农业植保中小型无人机的运用对策

翟元清 杨国庆

(上海跃进现代农业有限公司，上海 202171)

1 上海小型无人机在农业植保中的应用现状与优势

1.1 上海小型无人机在农业植保中的应用现状

无人机小型化是目前农业植保领域中无人机发展的主要趋势，近年来也取得了一定的进步和发展。但从整体上看，小型无人机在农业植保领域中的应用还存在着许多的问题和不足，导致无人机飞行过程中追击、撞击等事故时有发生。另外，上海3/4面积为山地丘陵地势，地势的高低起伏对无人机的定位测距技术提出了更高的要求，增加了植物保护机械化作业的难度。

1.2 小型无人机在农业植保中的应用现状与优势

在水利部门进行开展水利管理工作中，各级部门负责区域相对较广，尤其是在河段众多、地形复杂、交通不便的区域，进而提升了相关部门的管理工作难度，如果仍依照以往传统方法管理进行，不仅工作效率低周期长、而且存在很大安全隐患。发挥无人机具有维护成本低、安全性较高、高精度等优势，在水利管理工作过程中能够快速到达勘测区域进行图像采集，可以实现大比例尺遥感产品、三维建模和其他应用的需求，可以有效地提高水利管理的整体效率并提高工作质量。

1.2.1 成本低

传统的测绘技术在地形复杂、气候恶劣的环境中，经常需要投入大量的人员、时间、金钱，而无人机体形小、购置成本、维护成本远远低于传统的遥感卫星和载人飞机。

1.2.2 安全性较高

通常情况中，在野外的复杂环境条件下，水库、山林、峡谷、险滩等具有一定的危险性，对外业工作人员造成安全威胁，而无人机通常不受起降场地、地形等条件的影响，并且飞行作业范围大，能够进入高危地区，可避免作业人员的涉险，极大的保障了作业人员的人身安全。

1.2.3 精度较高

以无人机为飞行平台，搭载可见光传感器、激光雷达等遥感设备可以快速获取高分辨率、高精度的地面信息。无人机与GPS差分定位技术相结合，无人机任务执行的低空高度一般在50～1000m左右，符合航摄测量标准，其精度可达厘米级，这样就可以有效地保证遥感数据的准确性和科学性。

1.2.4 操作灵活，方便快捷

目前无人机具有小巧轻便、集成度高、智能化、操作简便、起降场地限制少等独特优势，无人机可以通过地面站航迹规划系统能够准确迅速地到达勘测区域进行数据的采集，并且能在河流、森林、山地等多种复杂地质环境中正常飞行，不受现场条件的限制，在突发灾害事件中，快速了解现场情况，提高了工作效率。

2 小型无人机在农业植保应用中存在的问题

2.1 专业化技术有待提高

专业化技术还不够高。用户一般无法直接上手操作，一般都需要对用户展开定期的专业培训，使其了解工作原理和操作方法。由于用户不具备相关的专业技能，导致使用过程中对于一些无人机的飞行参数，如飞行高度、飞行边界等设置不当，大大降低了无人机的使用效率。

2.2 技术不成熟

但从整体来看，目前小型无人机仍无法完全满足上海市各种地形的农业植保需求。其中无人机农药喷洒高度以及喷洒作业边界一直是一个比较难以克服的技术问题。如何在无人机飞行高度，搭载化学药剂重量以及一次飞行范围之间取得最佳平衡，提高无人机的经济性、安全性及环保性，都是目前急需解决的技术问题。

2.3 后期维护体系不健全

目前在上海市农业植保中应用无人机的主要用户是大农户、家庭农场、合作社和农作物病虫害专业化防治服务企业。这些用户一般无法进行自主维修，而现有的生产厂家无人机维修网点都普遍离农田较远，造成了维修的极大不便。

3 无人直升机激光传感探测系统构建

3.1 小型无人机喷雾平台及工作参数设定

无人机上的农药喷雾平台的参数主要是对无人机喷雾平台的喷雾速度、雾化程度以及喷雾范围等参数进行设定。小型无人机的喷雾平台及工作参数的设定需要根据无人机的具体型号来设定。如，CD-10型植保无人直升机平台主要参数数值备注最大载重13.5kg；飞行高度1～30m；飞行速度1～8m/s；单次起飞重量35kg；炭纤维主旋翼直径2100mm；最大总质量飞机尺寸(长/宽/高)2630/550/710mm。通过试验研究表明，无人机喷洒农药的高度和喷洒作业的参数需要根据农业植保作物的密度和对象来决定。

3.2 关注无人直升机飞行高度的管理

无人机的飞行一般都是根据预定设置好的参数在一定的高度进行自主的起飞和降落。无人机的飞行高度对农药的喷洒效果具有十分重要的影响。无人机的飞行高度是相对于标准气压面而言的，大致上可分为绝对高度、相对高度、真实高度3种类型。

3.3 无人直升机喷雾探测系统的运用

对于无人喷洒飞机的探测系统而言，其飞行探测的高度根据高度测量方法的不同取值不同，不同的方法有不同的应用范围和优缺点。可以发现，在一般的无人机中只有激光高度测量可准确探测出飞机和植物顶部的相对高度。

4 结语

综上所述，在农业植保中无人机喷雾的作业平台采用单点激光传感器，以及飞机作业高度1～5m最为合适，可保证农药的喷洒效果，工作效率最佳。