基于無人飛機施藥技術的農業(yè)植物保護方法

在現代農業(yè)產過程中，農藥應用已經成為了重要部分，在提高農產品產量及質量方面發(fā)揮著重要作用。但是，隨著對施藥作業(yè)效率需求的不斷提高，如何在達到施藥目標的前提下，實現對農業(yè)植物的有效保護成為了備受關注的問題之一。受環(huán)境條件約束，以植物保護為核心的產品用量開始受到限制，在這一背景下，無人機施藥技術被廣泛應用。結合實際的氣象條件，合理控制霧滴大小，可以有效提高藥液在靶標上的覆蓋效果，為其后期附著與吸收提供良好基礎。無人機施藥技術可以減少農藥施用量，表現出了較強的適應性。與傳統(tǒng)施藥方式相比，無人機施藥效率更高，施藥效果更穩(wěn)定。有利于實現規(guī)模化農業(yè)生產，降低相關成本投入，系統(tǒng)化控制藥劑使用量。

為此，本文提出基于無人飛機施藥技術的農業(yè)植物保護方法研究，分析無人機施藥霧滴沉積和飄移影響，并在此基礎上結合溫度、風向、風速、濕度等客觀氣象因素，實現了對農業(yè)植物的有效保護。以面積為8 hm麥田為研究對象，分析其防治需求及相關藥劑選擇，按照實際需要及施藥面積對其進行稀釋配比，設置寬度為10 m的邊際，避免藥劑對周圍環(huán)境產生影響。將農田劃分為12個不同的作業(yè)區(qū)塊，利用Freeman-2000型單旋翼植保無人飛機按區(qū)塊進行施藥，飛行速度為30 m/min，對應流量大小為4 L/min。并針對農田特殊地形對無人機噴施方法進行個性化設計。分析噴施后的農田病害情況，12個區(qū)塊中花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例均值分別為0.91%，0.33%和0.87%，可實現對植物的有效保護。通過本文的研究，以期為相關農業(yè)活動提供參考，助力農業(yè)發(fā)展。

1 農田概況

本文以某麥田為研究對象，總面積為8 hm。麥田風速為2.0～3.5 m/s，環(huán)境溫度為26～32°C，相對濕度為46.6%～52.0%。受季節(jié)性氣候影響，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥是影響麥田作物生長的重要因素。因此，需合理施用藥物對其進行防治。在此基礎上，選擇炔草酯可濕性粉劑，濃度為15%；精噁唑禾草靈水乳劑，濃度為6.9%，磺酰脲類除草劑甲基二磺隆，濃度為3.0%，具有表面活性劑分子的烷基乙基磺酸鹽，濃度為24.0%。

2 無人飛機施藥技術要點

2.1 藥劑配置

本文首先按照藥劑選擇結果，結合實際使用標準對其進行配置，具體配置方案如表1所示。通過施藥總面積與單位面積各類藥物施用量相乘，計算各類藥物使用總量，通過計算可以得出，4種藥劑使用總量分別為3.6、7.2、3.6、7.2 L。通過藥劑稀釋配比用水總量和各類藥物配置比例相乘，獲取各類藥劑稀釋所需水量，通過計算得出4類藥物稀釋所需水量均為2 400 L。配置噴施藥劑。

表1 藥劑配置方案

2.2 作業(yè)區(qū)塊劃分

由于需要進行施藥的面積相對較大，因此，為了保障不會對周圍環(huán)境造成影響，本文對作業(yè)區(qū)塊劃分時設計了10 m的邊際范圍，在此基礎上，對起落位置設置以潔凈水源儲備情況為標準。最終設置作業(yè)區(qū)塊劃分結果如圖1所示。將待施藥的農田劃分為12個不同的區(qū)塊，并將其作為無人機施藥技術實施基礎。

圖1 作業(yè)區(qū)塊劃分結果

2.3 無人飛機施藥過程

在實施無人機施藥技術時，使用裝置為Freeman-2000型單旋翼植保無人飛機。作為一種具有高精度參數控制效果的噴霧機具，結構主要包括200L矩形藥箱、液泵、噴桿、軟管及噴頭。其中，噴頭型號為Tee Jet110-015，按照垂直于無人飛機軸的噴桿的方式，等間距朝下布設，對應間距大小為50 cm，噴頭數量共計9個。噴灑作業(yè)期間風速為2 m/s，并不會對藥劑霧滴產生明顯的漂移影響，無人機飛行高度3 m，最大高度不超過3.5 m，最小高度不低于2.5 m。保障藥劑霧滴均勻分布在作物表面，不會出現明顯的沉積情況。其次，設置無人機飛行速度，結合其實際輸出流量，考慮施藥效率等綜合因素，飛行速度為30 m/min，對應流量大小為4 L/min。需要注意的是，無人機在飛行期間的穩(wěn)定性主要取決于操控端，但是實際環(huán)境因素也會對其產生一定影響，本文為無人機設計了具體的作業(yè)路線，將其作為進行自主飛行噴霧作業(yè)的基礎，避免人工操作精度較低等問題，實現多機同時運行，提高施藥效率，在最佳時段完成對目標地塊的處理。農田中特殊地塊處理。考慮到飛行噴霧作業(yè)自身飛行速度帶來的漂移作用，在進行邊際施藥作業(yè)時，先按照20 m/min的飛行速度對地塊邊界進行勻速平行噴灑，此時運行噴頭數量由9個調整為中間位置的5個，提高噴灑范圍精度。其次，調節(jié)無人機噴灑參數，本文設置其與作物之間的距離為2 m，對應流量值為3 L/min。為了避免對鄰近作業(yè)區(qū)塊作物造成二次噴施，本文采用勻速閉環(huán)噴灑的方式。在噴施過程中，部分作業(yè)區(qū)塊地形結構表現出了明顯的丘陵特征，此時轉為手動控制對無人機進行操控，避免自動仿地飛行模式下由于坡度變化引起噴灑高度波動。

3 技術應用效果分析

在上述基礎上，對基于無人飛機施藥技術的農業(yè)植物保護方法使用效果進行分析。在農田中隨機采集了12個大小為5 m的數據采集塊，統(tǒng)計其中多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例，其結果如表2所示。從表2中可以看出，基于無人飛機施藥技術的農業(yè)植物保護方法對麥田進行處理后，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例得到了有效控制。其中，在12個采集點中，多花黑麥草最大比例為1.45%，最小值僅為0.57%，節(jié)節(jié)麥最大比例為0.45%，最小值僅為0.24%，野燕麥最大比例為1.11%，最小值僅為0.67%，12個采集點中，多花黑麥草、節(jié)節(jié)麥和野燕麥比例合計均在11%以內，且均值均在1%以內，節(jié)節(jié)麥比例均值僅為0.33%。結果表明，本文提出的方法可以實現對農業(yè)植物的有效保護。

表2 農業(yè)植物保護效果統(tǒng)計表

農業(yè)植物保護效果關系到作物產量和質量。在作物種植逐漸規(guī)?；尘跋?，針對該問題進行研究具有十分重要的現實意義。本文提出基于無人飛機施藥技術的農業(yè)植物保護方法，提高了對相關病害的防治效果，起到了良好的農業(yè)植物保護效果。