業25畝，每小時作業180畝。通過簡單設置作業參數,T20即可在大田、梯田、果園等多種作業場景下實現全自主作業。

T20采用八噴頭設計，6Lmin大流量水泵,結合計算流體力學仿真技術，對風場設計進行深度優化，讓霧滴均勻細密，輕松覆蓋作物葉片兩面。

四通道電磁流量計及電磁排氣閥的加入，T20可實現水泵免校準與一鍵自動排盡管道空氣，日常使用更加省心省力，整體噴灑也更均勻。

T20搭載全向數字雷達,可對水平360度全向障礙物進行識別，具備自動繞障及仿地飛行功能，充分保障作業安全。雷達運作不受環境光線及塵土影響，可全天候感知農田環境，飛行安全更進一步。T20還配備實時圖像監控系統及夜間探照燈，能夠輕松監控設備作業環境。

智能遙控器2.0系統運行流暢,界面操作簡單。標配RTK高精度定位模塊,輕松實現厘米級作業規劃。配備5.5英寸高亮屏，即使在烈日強光下也能看清屏幕，輕松操作。遙控器支持外置電池，整體續航時長15分鐘，充分滿足長時間、高強度作業需求。

播撒系統2.0具備20L大容量及15kg/min大流量,以水稻直播為例,播撤系統可提供約70倍于人工的作業效率。此外播撒系統支持諸多作業場景,草原補播、固體肥料播撒、蝦稻田飼料播撤作業皆可輕松完成,播撒效果均勻出色。播撤系統支持快速換裝,只需3分鐘即可裝配至T20上,從容面對多種作業需求。

大疆農業服務平臺專為管理飛防植保作業設計,提供數據報表、作業記錄、售后服務、農藥商城、行業資訊、線上教學等諸多實用APP功能,PC端平臺更支持統防統治管理功能,幫助你高效開展植保作業。

針對大田、果樹、草原等各式作業場景,你可通過大疆農業智能解決方案大幅簡化作業操作，借助無人機與高效工具，提高整體作業效率，推動產業升級。

使用三維航線解決方案,可解決復雜地形作業難的問題,使用精靈4RTK進行數據采集,大疆智圖將對作業區域進行數字化建模,隨后區域內的作物與非作物將被識別。以果園作業為例,軟件在識別物體屬性后,將根據每棵果樹生長形態生成三維自動航線,任務經大疆農業服務平臺分發到T20,即可執行高效藥物噴灑工作。

精靈4RTK具有厘米級定位、高精度數據采集，25分鐘完成1500畝圖像采集。

精準農業可針對作業區域內作物長勢差異,進行差異化施用量作業。使用精靈4RTK多光譜版對農田進行多光圖像采集后,配合大疆智圖可對農田生成多光諾圖像。農田處方圖經后處理生成后,由大疆農業服務平臺分發,T20將根據處方圖指引性精準的肥料播撒或藥液噴灑作業。

三、無人機技術的操作規范

（一）無人機的安裝使用前的準備

當我們拿到植保無人機，第一件事是要進行植保無人機的激活，包括遙控器、植保無人機、充電器、網絡RTK激活。在官網上注冊賬號，對注冊賬號進行實名認證，根據國家法律法規，植保無人機需要進行實名認證登記，個人需登記身份信息以及聯系方式，公司購買需登記公司信息以及操作手信息。在手機上下載大疆農服APP，APP具有以下功能：（1）飛行數據統計作業面積、作業時間、飛行軌跡等；（2）地塊管理：地塊云端保存，重復調用；（3）操作學習：植保無人機操作技巧、用藥方案。

植保無人機遙控器、植保機電池按照說明書正確充電。

T20植保無人機采用折疊設計，應當首先展開2、6號機臂，并將套筒擰緊，機臂依次展開。

（二）安全操作注意事項

操作人員以下情況禁止操作植保無人機：飲酒或服用國家管制精神藥劑；哺乳期婦女及孕婦。

1.保持安全距離。操作人員應時刻與植保無人機保持6米以上距離，嚴禁接觸正在飛行當中的植保無人機。

2.起降點選擇。起降點應選擇方便起降的空曠區域，并處于整個田塊的上風向。禁止在公路、廣場等人流、車輛眾多區域起降植保無人機。

3.保持對植保無人機的觀察。作業過程中應注意觀察作業區域內以及起降區域是否有圍觀、路過人員，注意安全。

4.應急事件處理。當植保無人機因各種情況而無法操控時，禁止接觸處于懸停狀態下的植保無人機，避免因接觸而產生的嚴重受傷。

（三）植保無人機使用及維護

植保無人機作業時應先安裝電池再安裝藥箱，以避免藥液滴落腐蝕金屬插頭；作業結束時，應先取下藥箱再取下電池。

1.搬抬植保無人機時，應清空藥箱，禁止在藥箱裝滿藥的前提下搬抬無人機。

2.植保無人機日常維護：每日作業完畢后，應往藥箱倒入清水開啟噴灑沖洗整個管路并重復2～3次，以徹底清洗整個噴灑管路。采用濕抹布清潔電機、螺旋槳、腳架、機臂易產生農藥附著部分。存儲在干燥、常溫區域。

（四）無人機植保技術規范

植保無人機作業效果受綜合影響因素，植保無人機的作業效果與藥劑、施藥器械、作業參數、氣象條件等息息相關，只有在各個方面做到規范操作后，才能保障其作業效果，避免產生藥害。

1.氣象條件影響。植保無人機應在3級以內風速作業，以減小霧滴飄移影響。除草劑作業為避免產生飄移藥害，應盡量在2級以內風速作業。因為霧滴會隨風飄移，所以植保無人機下風向空氣當中將會存在農藥成分，并且噴灑實際區域也會因為風速的大小而產生變化。植保無人機作業過程中應緊密關注風向變化并做到以下幾點：作業人員禁止處于植保無人機下風向，避免農藥中毒。注意作業區域下風向是否存在對藥物敏感的動植物，避免產生飄移藥害。如進行除草或其他敏感作業，應在田塊下風向邊緣區域設置安全隔離區，避免藥液飄移到相鄰地塊產生藥害。應使航線盡量平行于風向，避免藥液受到側風影響增加飄移。

2.溫度對于藥液的效果至為重要，低溫有可能導致藥效不佳，0℃以下的低溫甚至有可能產生藥害。而溫度較高，將造成藥液蒸發加快，霧滴的沉積量減少。因為不同藥劑的溫度特性相差較大，所以農藥適應的溫度差異也較大，但總體應在15～30℃之間進行作業。應禁止在0℃以下、35℃以上進行作業。

3.濕度較低會導致霧滴的蒸發加劇，所以在濕度較低區域作業應避免在高溫時段作業，以降低藥液蒸發。避免在溫度30℃以上、濕度40%以下區域作業。如在濕度較低區域作業應稍提高畝用量、增大霧滴直徑，以降低霧滴蒸發。

4.藥劑選擇與配置，無人機飛防作業采取的是低容量噴霧方式作業，具有霧滴小、用藥少的特點。特殊的作業方式也使其在用藥、劑型、作用方式選擇方面與其他植保機械有一定不同。

農藥劑型的選擇，飛防植保都是使用噴霧方式進行作業，并且噴霧粒徑較小，所以不能選用粉劑類劑型，應選用水基化劑型，如水乳劑、微乳劑、乳油、懸浮劑、水劑等?？蓾裥苑蹌?、可溶性粉劑有可能造成堵噴頭、水泵壽命縮短等情況。

禁止使用高毒農藥。飛防藥劑因為稀釋比例低，所以不能使用劇毒及高毒農藥，否則將有可能導致人員中毒。以下高毒及劇毒農藥切不可用作飛防植保藥劑，如甲拌磷、對硫磷、久效磷、殺蟲脒、克百威、甲胺磷、滅多威等。

5.作業環境觀察。作業區域障礙物勘察，田塊規劃時應仔細觀察田塊內部及邊緣障礙物情況，將障礙物進行障礙物測量，避免植保無人機與障礙物產生撞擊。

周邊種植情況，在作業前必須觀察周邊作物種植情況，是否存在桑樹等敏感植物，避免產生飄移性作業事故。

周邊養殖情況，如作業區域周邊存在養殖情況，則有可能產生養殖牲畜中毒、死亡的可能。

6.作業參數選擇。（1）作業高度的要求。根據液力霧化扇形噴嘴中間多兩側少的特性，相鄰噴嘴應保持噴幅30%以上重疊才能保障噴灑均勻，植保無人機應保持相對作業高度在1.8～2.5米范圍內。高度過高將造成藥液飄移與蒸發加劇，過低則造成漏噴。（2）作業速度的要求。作業速度會影響霧滴穿透性、飄移性，與作業效果密切相關。隨著作業速度的提高，植保無人機穿透性將會降低，霧滴在作物中下部的沉積減少，而霧滴的飄移將會增加。而飛行速度過低則霧滴分布不均勻，且噴幅較小?？紤]到作業效率以及作業效果，對于大部分的植保作業，建議將飛行速度控制在3～6米/秒范圍內。（3）作業行距的要求。行距應與有效噴幅等同，才不會出現重噴與漏噴問題。行距大于噴幅會出現漏噴，反之則會出現重噴。所以作業行距的設置應根據作業高度、飛行速度的實際情況進行調整。（4）畝用藥量的要求。畝用藥量是指每畝地塊的用藥量，它與水泵噴灑速率、行距、作業速度密切相關，畝用藥量根據這幾個因素而確定。