植保無人機在農(nóng)作物植保工作中的應用

覃慶福

廣西來賓市象州縣中平鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務中心，廣西象州 545807

農(nóng)作物的生長過程中容易發(fā)生病蟲害問題，通常農(nóng)戶會通過人工作業(yè)的方式噴灑農(nóng)藥進行防治，雖然可以一定程度上解決病蟲害問題，但對環(huán)境和人類健康危害較大，且防治效果無法得到保證。植保無人機的應用過程中涉及較多新興現(xiàn)代技術，包括遠程操控技術、大數(shù)據(jù)傳感分析技術、移動互聯(lián)技術等，將其與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術有機結合，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展轉型的關鍵措施。將植保無人機應用于農(nóng)作物植保工作中，可在減輕農(nóng)戶作業(yè)強度的同時，提升作業(yè)效率，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

1 農(nóng)作物植保中植保無人機的應用優(yōu)勢

(1)提升藥物噴灑質(zhì)量。植保無人機實際作業(yè)環(huán)節(jié)應用的是高霧化噴頭聯(lián)合地噴施量的方式，能夠結合植保需求提前設置噴施高度、噴施速度，嚴格控制農(nóng)藥噴施量，從而降低農(nóng)藥殘留對人類健康產(chǎn)生的影響。植保無人機槳葉轉動時會產(chǎn)生旋風效果，從而向農(nóng)作物根部噴灑農(nóng)藥，以獲得更高的農(nóng)藥噴灑質(zhì)量。

(2)提升農(nóng)藥噴灑效率。利用植保無人機開展實際作業(yè)時，不易受到地形限制，且無人機體積較小，便于攜帶，可通過汽車、農(nóng)用車等將其運送到農(nóng)田中[1]。相較于人工作業(yè)以及輪式機，植保無人機在農(nóng)藥噴灑速度上具有較為明顯的優(yōu)勢，可有效提升作業(yè)效率，減少工作量。

(3)保證操控人員安全。傳統(tǒng)農(nóng)藥噴施作業(yè)模式下，作業(yè)人員的身體健康會遭受危害。而應用植保無人機進行農(nóng)藥噴施時，操控人員只需根據(jù)實際需求進入起止位置及工作范圍的位置即可。植保無人機的應用能夠實現(xiàn)自動作業(yè)，工作人員可在安全區(qū)域內(nèi)查看、調(diào)整植保無人機工作狀態(tài)，避免作業(yè)人員與農(nóng)藥接觸受到危害。

(4)具有良好的適應性。由于植保無人機體積小，在進行農(nóng)藥噴施時可適用于不同面積的農(nóng)田地塊，同時其作業(yè)環(huán)節(jié)可按照設定的路線開展實際作業(yè)，避免出現(xiàn)噴灑不全或重復噴灑等情況，提高噴灑效率。

2 農(nóng)作物植保中植保無人機的應用

2.1 玉米中植保無人機的應用

玉米種植過程中，較為常見的病蟲害包括銹病、葉斑病、蚜蟲、玉米螟等。在玉米苗期與灌漿期應用植保無人機，能夠獲得良好的病蟲害防治效果。其中，在苗期應用植保無人機可確保85%的病蟲防治效率，灌漿期可確保65%的病蟲防治效率，同時能夠使玉米提升9.04%的產(chǎn)量。玉米生長至中后期，植株較大，地面機械作業(yè)難度大。特別是下雨后，田間泥濘，無法滿足大型植保機械作業(yè)要求。應用植保無人機可及時開展病蟲害防治作業(yè)，滿足各種植保機械作業(yè)要求。植保無人機系統(tǒng)構成如圖1所示。

圖1 植保無人機系統(tǒng)構成

玉米螟為玉米生長過程中較為常見的害蟲，在玉米喇叭口期危害較為嚴重。而這一時期，玉米長勢強，不適合在地面行走施藥。此時，應用植保無人機噴霧，可獲得85.8%～93.3%的防治效果，獲得77.8%～89.5%的蟲口減退率。無人機飛行高度與冠層頂部相距1.0 m時，與人工噴霧方式相比，植保無人機的防治效果、噴霧穿透性以及蟲口減退率效果更好。同時，植保無人機操作更加便捷，能夠精準施藥，主要是由于其飛行環(huán)節(jié)會產(chǎn)生氣流，能夠在葉片正反面均勻噴灑藥物，提升藥物穿透性，獲得良好的防治效果。

此外，在玉米田間化學除草中應用植保無人機，也可獲得良好的效果。通過無人機形成的氣流，可以提升藥物穿透力、附著力，同時還能加大附著面積，促進玉米對藥劑的吸收，提升15%～25%的防治效果。

2.2 水稻中植保無人機的應用

水稻是我國農(nóng)業(yè)中較為重要的糧食作物，水稻種植的土地較為分散?，F(xiàn)階段，水稻播種、插秧、收獲時，已廣泛實施機械化，有效提高了工作效率。然而，在水稻的化學防治方面，仍存在設備落后等情況，且采取人工防治的方式浪費了較多勞動力。當前，較多地區(qū)在水稻種植環(huán)節(jié)逐漸向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，注重藥械開發(fā)，也更加重視水稻的病蟲害防治[2]。

在水稻生長過程中，部分機械設備無法下田操作，而傳統(tǒng)人工噴施農(nóng)藥的方式勞動量較大，且水稻農(nóng)藥防治效果不佳，無法獲得較高的作業(yè)效率，噴灑環(huán)節(jié)也會對水稻產(chǎn)生傷害。因此，將植保無人機應用其中，通過精準的操作能夠獲得更好的病蟲害防治效果，且勞動強度低，藥物用量小，能夠有效滿足水稻病蟲害防治需要。

無人機施藥環(huán)節(jié)，需要將示蹤染料作為基礎，分析噴藥環(huán)節(jié)霧滴的沉積情況，從而明確水稻冠層無人機施藥霧滴的沉積分布規(guī)律。此環(huán)節(jié)能夠發(fā)現(xiàn)，無人機飛行高度、飛行速度與霧滴沉降量存在較為密切的聯(lián)系[3]。當飛行高度、速度提升時，霧滴沉降量會下降。噴灑環(huán)節(jié)會受較多的外界因素影響，此時需要重點分析作業(yè)參數(shù)對航空霧滴沉積分布情況的影響，并以此為基礎，提升噴施效率，保證藥液分配的合理性。航空噴霧環(huán)節(jié)，應重點設置水稻各個生長期的參數(shù)。水稻縱卷葉螟及水稻飛虱防治環(huán)節(jié)，將高度設置為3 m，能夠獲得更好的施藥效果。

相較于傳統(tǒng)擔架式噴霧機，植保無人機能夠獲得更好的試藥效果。同時，無人機具有較高的靈活性，在各種地形中均能良好適應，即便在丘陵地帶也可獲得良好的應用效果。進行水稻生長及病蟲害情況監(jiān)控時，無人機能夠借助機載遙感設備，測定水稻葉片全氮含量，從而為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術支持。

3 植保無人機技術的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 植保無人機技術發(fā)展現(xiàn)狀

植保無人機是一種專用于農(nóng)作物保護的無人駕駛飛機，主要的工作原理為通過地面遙控操作，噴灑藥物。相較于傳病蟲害防治方法，植保無人機存在較為明顯的優(yōu)勢。現(xiàn)階段，我國應用的最常見的農(nóng)業(yè)植保無人機為無人直升機，可有效應對我國地形復雜多變、存在多樣的農(nóng)業(yè)形式等問題。

當前我國在植保無人機研究方面仍處于發(fā)展階段，噴施部件以及施藥技術等方面仍有較大的完善空間。隨著農(nóng)村勞動力逐漸減少、土地流失速度逐漸加快，實施農(nóng)作物保護機械化勢在必行。此外，我國對于植保無人機的研究力度不斷增大，其在未來會得到不斷推廣、普及。

3.2 植保無人機技術存在的問題

植保人機在農(nóng)作物植保工作中有較大的應用優(yōu)勢，可以顯著提高農(nóng)作物植保工作效率，降低人工成本，但其應用過程中仍然面臨一些問題。

第一，政策扶持力度不足。新時期環(huán)境下，同傳統(tǒng)農(nóng)機相比，無人機成本較高，通常植保無人機售價在5～20萬元之間，不具備較強價格優(yōu)勢。當前，植保無人機扶持政策并不完善，政策扶持力度不足，導致無人機推廣應用受到阻礙。

第二，植保方案缺乏科學性。部分地區(qū)雖然在農(nóng)作物植保工作中引入了植保無人機，但是由于并未結合當?shù)貙嶋H科學制定農(nóng)作物植保方案，使得植保無人機的實際作用無法得到充分發(fā)揮，植保無人機工作效率不高。

第三，技術性能存在短板。由于植保無人機在我國發(fā)展時間相對較短，同發(fā)達國家相比，在植保無人機關鍵性能上仍存在較大的提升空間，在電池、控制系統(tǒng)等方面仍較為不足，影響植保無人機綜合效能的發(fā)揮。

第四，專業(yè)人員不足。我國植保無人機應用體系并不完善，存在嚴重的專業(yè)人員不足問題。當前的工作人員并未掌握足夠的植保無人機應用知識，存在失誤操作等不良情況，影響了植保無人機的推廣和應用。

第五，維修網(wǎng)點有待完善。近年來，我國農(nóng)作物植保工作中，植保無人機應用技術水平不斷提升，對植保無人機有了更高的需求量。然而，現(xiàn)階段，全國能夠進行售后維護服務的配套網(wǎng)點有待完善，數(shù)量較少，存在建設速度滯后的情況，同時服務網(wǎng)點存在維修人員數(shù)量少、基礎設施不完善等情況，未能很好地滿足植保無人機維修需求。植保無人機應用環(huán)節(jié)，還存在由于設備故障或操作不當導致的炸機情況。因此，相關部門應重點建設維修網(wǎng)點，不斷增加維修網(wǎng)點數(shù)量，從而為植保無人機購買人員提供維修保養(yǎng)服務，使植保無人機更加安全、可靠。

4 農(nóng)作物植保中植保無人機應用的優(yōu)化策略

4.1 加大政策扶持力度

第一，政府部門需要在農(nóng)用機械補貼名錄中，引入植保無人機，對于購置植保無人機的農(nóng)戶，給予其相應補貼，提升用戶購買積極性。

第二，對通過植保無人機開展植保服務的公司，應為其提供相應補貼，以促進植保無人機市場化發(fā)展。

第三，加大財政資金利用效率，統(tǒng)籌整合現(xiàn)有財政資金資源，積極推進農(nóng)作物病蟲害綜合防控示范區(qū)建設。

第四，針對農(nóng)作物種植，重點探索統(tǒng)防統(tǒng)治示范推廣機制，并構建完善的補貼機制，在農(nóng)村合作社、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務企業(yè)的帶動下，使小農(nóng)戶參與到農(nóng)作物統(tǒng)防統(tǒng)治中，逐步實現(xiàn)病蟲害全程統(tǒng)防統(tǒng)治與綠色防控的規(guī)模化實施、規(guī)范化作業(yè)[4]。

第五，政府部門根據(jù)現(xiàn)階段社會具體情況，制定出針對植保無人機、與實際相符的行業(yè)標準與技術規(guī)范，以此對植保無人機生產(chǎn)標準加以規(guī)范，有效促進植保無人機的應用與推廣。

第六，由于植保無人機為航空作業(yè)，涉及相應航空法律，為促進植保無人機的應用發(fā)展，需要出臺完善的農(nóng)用植保無人機法律法規(guī)，進一步規(guī)范植保無人機操作。

4.2 科學制訂植保方案

植保無人機屬于新興產(chǎn)品。在植保無人機研發(fā)環(huán)節(jié)，研發(fā)人員需要充分考慮對其應用的場所、要求，從而為廣大農(nóng)民農(nóng)作物耕種提供質(zhì)量保證，確保所應用的方案有理可循，提升農(nóng)作物種植質(zhì)量的同時，有效擴大種植范圍。

由于植保無人機應用的成本較高，且對操作人員的專業(yè)技術要求較高，應科學制訂植保方案。應嚴格根據(jù)使用地區(qū)實際情況及植保要求制定方案，并根據(jù)實際方案，科學應用植保無人機開展農(nóng)作物植保工作。一方面，規(guī)范植保無人機使用；另一方面，提升農(nóng)作物植保工作效率，充分發(fā)揮植保無人機的作用與價值。

4.3 加強植保無人機的性能研制

第一，重點應用大容量續(xù)航電池。植保無人機主要通過蓄電池滿足續(xù)航需求，因此植保無人機的工作效率直接受蓄電池最大工作時間的影響。因此，可借助蓄電池融合與性能提升的方式增強植保無人機應用性能及效果。

第二，優(yōu)化與完善植保無人機設計方案[5]。進一步優(yōu)化植保無人機結構設計方案，使植保無人機在使用環(huán)節(jié)具有較強的障礙物躲閃能力、自我保護能力，并且具有良好的自主飛行性能。注重無人機人工智能化研究，不斷提升植保無人機的使用性能。

第三，重點做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門指導管理工作。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)節(jié)逐漸向規(guī)范化、集約化方向邁進，對植保無人機的應用管理也逐漸向規(guī)范化方向邁進。因此，必須強化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門管理，使其能夠在政府功能的利用下，強化與無人機研制企業(yè)的合作與溝通，促進資金與技術資源良性互動，實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，從而有效提升藥液噴灑精準度。

4.4 加強專業(yè)人員培訓

操控人員是植保無人機的主要使用者，其專業(yè)能力水平會直接影響植保無人機使用效果、保養(yǎng)、維修質(zhì)量等。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展下，植保無人機應用已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的關鍵手段，對專業(yè)人才的需求量也逐漸提升。

因此，相關企業(yè)應做好專業(yè)人員培訓工作，提高操控人員植保無人機理論知識水平，并加強其實踐技能水平，使技術人員具有較強的操控能力，能夠在日常工作中進行植保無人機的保養(yǎng)維護與故障處理，從而高效應用植保無人機[6]。做好專業(yè)型人才隊伍建設工作，注重創(chuàng)新人才發(fā)展。

4.5 構建專業(yè)服務網(wǎng)點

若想進一步提升植保無人機應用效果，相關企業(yè)應將植保無人機維修服務網(wǎng)點建設工作放在重要位置，不斷擴大整體規(guī)模，增加植保無人機維修服務網(wǎng)點數(shù)量，并配置足夠的專業(yè)維修人員。同時，還應使維修網(wǎng)點工作人員具有較強的專業(yè)水平及職業(yè)素養(yǎng)，在工作中能夠對植保無人機進行科學維修。此外，應通過引入先進的配置，使植保無人機在農(nóng)作物植保工作中更加穩(wěn)定、安全，為植保無人機應用提供支持。

4.6 注重工作安全

由于植保無人機承裝的藥液濃度較高，藥液噴灑的固有軌跡會受到風向、濕度及天氣等不確定自然因素的影響，無論是人體還是機械設備均會面臨藥液灼傷的危險。因此，植保無人機操作人員需要加以注意，操控植保無人機時，需要佩戴安全帽、防護服等基本裝備，將植保作業(yè)可能造成的損失降至最低，保障植保無人機操控人員安全[7]。

4.6 加大數(shù)量投入

農(nóng)業(yè)經(jīng)營者應進一步加大投入數(shù)量，從而使植保無人機實現(xiàn)對農(nóng)作物病蟲害的有效防護。植保無人機制造方，若想加大植保無人機的數(shù)量投入，應將關注點放在無人機生產(chǎn)成本降低上，通過積極引入先進的技術，優(yōu)先使用本土無人機技術，并在無線定位等技術應用下，最大程度上降低植保無人機制造成本，并保證無人機質(zhì)量，從而降低農(nóng)業(yè)經(jīng)營者的經(jīng)濟壓力[8]。政府部門應注重植保無人機技術，強化財政補貼，保證農(nóng)業(yè)經(jīng)營者可以加大植保無人機投入數(shù)量，并通過補貼方式，使政府與農(nóng)作物經(jīng)營者形成良好的關系，促進植保無人機發(fā)展的同時，增多農(nóng)作物植保工作中植保無人機的應用數(shù)量。

5 結束語

植保無人機在農(nóng)作物植保工作中發(fā)揮著重要作用，有助于促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，因此，應在農(nóng)作物植保工作中強化植保無人機技術的應用。當前植保無人機發(fā)展中仍面臨一些問題，需要通過加大政策扶持力度，科學制定植保方案，加強性能研制和對專業(yè)人員的培訓等方式，提升植保無人機使用效果，促進農(nóng)作物植保工作高質(zhì)量開展。