“崗課賽證”融通下無人機農業植保技術標準化應用研究

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2025.15.066

[中圖分類號］TP315 [文獻標識碼］A [文章編號]1673-0194（2025）15-0212-04

0 引言

智慧農業的快速發展推動無人機植保技術成為農業現代化的重要支撐。據統計，我國植保無人機保有量已突破20萬架，年作業面積達15億畝次，但作業標準化程度不足導致約 30% 的農田存在漏噴、重噴問題，農藥利用率僅為 60% ，較發達國家低 15%～20% 。與此同時，操作人員技能水平參差不齊， 70% 以上未接受系統培訓，嚴重制約了技術效能的發揮《“十四五”全國農業農村科技發展規劃》明確提出，需加強農業智能裝備標準化應用，而當前無人機植保領域缺乏分作物、分場景的技術操作規范，行業認證體系尚未完善，成為技術規?；瘧玫闹饕款i[。

本研究旨在構建“崗課賽證”融通的技術標準化應用模式，通過解析農業植保崗位技術需求，開發模塊化培訓課程，以技能競賽驅動技術創新，并建立行業認可的能力認證體系，為無人機植保的產業化應用提供實踐路徑，更能為智慧農業裝備的標準化研究提供參考。

1 “崗課賽證”技術體系的內涵與機制

1.1 “崗課賽證”技術要素內涵

崗位技術標準（崗）：基于作物生理特性與作業環境制定的操作規范，涵蓋飛行高度、噴幅寬度、藥液濃度等關鍵參數。例如，水稻分藥期需采用2～3米飛行高度與5～6米噴幅寬度，以確保藥液均勻覆蓋；小麥揚花期則需將霧滴直徑控制在150～200微米，避免藥害。

模塊化技術培訓課程（課）：以崗位標準為核心，設計“基礎理論一虛擬仿真一田間實操”三級體系?；A級課程聚焦無人機原理與農藥特性，進階級課程深入分作物參數設置，專家級課程則引入企業導師指導的前沿技術實踐[2]。

技能競賽（賽）：以解決實際技術難題為導向，通過“抗風穩速飛行”“復雜地形路徑規劃”等主題競賽，激勵操作人員優化控制算法。例如，某競賽中研發的“多傳感器融合避障算法”使丘陵地區作業效率提升 50% ，已納入企業標準行業技術能力認證（證）：由農業農村部農機推廣總站與龍頭企業聯合制定，通過理論考試、仿真操作、田間實操三維度評估，頒發具備市場認可度的無人機植保操作員技能等級證書。

1.2動態循環驅動機制

四大模塊形成“標準制定一培訓落地一競賽優化一認證保障”的閉環。崗位標準為培訓提供內容基準，培訓質量通過競賽檢驗并反哺標準迭代，認證體系確保操作人員具備標準化作業能力，最終實現技術應用的持續優化。這種循環機制打破了傳統技術推廣中“標準滯后于實踐”的困境，形成螺旋式提升的技術發展路徑[3]。

2農業植保崗位技術需求與標準化現狀

2.1崗位技術需求

通過對河南、山東、江蘇等農業大省的50家植保服務公司、100名操作人員的深度訪談，結合200份作業報告分析，發現農業植保崗位存在三類核心技術需求：一是作物特異性需求。不同作物在不同生長階段對作業參數要求差異顯著。例如，玉米拔節期需藥液濃度 18～22kg/ha 防治莖基腐病，而成熟期葉面追肥僅需 8～12kg/ha 。二是環境適應性需求。平原地區需解決大風天氣下的飛行穩定性問題，丘陵地區則要求無人機具備地形跟隨功能。三是安全操作需求。調研顯示， 30% 的作業事故由電池過熱處理不當引發，現行規范缺乏對鋰電池溫度閾值的明確規定[4]。

2.2國內外標準化實踐對比

國內現行有關植保無人飛機作業技術的規范雖構建了通用框架，但參數設置粗放，未細化至具體作物類型。相比之下，美國USDA制定的《玉米無人機植保參數指南》明確區分苗期、花期、結莢期的飛行高度（1.5米、1.2米、1.0米）與藥液濃度（ 10～15kg/ ha、8～12kg/ha、6～10kg/ha），德國DINEN50637標準則強制要求操作人員掌握氣象參數調整公式。

3 “崗課賽證”融通的技術應用模式構建

3.1崗位技術標準的精細化制定

基于作物生理特性與田間試驗數據，制定我國主要農作物的植保作業標準。例如，水稻分藥期設定2.0～2.5米飛行高度與 5.0～6.0 米噴幅寬度，配套藥液濃度 15～20kg/ha ，風速閾值 ?4.0m/s ，以平衡覆蓋效果與抗風穩定性；小麥揚花期采用1.2～1.5米低高度作業，霧滴直徑控制在150～200微米，避免藥液灼傷花器。這些參數的設定并非一蹴而就，而是通過農業科研團隊在全國12個典型農業產區，歷時3年開展超過500組對比試驗得出的科學結論。同時，制定《無人機植保作業風險防控手冊》，明確電池過熱、藥液泄漏（配備吸附棉與中和劑）等安全操作規范。針對高原、高溫、高濕等特殊作業環境，額外增加氣壓補償、防腐蝕涂層維護等專項標準。例如，在云貴高原地區，作業高度需根據海拔每升高100米增加0.3米，以確保藥液沉降效果；在熱帶季風氣候區，無人機電機需每周進行防水檢測。

3.2模塊化技術培訓課程的系統開發

構建“基礎級一進階級一專家級”三級培訓體系，共160課時?；A級課程（50課時）通過理論教學與VR仿真，使學員掌握無人機結構原理、標準起降與航線規劃，要求虛擬飛行穩定性誤差 ?5% ；進階級課程（80課時）聚焦分作物參數設置與復雜地形作業，學員需在試驗田完成水稻、小麥全周期作業，漏噴率 ?8% 為合格；專家級課程（30課時）由企業導師指導，涵蓋智能藥劑混合算法、數據溯源系統操作等前沿技術，學員需完成100畝以上農田全流程作業，包含故障應急處理。配套開發的“無人機植保智能培訓系統”集成實時數據監測、故障模擬訓練與作業復盤分析功能，提升培訓效率 30% 以上。該系統采用AI行為分析技術，可自動識別學員操作誤區并生成個性化改進方案。例如，針對航線規劃常見的重疊率過高問題，系統會在模擬訓練中實時標注冗余路徑，并提供優化建議。此外，系統內置的“專家案例庫”收錄了全國1000余個成功作業案例，學員可通過檢索相似地形、作物類型等條件，快速獲取最佳作業方案[5]。

3.3技能競賽驅動技術創新的實踐路徑

每年舉辦全國智慧植保技術挑戰賽，以問題導向設計賽項。例如，抗風穩速作業賽要求在風速 3～4m/s 環境下，飛行速度波動 ?5% 且漏噴率 ?2% ，優勝團隊開發的“自適應抗風算法”使穩定性提升 40% ，已嵌入大疆T60無人機量產固件；丘陵地形植保賽聚焦梯田作業，某團隊研發的“雙目視覺作物冠層檢測系統”使漏噴率從 10% 降至 2.5% ，作業效率提升 45% 。競賽設置技術孵化專項基金，對具有產業化潛力的項目提供最高50萬元研發支持，并聯合農業科技園區進行中試轉化。例如2023年獲獎的“多光譜病蟲害智能識別系統”，在獲得基金支持后，與極飛科技合作完成產品迭代，已在全國5個省份建立示范應用基地。近三年競賽成果轉化率達 65% ，形成“競賽一孵化一推廣”的創新鏈，有效推動技術從實驗室走向田間地頭。

3.4行業技術能力認證體系的構建與實施

認證體系采用多元化評價模式，涵蓋理論知識考核（占比 30% ）、虛擬仿真操作評估（占比 30% ）及現場實操能力測試（占比 40% ）。理論考核內容涉及農業氣象學、機械工程原理等核心知識領域，設定80分（百分制）為合格標準；仿真操作環節要求參數設定誤差控制在 5% 以內，故障診斷與處理響應時間不超過30秒；實操考核需在指定農田完成50畝植保作業，以漏噴率 ?5% 、藥液分布均勻度誤差 ?10% 作為驗收指標。與此同時，通過與極飛、豐疆智能等行業頭部企業構建認證互認協同機制，持證人員可優先獲取新型智能裝備（如極飛 Pl00Pro ）的使用權。該機制顯著優化技術服務響應體系，將技術支持響應時效壓縮至1小時，并將職業晉升考核中的認證資質權重提升20% 。同時，引入區塊鏈分布式賬本技術，搭建去中心化的認證信息管理平臺，實現證書防偽溯源、作業數據可信存證及專業能力動態評估等核心功能[。平臺基于持證人員年度作業量、技術創新成果等量化指標，構建科學的星級評價體系。獲得三星級及以上評定的專業技術人員，將獲得參與國際農業航空技術研討會及學術交流的機會，以此提升我國農業無人機技術領域的國際人才競爭力。

4 實證研究：基于兩地的對比分析

4.1研究區域與數據采集方法

選取河南周口（平原，小麥主產區）與云南紅河（丘陵，水稻主產區）作為試點，各1000畝（1畝 ≈666.67 平方米）農田分為試驗組（“崗課賽證”模式）與對照組（傳統模式）。數據采集涵蓋作業效率（單臺日作業面積、飛行架次）、作業質量（漏噴率、藥液均勻性）、經濟效益（人工/藥劑/設備成本）與環境效益（土壤農藥殘留量）。作業質量采用棋盤法（100樣點/地塊）檢測漏噴率，光譜法測定藥液沉積均勻性，氣相色譜法分析土壤殘留。

4.2模式實施效果分析

試驗組單臺無人機日作業面積達120畝，較對照組（80畝）提升 50% ，丘陵地區因路徑規劃算法優化提升 65% 。漏噴率從 12% 降至 3% ，藥液均勻性誤差從 18% 降至 6% ，小麥揚花期藥害發生率從 5% 降至1.2% ，病蟲害防治效果從 72% 提升至 89% 。在經濟效益方面，試驗組每畝綜合成本29.5元，較對照組（42元）降低 30% ，其中人工成本下降 47% 、藥劑成本下降23% 。環境效益顯著，土壤農藥殘留量從 0.82mg/kg 降至 0.58mg/kg ，降幅達 30% 。

4.3關鍵影響因素

作業效率提升主要得益于標準化參數減少現場調試時間，技能競賽孵化的抗風算法與路徑規劃技術進一步優化復雜環境作業能力；作業質量改善源于分作物參數精準控制與霧滴粒徑優化；成本下降歸因于人工協作損耗減少與藥劑浪費控制。

5 結論與展望

5.1研究結論

本研究構建的“崗課賽證”融通模式通過崗位標準精細化、培訓體系系統化、競賽機制常態化、認證體系權威化，形成了無人機農業植保技術標準化應用的完整閉環。田間實證表明，該模式顯著提升作業效率、質量與經濟效益，降低農藥面源污染風險，為解決我國無人機植保標準化難題提供了有效方案。研究證實，技術標準化與行業認證的協同是突破產業化瓶頸的核心，而分作物、分場景的參數迭代是持續優化的關鍵。

5.2研究方向

未來需從三方面深化研究：一是技術場景拓展。開展果樹植保、無人機施肥等領域的標準化研究，開發高稈作物與經濟作物的專屬參數。二是智能化深度融合。集成衛星遙感數據與AI算法，構建“空一地一網”一體化智能植保系統，實現病蟲害預測與作業路徑全自動規劃。三是行業標準協同。推動跨企業、跨區域的技術聯盟建設，制定全國統一的分作物標準與操作人員認證規范，提升行業整體技術門檻，助力農業綠色低碳發展。

主要參考文獻

[1]王成波，胡怡，白光澤.無人機植保技術在精準農業中的應用探討[J].糧油與飼料科技，2024（11）：158-160.

[2]張克，牛蔓麗.崗課賽證融合的無人機測繪技能訓練課程改革與實踐[J].資源導刊，2024（14）：28-30，34.

[3]蔡菊琴.中職測繪專業“崗課賽證\"融通教學的實踐［J].新課程教學（電子版），2024（4）：165-167.

[4]羅虹，趙政權，馮耀明，等.“崗課賽證\"融合育人模式探索與實踐：以《無人機技術》為例[J].地理空間信息，2024，22（2）：122-124.

［5]卜璞，朱健，廖柯，等.“崗課賽證思”融入無人機測繪技術課程教學的改革與實踐探究[J].大視野，2023（5）：74-78.

[6]趙艷磊，李笑瑜.基于“崗課賽證\"綜合育人模式的課程改革實踐路徑探索：以“無人機動力技術\"為例［J].廣東職業技術教育與研究，2023（8）：116-119.