基于大數據的植保無人機服務管理平臺設計

劉宇浩 劉佳麗 王梓旭 范 穎 孟子翔

（江蘇大學農學院，江蘇 鎮江 212400）

合理地噴灑農藥在提高農產品生產效率和質量方面發揮著極其重要的作用，目前我國大部分農民仍使用手動背負式噴霧器噴灑農藥，但相關數據顯示，在施藥得當的情況下，采用此種藥械的農藥有效附著率僅為15%左右，一般情況下農藥有效附著率不足10%［1］。這就意味著大量的藥液流失到土壤、水體和空氣中，進而帶來嚴重的環境污染。此外，大量農村勞動力進城務工造成從事農業生產的勞動力不斷減少，從而造成農業生產的用工成本提高［2］。因此，建立更加高效的具有新型現代化植保器械參與的植保體系對我國農業發展非常重要。

近年來，隨著我國無人機行業市場規模的擴大，植保無人機的迅猛發展和廣泛應用引起了人們的關注。與傳統的人工噴灑農藥不同，通過無人機進行農藥噴灑具有高效、機動性好、安全、成本低等特點［3］。相關調查研究顯示，植保無人機采取低空微量噴灑方式，高效解決了大型地面植保機械受地理因素影響作業的問題，大大減少了農村勞動力需求，減少了勞動成本，并最大限度地減輕了化學農藥對人體健康的損害。因此，利用植保無人機進行農藥噴灑已成為新型、有效的防治病蟲草害的手段。

在上述背景下，植保無人機市場迫切需要一個服務于農戶和無人機飛手的線上平臺，一方面為飛手提供訂單查找與推薦、無人機維保等服務，另一方面為農戶找到專業、靠譜的飛防隊，解放農民的雙手，增加土地收成。

1 植保無人機服務管理平臺研究現狀

相比傳統的人工或半機械化植保方式，植保無人機優勢明顯，具有防治效果好、噴灑效率高等優點。其噴灑效率是傳統人工的15～80 倍，農藥使用量、用水量分別比傳統人工至少節約50%和90%。植保無人機具有操作難、購買和維修費用高等特點，因此，普通農戶一般不會自行購買無人機，而是有植保需求時聯系專業的飛手或飛防團隊完成作業任務。目前，我國無人機調配普遍存在農戶聯系無人機飛手困難、飛手不了解哪里需要植保服務的問題。由于缺乏直接聯系渠道，很多農戶通過第三方中介才能聯系到飛手，作業成本被大幅抬高。此外，由于缺乏第三方監管及無人機作業數據的實時統計，當農作物出現問題時，經常會出現農戶與飛手互相推諉責任的問題，農戶與飛手的合法權益得不到保障。

基于以上原因，建立一個數字化管理平臺，整合現有資源，管理監督各個角色，可以有效地將農戶和飛手相連接。據了解，我國現有類似平臺不多。市面上應用最多的一款APP，僅提供了訂單的發布與接收功能，許多飛手反映接到的單子質量較低，接單后無法撤銷，收益回報率低。而農民表示飛手接單后作業質量無法得到保障，而且農作物出現壞死等情況時無法找到可以申訴的平臺，最終造成農戶與飛手雙方的利益均受到損害。此外，獨立APP 的下載存在占用過多手機內存、安卓端和IOS 端兼容性等問題。

鑒于智能手機和微信的普及，筆者依托微信小程序，開發基于大數據的植保無人機服務管理平臺，為農戶和無人機飛手提供線上交易服務，同時利用大數據存儲與分析技術、評估服務機制來解決農戶與飛手之間的訂單糾紛問題。

2 植保無人機服務管理平臺的框架與功能

2.1 總體設計框架

植保無人機服務管理平臺有注冊登錄模塊、訂單管理模塊、作業管理模塊、地塊導航模塊4 個功能模塊，總體設計框架如圖1所示。農戶可以在平臺上發送飛防作業需求訂單，平臺根據作業地距離、作業能力要求等信息匹配合適的飛手，并向飛手推送訂單信息。同時，平臺實時統計無人機作業數據，作為日后調解農戶與飛手關于作業質量糾紛的重要依據。

圖1 植保無人機服務管理平臺總體設計框架

2.2 主要功能

2.2.1 注冊登錄功能。用戶可以選擇以農戶或飛手身份注冊，農戶提交的基本信息包括用戶名、密碼、手機號、身份證號、地址、所種植的農作物種類和所擁有土地面積等，飛手提交的基本信息包括用戶名、密碼、手機號、身份證號、職業資格證書、飛機型號、常規參數和飛機數量等。登錄時可選擇“用戶名+密碼”“手機號+密碼”等多種形式。

2.2.2 訂單管理功能。農戶根據農田噴灑農藥的需求，發布訂單（訂單包括農田位置、面積、作物種類、作業時間等要求），平臺向飛手推送訂單，飛手可以根據訂單描述，選擇合適的訂單下單并提供相關的作業任務。

2.2.3 作業管理功能。對無人機的航行路線、飛行高度、飛行速度、噴灑量和作業噴幅等作業數據進行實時統計，并顯示在訂單記錄中。如果后續作物生長出現相關問題，農戶可以根據平臺分析的數據，在作業完成后1個月內，對飛手作業完成質量進行追溯；飛手可以使用平臺數據證明作業質量，擺脫糾紛。如果農戶無法理解平臺分析的數據而與飛手產生矛盾，平臺可以請專業人士對農戶進行講解，公平、公正、公開地解決糾紛問題。

2.2.4 地塊導航功能。通過接入平臺的百度地圖或者高德地圖對作業地塊進行定位，為飛手提供導航服務。

3 植保無人機服務管理平臺的創新之處

首先，該平臺基于移動互聯網和大數據技術，打造植保無人機垂直應用生態圈，提供了農業生產一站式社會化服務。其次，通過農業生產社會化服務，建立現代農業生產社會化服務平臺，快速解決農業服務問題，滿足農戶生產需求，提高農業生產效率。再次，當發生飛手沒有按時按質完成作業任務，或者飛手按照規范完成作業而農作物因其他原因沒有正常生長時，飛手與用戶之間易出現訂單糾紛問題。該平臺的作業管理與評估服務模塊通過實時作業數據統計及專業人士評估，可以有效解決上述問題。最后，相比較市面常見的APP，微信小程序具有免安裝、省內存、接入方便等特點。

4 結語

目前，植保無人機的作業實踐已證明其在不受各種地理因素限制、農藥噴灑效率、節約成本等方面具有強大的優勢。依靠微信小程序建立的植保無人機服務管理平臺，不僅能維護農戶與植保無人機飛手雙方的利益，而且能擴大植保無人機的應用市場，保障我國農業可持續發展。然而，對于植保無人機而言，零件損壞維修的成本可能是制約植保無人機服務管理平臺推廣的主要因素，但隨著植保無人機服務管理平臺的不斷改進和完善以及國家頒布的一系列農業植保政策等，植保無人機服務管理平臺將會在現代農業生產中發揮重要作用。