小型無人機在農業植保中的應用探討

雷山縣農業農村局植保植檢站 吳欽斌

農業一直是我國的關鍵支撐行業，影響著民生，農業的發展在我國的經濟行業占據著舉足輕重的地位。在農業植保的應用場景中，無人機能有效提高相關工作人員的工作效率，保證我國農業植保得到相關技術的保駕護航，在一定程度上緩解了我國目前農業植保的局限性，放大我國農業植保行業的發展優勢，提高我國農業作業的工作效率，降低人工成本，使我國的農業植保相關技術水平逐漸趨向國際科技研發的先進水平。

1 傳統農業植保的局限性

社會經濟的發展提升了小型無人機的研制水平，加速了其在農業植保領域的應用。但是這項技術本身具有一定的局限性，在應用過程中存在許多問題，嚴重阻礙了農業植保工作的順利開展，主要體現在以下兩個方面。

一方面，小型無人機持續作業時間不能滿足生產實際需要，續航能力還需進一步提升，應重點解決相關問題，比如充電時間短、續航能力不足等。

另一方面，小型無人機所具有的功能很難匹配農業病蟲防治施藥工作，比如自動躲避障礙和防摔耐摔等功能。我國是農業大國，每年都有超過18億畝的農田等待進行農業植保方面的工作，但由于工作量大，相關工作人員數量較少，工作效率遠遠達不到相應的工作要求。并且在進行農業植保工作的過程中，農藥對于人體有一定的危害，并且在工作中無法避免農藥與人體表面接觸。若在農業植保工作過程中不小心將農藥濺入眼睛或口鼻中，有可能會導致人體受到損害甚至死亡。

因此，由小型無人機進行作業已經成為未來農業發展的必要趨勢，農業植保工作需進行機械智能化改革。

2 小型無人機在農業植保中的發展情況

2.1 在國際上的發展狀況

無人機目前在國外主要分為軍用與民用分類，農業植保方面屬于民用型，各國都對無人機在民用方面的發展高度重視，尤其是農業航空技術已經成為農業發展的關鍵一環，在相關的農業技術領域當中，占比非常重。

從20世紀末開始，國外的大型農業國家已經逐漸把農業作業轉向機械化，無人機在農業植保上的應用已經得到了廣泛發展。1990年，日本率先推出了世界上第一款應用于農業植保的無人機，來進行噴灑藥物作業，該項技術得到了國際上的廣泛關注，這有利于人口不足、勞動力不足的國家進行大面積的農業植保工作，同時在一定程度上也帶動了無人機的發展，使得相關領域行業科技水平突飛猛進。尤其是對于美國這樣的農業大國而言，農業面積較大，但工作人員較少，因此無人機在農業植保當中的應用已經成為今后發展趨勢。在農業植保工作方面，無人機主要用于噴灑藥物、監控農作物生長狀況，同時通過無人機的攝像頭也可以將農田的相應工作狀況進行及時反饋，國外的部分農業專家已經將無人機廣泛應用到除農業植保外的其他農業領域，并且得到了當地居民的大力認可，農業發展更為機械化智能化。

2.2 在國內的發展狀況

21世紀初，在國家的積極號召引領下，相關農業科技研發人員將無人機應用到了農業植保方面，大幅度提高了工作效率。我國農業植保的成本費用中的60%是人工費，在應用無人機后，人工費用大大降低，一定程度上也促進了我國對農業科技領域發展資金的投入，從而帶動相關農業科技領域的企業能夠蓬勃發展。相關數據表明，截止到2020年，我國服務于農業植保工作進行無人機研發的公司就超過300家，并且根據當地的地形、氣候或者其他具體要求，進行農業植保工作的小型無人機類型超過170種，可直接應用的無人機超過5000架，這些數據進一步表明無人機在農業植保方面的應用已經成為未來農業發展趨勢，可有效帶動相關企業的經濟發展，促進我國科技研發水平的提高。

尤其是到2013年，我國農業技術領域發展到了一個新的技術臺階，小型無人機在農業機械化工作當中提現了更為重要的作用。雖然無人機在農業植保當中的應用大幅度提升了，但相較于國外發達國家而言，我國無人機在農業植保中的應用較低，因此，我國小型無人機在農業植保方面的應用仍然有較大的市場，技術上還可得到更進一步的提升。

3 小型無人機在農業植保中的應用現狀

3.1 小型無人機技術研究

目前我國的小型無人機技術研發主要由各個高校與相關技術研發公司共同推進，相較于國外的無人機發展，我國起步慢、發展緩，因此仍然需要各個行業繼續推進小型無人機的技術研發。從2004年開始，我國的航空噴灑藥物作業得到了一定程度上的技術支持，比如能夠針對不同的農作物進行定時定量噴灑，既能夠保證比人工的用時短、效率高，同時也能夠比農藥噴灑更為均勻，不會出現農藥濃度過高而燒傷農作物的情況。到2007年，第一臺應用在農業植保方面的無人機正式應用在實驗農田當中，并取得了佳績，這也給我國的相關技術人員提供了莫大的信心與鼓勵，小型無人機也能夠在農業植保當中得到更廣泛的應用。

3.2 在矮稈農作物中無人機取得良好效果

矮稈農作物主要包括蕎麥雜糧、水稻、大豆等，是我們的主食，因此，為解決我國人口人均糧食水平低下的狀況，提高矮稈農作物的生產量是一項必不可少的科學研發工作，尤其是雜交水稻研發成功之后進行廣泛種植，可有效解決我國人均糧食占用量低的問題，植保無人機得到了應用的場景，并且取得了良好的效果。無人機，根據矮稈農作物具體的生長期，適量噴灑農藥和營養物，可以有效地抑制農田中蟲害與雜草叢生的現象。以雜交水稻為具體案例，應用小型無人機去探查雜交水稻的每一個發展周期的具體情況，并記錄相關數據，可以準確定位所需之處并及時噴灑農藥或其他營養劑，提高工作效率的同時，還保證具體問題能夠具體解決。尤其是等到雜交水稻成長后期，若是人工勘察農田需要花費大量的時間，可能還會由于檢測不到位而造成糧食的損失，因此，無人機能夠更好地代替人工勘察這一任務，在進行巡邏時，還能夠操控小型無人機，及時反饋種植圖片信息，解決農作物種植后期不利于人工流動的問題。除此之外，一些種植地區地形復雜且不利于工作人員行走，小型無人機便可發揮出重要作用，利用自身輕巧、行動快捷等優勢，提前搜集地形地貌等信息，甚至可以采集相關樣本對植保的工作進行提前一步的預測和安排。科研部門的調查研究表明，在使用無人機之前，我國的植保覆蓋率只能達到5.6%，但在應用無人機進行農業植保作業之后，我國的植保覆蓋面積可達到20%以上，這有效說明了無人機在農業植保當中的巨大優勢以及重要地位。

4 我國小型無人機技術缺陷

雖然小型無人機在農業植保當中的應用前景良好，能夠妥善提高農業植保覆蓋率，但是由于我國相關技術研發較國際水平而言，研發起步晚、時間短造成了一定技術上的缺陷。

4.1 小型無人機技術應用尚待臻于至善

進行農業植保工作的時間長周期，就會在一定程度上導致無人機的維修費用較高，尤其是出現噴頭堵塞、電壓不穩等情況。在實際應用中，可能工作人員無法進行及時的維修，仍然需要提供人工作業。目前，我國小型無人機應用在農業植保工作上的技術仍然落后于世界平均水平，在真正進行農業植保工作時，需要一定數量的技術人員進行無人機的維修以及調試，但由于技術人員的緊缺，在實際應用時，會出現無人機的某個部位損壞之后就會被閑置，而重新啟用另一架無人機的情況，這無形當中也是增加了農業植保工作的成本。對我國農業的發展而言，時間周期長、成本投入高、回收效率周期長，小型無人機的應用仍然是處于高成本的狀態，因此，真正應用時出現的技術問題仍然無法得到妥善解決。

4.2 實際作業缺乏專業性

由于工作人員得不到專業性的技術指導，實際應用小型無人機進行農業植保作業時很容易造成無人機的損壞以及丟失，每臺小型無人機的造價都比較高昂，但實際應用當中的損壞率卻十分高，并且無人機長期處于戶外工作模式，若操作人員沒有專業的基礎知識支撐，很容易導致無人機的使用壽命縮減，甚至是在進行農業植保工作時，導致噴灑農藥的濃度對于農作物而言，過高或過低，無法精準控量，這也無形當中減少了農作物的產量。

4.3 維修網點建設缺乏完善性

在鄉村地區，網絡普及雖然較廣泛，但信號較差，無人機對網絡信號的要求高，農村地區的各個網點維修維護程度時常達不到小型無人機使用的要求。盡管建設網點有利于推進無人機的研發，提高無人機在工作時的工作效率，但建立新的網點也增加了額外的經濟成本，同時也意味著需要更多的網點維修人員，對于大面積的作業場地而言，需要的技術人員數量更是龐大，對人力、物力及資金的投入提出了更為嚴峻的要求，在實際應用當中，無法做到廣泛建設網點，因此，無人機在工作時也會出現網絡信號不好的現象。

5 小型無人機在農業植保中的應用措施

5.1 開展小型無人機技術研制

由于在實際的農業植保工作當中會出現各種各樣的狀況，這就需要小型無人機能夠實現多種功能，比如具有能夠實時監測農田農作物的生長狀況、對特征部位進行拍攝、定點定量的進行噴灑藥物等一系列功能。要提高小型無人機在農業植保作業當中的應用概率，就需要推進無人機的技術研發工作，提高無人機的功能數量，并且依據實際情況對無人機的部分功能進行完善和提高。無人機在戶外工作，時常會面臨一些比較惡劣的天氣情況，更需要加強無人機飛行時的穩定性和螺旋槳的堅固程度。有時也會出現無人機墜落或損壞的狀況，可能會迫降在稻田某處，因此無人機還需具備定位功能，以方便工作人員尋找，這也能夠延長無人機的使用壽命，減少不必要的支出。

5.2 建設專業化的服務隊伍

專業化的服務團隊需要由兩部分人員組成，一部分是進行指導的技術人員，另一部分是實踐的工作人員。進行指導的技術人員，需要充分了解無人機的各項功能及注意事項，并且根據當地應用的實際情況推薦并改善無人機的功能，使無人機的功效發揮到最大，定期對工作人員進行專業理論的補充和應用指導，進一步提高無人機在農業植保當中的應用效率。實際操控無人機進行農業植保工作的工作人員，應積極主動地接受專業的理論知識培訓，同時在使用無人機的過程當中必須嚴格規范地操作。工作人員的操作狀況直接影響了無人機的使用壽命，規范的操作可大大保證使用壽命不被縮減，并且將使用過程當中的問題及時反饋給專業技術人員以將其解決。如此一來，在技術人員的專業指導，以及工作人員的正規操作下，無人機可能夠最大程度地發揮其優勢，解決農業植保當中的具體問題，使農業植保工作效率最大化，促進無人機在農業植保領域當中得到發展。

5.3 完善維修網點

小型無人機的成本較高，并且對網絡質量的要求較高，因此維修網點是必不可少的。在實際應用當中，大面積修建網點是不實際的，只有在原有的基礎上對網點進行妥善的維修，提高網絡質量，才有可能滿足無人機工作時的網絡要求。在網絡質量允許的情況下，能夠減少無人機數據傳送的時間，同時能夠減少實時監控圖像傳送的延遲情況，工作人員在進行農業植保工作時，也可快速了解該片農田的具體情況，當出現問題時，能夠第一時間去現場解決。高質量的網絡也可使無人機快速反應，當有突發情況時，工作人員對于無人機的操控也能更為靈敏，更為便捷。對整體農業植保工作而言，維修網點是占比較大的一環，高質量的網絡能夠提高無人機的工作效率，提高工作人員對無人機操控的靈敏度。

5.4 建立健全行業標準

統一和健全無人機行業的規范標準，能夠大幅度的提高無人機在農業當中的具體應用，同時保證無人機的制作水平以及生產質量，極大程度上規范相應行業生產水平，有效統一標準是未來無人機發展當中必不可少的，也是大勢所趨。

6 結語

農業植保在我國農業發展當中很重要，它是我國農業發展的基礎，提高農業植保的工作效率還是目前農業科技研究的熱點。小型無人機在農業植保中的應用能夠恰好保證農業植保工作較為處于高效，促進我國農業發展的科技水平，減少我國農業植保相關技術水平與國際先進技術水平的差距，促進我國農業不斷發展。