植保無人機在現代智慧農業建設中的應用研究

李偉偉

（威縣農業農村局，河北 威縣 054700）

越來越多的調查表明，無人機技術在農業生產中的應用越來越廣泛。無人機技術的應用給農業生產者帶來了極大的便利。它不僅減輕了農業生產者的負擔，提高了工作效率，而且播種作物非常均勻，提高了作物的產量。無人機技術對農業生產者的作用越來越明顯，但無人機技術在應用中仍存在一些問題。我們要積極發現這些問題，并尋找解決辦法。

1 國內外無人機發展現狀

1.1 無人機在國外的發展現狀

目前，美國是全球無人機技術的領先國家，以色列是無人機的主要出口國。俄羅斯、英國、法國、德國等國無人機技術發展迅速。印度等國主要依靠國外進口，自主研發實力相對薄弱。近幾年，美國在無人機創新方面取得重要突破，實現了無人機大規模商用。

1.2 無人機在中國的發展現狀

中國的無人機研究起步較晚。上世紀70年代，中國開始自主研發無人偵察機。改革開放后，在民用領域進行可行性探索。目前，國家也十分重視農業植保無人機的發展。在土地流轉背景下，我國農業產業模式正在向大面積集約化轉變，為了保證產量，農藥用量不斷增加。傳統的人工噴灑農藥防治作物病蟲害已不能滿足現代農業發展的要求，人工成本大大增加；農機噴施農藥受地域條件限制，苗木破壞率過高，農藥浪費嚴重。因此，隨著土地的大規模流轉，工業化生產中逐漸出現對高載藥無人機的需求。近年來，隨著農業植保無人機在農業生產中的應用前景日益廣闊，我國智能農業經濟發展進入了一個新的階段，有效彌補了傳統植保技術在農業中的不足。利用農業植保無人機進行精準施藥施肥在農業產業化發展中顯得尤為重要。

2 無人機在農業中的應用

2.1 農田噴藥

無人機在農業生產中應用最廣泛的是噴灑有利于植物生長的藥物。與傳統農業生產相比，無人值守和應用具有定時量化、操作準確、省時省力、方便快捷、智能化、環保高效等特點。它為農業生產者節省了大量的時間成本和勞動力成本。無人機已在全國各地，特別是東北平原地區用于噴藥，無人機技術得到了農業生產者的一致肯定。

2.2 農田信息數據監測

無人機監測具有范圍廣、能力強、準確率高等優點，這些是農業生產者無法做到的。在信息和數據監控方面，無人機主要監控病蟲害、灌溉澆水、作物生長、作物種植等問題。了解作物是否有病蟲害、水土流失是否嚴重，是一項需要大量人力物力的工作。而無人機利用空間信息技術和遙感技術拍攝大面積農田航拍照片，從航拍視頻和航拍圖片中獲取相關數據，確定土地的干濕度是否合格。這樣，農業生產者就可以發現農田存在的問題，然后用正確的措施快速、及時地解決這些問題。

2.3 減少農藥污染

在傳統噴灑藥物的過程中，經常出現污染周圍非耕地地區的現象。由于無人機操作準確、精細，可以減少農藥的擴散程度及其對周邊地區的影響，保護環境。

2.4 操作區域廣闊

我國的地形環境非常復雜，有些地區山地多，往往需要依靠原始的人力來完成耕種、播種、病蟲害防治和收獲。無人機可以打破地形的限制，在這些地域進行專業運作。對于農業生產者來說，這不僅減輕了他們的負擔，而且使他們的種植更加科學和智能。

2.5 受影響地區保險調查

在農作物成長的過程中，不可避免地會遭受病蟲害、寒潮、洪水、干旱等各種各樣的災害。對于種植面積較小的農業生產者，調查其受影響的面積并不困難。然而，對于大面積的農作物種植戶來說，調查受影響的區域并不容易。為了更有效地測量受災區域，農業保險公司將無人機技術應用到調查中。無人機具有響應及時準確、高分辨率圖像技術和高精度定位功能等特點，這些特點可以使農業保險公司在調查受災地區時更加方便、快捷和準確，提高受災調查的效率，并大大節約工作成本。

3 無人機技術在農業植保中的應用優勢

無人機技術是滿足農業、工業等生產活動的一項現代技術，而植保是現代農業發展中實現作物高產優質目標的關鍵。因此，將無人機技術與農業植保相結合，將有效促進農業產業的發展。

3.1 工作效率高

無人機技術是目前先進的現代技術之一。其內部結構精密，材料先進，綜合性能優異。在速度方面，與傳統農機裝備相比，無人機在工作中不受地質條件等因素的限制，實際噴藥時可達到9 hm/h以上，明顯優于傳統機械。

3.2 運作效果突出

傳統的人工施藥技術主觀性強，易受外界因素影響，造成施藥不均勻。植保無人機在GPS、GIS等技術的支持下，可以自動掃描農藥噴灑區域，判斷是否需要噴灑。植保無人機的作業效果突出，可以保證農作物受到均勻噴灑，從而有效控制病蟲害和雜草的發生。

3.3 工作成本低

在農藥噴灑期間，人工操作需要投入大量的勞動力，成本支出較高。由于速度快的優點，植保無人機可以在最短的時間內完成大規模的農藥噴灑，同時可以節約90%以上的水資源，實現成本的節約。

3.4 操作簡單

與傳統的農業機械裝備相比，植保無人機體積小，操作方式簡單，相關人員可以快速掌握無人機的操作技能。

3.5 減少人體傷害

與傳統的人工噴灑藥劑相比，植保無人機在實際工作中可以實現遠程控制，自行噴灑藥劑。因此，工作人員可以站在安全范圍內，遠離農藥，避免化學品對人體的危害。

3.6 提高藥劑滲透力

植保無人機可以有效提高藥劑噴灑過程中的藥劑霧化效果，從而有效控制藥劑對農作物的覆蓋，避免藥劑過量造成的農藥污染。可以看出，無人機技術具有高速、高效的特點，其應用在很大程度上可以改善藥物滲透、提高作物產量和質量。

3.7 確定出苗率和作物密度

出苗率和作物栽培密度直接影響農業植保效果。因此，為了及時掌握出苗率和作物栽培密度，應加強植物保護無人機的應用，通過植保無人機動態監控種植基地。在利用植保無人機識別出苗率和作物密度的過程中，監測時間應明確，栽培基地內的作物應分別測量。工作人員需要對無人機采集的數據和圖像進行收集、整合和分析，通過專業的計算手段獲得當前作物的出苗率和密度，并與標準參數進行比較，然后進行后續的植保措施。

3.8 測試并記錄作物的生長情況

在作物生長過程中，由于人為因素和自然因素等不可控因素，會出現一系列的生長問題。基于此，為了有效保證農業植保工作的有效性，需要利用植保無人機對農作物的生長環節進行檢測和記錄。具體措施如下：首先，利用植保無人機檢測栽培基地內雜草覆蓋情況，根據監測結果對栽培基地內雜草進行處理，保證土壤肥力，為作物生長提供充足的養分。其次，利用植保無人機監測種植基地內作物的狀態，從而判斷作物是否處于缺水狀態，然后根據作物的實際情況對作物進行灌溉。植物保護措施的使用可以保證作物在生長過程中科學控制澆水，可以有效保證作物的需水量。最后，利用植保無人機對栽培基地作物的成熟期進行監測，從而預測作物的最佳采摘期，避免作物過熟，影響作物產量和品質。

4 無人機技術在農業植保應用中存在的問題

雖然無人機技術在農業生產中應用廣泛，并取得了良好的效果，但仍存在一些不可避免的問題。

4.1 自身限制

雖然無人機技術水平在農業生產中不斷提高，但無人機在使用過程中會受到自身限制，不利于農業生產活動。雖然無人機操作方便靈活，但無人機本身的體積太小，能夠承受的重量非常有限，而且無人機的電池耗電非常快，充電非常慢。此外，與普通無人機相比，用于農業生產活動的無人機的功能不太完善。在復雜的農業生產區，如果操作稍有不慎，無人機可能被損壞甚至摧毀。

4.2 專業人員不足

目前，無人機的采購者主要是農場和一些大面積的種植者，沒有大規模的采購群體。購買無人機的農業生產者很難對無人機的使用進行集中培訓，影響了無人機在農業生產活動中的應用。

4.3 缺乏集中的無人機維修站

由于無人機容易出現一些設備問題，需要專業人員進行維護。但是，由于購買無人機的人群分散，很難為每個人安排集中的維修點。這樣一來，一旦無人機出現問題，買家無法對無人機進行維修，這就會降低他們對無人機的購買欲望。

5 農業植物保護中無人機應用問題的解決策略

在未來，無人機農業植保產業還需要進一步優化完善、轉型升級，需要結合不同地區的實際情況，進一步建立更加科學可行的產業發展戰略和發展模式，從而有效減少環境污染，確保作物產量和質量的有效提高，進而為我國農業產業穩定有序發展提供保障。

5.1 加大研發力度，推動無人機設備和專用部件的研發創新

在未來的發展過程中，需要加大研發力度，促進無人機種類的完善，不斷對其進行細化、量化和優化，也要不斷加強無人機相關產業鏈產品的開發；需要進一步優化相應技術噴霧系統的功能，并實現各種技術的有效整合和優化，從而實現優勢互補的效果；還需要學習國外先進的經驗和技術，結合我國的實際情況不斷改進，逐步深化和內化，進而發展出更高效的、節能環保、航空專用的噴嘴檢測與控制系統等相關技術。

5.2 進一步深入研究和探索無人機空中施藥技術

在農業植保過程中，關注農藥的使用也是一項重要內容。在產業發展過程中，有必要深入研究無人機空中施藥技術的相關內容，加強相應的理論計算、實驗研究、數值分析等內容的研究，從而進一步明確無人機氣流場和霧流場的形成和分布規律；進一步明確無人機的工作參數，重點分析其對應用效果的影響，并對其進行有效處理；應充分考慮霧化性能和相關噴嘴類型對空中無人機霧化性能和噴霧效果的影響。在此基礎上，建立對應不同環境的航空精密植保模型，提高無人機保質保量的效果。

5.3 制定無人機噴涂技術規范

在無人機農業植保的發展過程中，要嚴格規范各項噴灑技術，重點優化和完善各項指標和制度，為各項工作提供規范性的指南。在制定相關標準規范的過程中，可以參考國外的植保技術和噴藥指標，并結合我國的實際情況進行有針對性的改進。同時，還應注意對相關操作人員的培訓和考核，使相關人員能夠充分掌握無人機的操作指南和相關要求、落實各項技術要點，確保相關人員按照規范操作，全面掌握整個植保過程和應用過程，掌握各種安全隱患并進行有效處理，從而為各項工作的有序推進和植保效率的提高奠定基礎。

6 結束語

從以上分析可以看出，無人機裝備及相關技術在我國農業植保過程中得到了越來越廣泛的應用，并展現出優質高效的植保效果。同時，我們也應該注意到，在我國農業植保無人機的應用中還存在一些問題。對此，我們應該探索問題產生的根本原因，并對相關問題進行處理和解決，從而促進無人機行業的高質量發展，最終實現更加顯著的農業效益。