植保无人机在现代智慧农业建设中的应用研究

李伟伟

（威县农业农村局，河北 威县 054700）

越来越多的调查表明，无人机技术在农业生产中的应用越来越广泛。无人机技术的应用给农业生产者带来了极大的便利。它不仅减轻了农业生产者的负担，提高了工作效率，而且播种作物非常均匀，提高了作物的产量。无人机技术对农业生产者的作用越来越明显，但无人机技术在应用中仍存在一些问题。我们要积极发现这些问题，并寻找解决办法。

1 国内外无人机发展现状

1.1 无人机在国外的发展现状

目前，美国是全球无人机技术的领先国家，以色列是无人机的主要出口国。俄罗斯、英国、法国、德国等国无人机技术发展迅速。印度等国主要依靠国外进口，自主研发实力相对薄弱。近几年，美国在无人机创新方面取得重要突破，实现了无人机大规模商用。

1.2 无人机在中国的发展现状

中国的无人机研究起步较晚。上世纪70年代，中国开始自主研发无人侦察机。改革开放后，在民用领域进行可行性探索。目前，国家也十分重视农业植保无人机的发展。在土地流转背景下，我国农业产业模式正在向大面积集约化转变，为了保证产量，农药用量不断增加。传统的人工喷洒农药防治作物病虫害已不能满足现代农业发展的要求，人工成本大大增加；农机喷施农药受地域条件限制，苗木破坏率过高，农药浪费严重。因此，随着土地的大规模流转，工业化生产中逐渐出现对高载药无人机的需求。近年来，随着农业植保无人机在农业生产中的应用前景日益广阔，我国智能农业经济发展进入了一个新的阶段，有效弥补了传统植保技术在农业中的不足。利用农业植保无人机进行精准施药施肥在农业产业化发展中显得尤为重要。

2 无人机在农业中的应用

2.1 农田喷药

无人机在农业生产中应用最广泛的是喷洒有利于植物生长的药物。与传统农业生产相比，无人值守和应用具有定时量化、操作准确、省时省力、方便快捷、智能化、环保高效等特点。它为农业生产者节省了大量的时间成本和劳动力成本。无人机已在全国各地，特别是东北平原地区用于喷药，无人机技术得到了农业生产者的一致肯定。

2.2 农田信息数据监测

无人机监测具有范围广、能力强、准确率高等优点，这些是农业生产者无法做到的。在信息和数据监控方面，无人机主要监控病虫害、灌溉浇水、作物生长、作物种植等问题。了解作物是否有病虫害、水土流失是否严重，是一项需要大量人力物力的工作。而无人机利用空间信息技术和遥感技术拍摄大面积农田航拍照片，从航拍视频和航拍图片中获取相关数据，确定土地的干湿度是否合格。这样，农业生产者就可以发现农田存在的问题，然后用正确的措施快速、及时地解决这些问题。

2.3 减少农药污染

在传统喷洒药物的过程中，经常出现污染周围非耕地地区的现象。由于无人机操作准确、精细，可以减少农药的扩散程度及其对周边地区的影响，保护环境。

2.4 操作区域广阔

我国的地形环境非常复杂，有些地区山地多，往往需要依靠原始的人力来完成耕种、播种、病虫害防治和收获。无人机可以打破地形的限制，在这些地域进行专业运作。对于农业生产者来说，这不仅减轻了他们的负担，而且使他们的种植更加科学和智能。

2.5 受影响地区保险调查

在农作物成长的过程中，不可避免地会遭受病虫害、寒潮、洪水、干旱等各种各样的灾害。对于种植面积较小的农业生产者，调查其受影响的面积并不困难。然而，对于大面积的农作物种植户来说，调查受影响的区域并不容易。为了更有效地测量受灾区域，农业保险公司将无人机技术应用到调查中。无人机具有响应及时准确、高分辨率图像技术和高精度定位功能等特点，这些特点可以使农业保险公司在调查受灾地区时更加方便、快捷和准确，提高受灾调查的效率，并大大节约工作成本。

3 无人机技术在农业植保中的应用优势

无人机技术是满足农业、工业等生产活动的一项现代技术，而植保是现代农业发展中实现作物高产优质目标的关键。因此，将无人机技术与农业植保相结合，将有效促进农业产业的发展。

3.1 工作效率高

无人机技术是目前先进的现代技术之一。其内部结构精密，材料先进，综合性能优异。在速度方面，与传统农机装备相比，无人机在工作中不受地质条件等因素的限制，实际喷药时可达到9 hm/h以上，明显优于传统机械。

3.2 运作效果突出

传统的人工施药技术主观性强，易受外界因素影响，造成施药不均匀。植保无人机在GPS、GIS等技术的支持下，可以自动扫描农药喷洒区域，判断是否需要喷洒。植保无人机的作业效果突出，可以保证农作物受到均匀喷洒，从而有效控制病虫害和杂草的发生。

3.3 工作成本低

在农药喷洒期间，人工操作需要投入大量的劳动力，成本支出较高。由于速度快的优点，植保无人机可以在最短的时间内完成大规模的农药喷洒，同时可以节约90%以上的水资源，实现成本的节约。

3.4 操作简单

与传统的农业机械装备相比，植保无人机体积小，操作方式简单，相关人员可以快速掌握无人机的操作技能。

3.5 减少人体伤害

与传统的人工喷洒药剂相比，植保无人机在实际工作中可以实现远程控制，自行喷洒药剂。因此，工作人员可以站在安全范围内，远离农药，避免化学品对人体的危害。

3.6 提高药剂渗透力

植保无人机可以有效提高药剂喷洒过程中的药剂雾化效果，从而有效控制药剂对农作物的覆盖，避免药剂过量造成的农药污染。可以看出，无人机技术具有高速、高效的特点，其应用在很大程度上可以改善药物渗透、提高作物产量和质量。

3.7 确定出苗率和作物密度

出苗率和作物栽培密度直接影响农业植保效果。因此，为了及时掌握出苗率和作物栽培密度，应加强植物保护无人机的应用，通过植保无人机动态监控种植基地。在利用植保无人机识别出苗率和作物密度的过程中，监测时间应明确，栽培基地内的作物应分别测量。工作人员需要对无人机采集的数据和图像进行收集、整合和分析，通过专业的计算手段获得当前作物的出苗率和密度，并与标准参数进行比较，然后进行后续的植保措施。

3.8 测试并记录作物的生长情况

在作物生长过程中，由于人为因素和自然因素等不可控因素，会出现一系列的生长问题。基于此，为了有效保证农业植保工作的有效性，需要利用植保无人机对农作物的生长环节进行检测和记录。具体措施如下：首先，利用植保无人机检测栽培基地内杂草覆盖情况，根据监测结果对栽培基地内杂草进行处理，保证土壤肥力，为作物生长提供充足的养分。其次，利用植保无人机监测种植基地内作物的状态，从而判断作物是否处于缺水状态，然后根据作物的实际情况对作物进行灌溉。植物保护措施的使用可以保证作物在生长过程中科学控制浇水，可以有效保证作物的需水量。最后，利用植保无人机对栽培基地作物的成熟期进行监测，从而预测作物的最佳采摘期，避免作物过熟，影响作物产量和品质。

4 无人机技术在农业植保应用中存在的问题

虽然无人机技术在农业生产中应用广泛，并取得了良好的效果，但仍存在一些不可避免的问题。

4.1 自身限制

虽然无人机技术水平在农业生产中不断提高，但无人机在使用过程中会受到自身限制，不利于农业生产活动。虽然无人机操作方便灵活，但无人机本身的体积太小，能够承受的重量非常有限，而且无人机的电池耗电非常快，充电非常慢。此外，与普通无人机相比，用于农业生产活动的无人机的功能不太完善。在复杂的农业生产区，如果操作稍有不慎，无人机可能被损坏甚至摧毁。

4.2 专业人员不足

目前，无人机的采购者主要是农场和一些大面积的种植者，没有大规模的采购群体。购买无人机的农业生产者很难对无人机的使用进行集中培训，影响了无人机在农业生产活动中的应用。

4.3 缺乏集中的无人机维修站

由于无人机容易出现一些设备问题，需要专业人员进行维护。但是，由于购买无人机的人群分散，很难为每个人安排集中的维修点。这样一来，一旦无人机出现问题，买家无法对无人机进行维修，这就会降低他们对无人机的购买欲望。

5 农业植物保护中无人机应用问题的解决策略

在未来，无人机农业植保产业还需要进一步优化完善、转型升级，需要结合不同地区的实际情况，进一步建立更加科学可行的产业发展战略和发展模式，从而有效减少环境污染，确保作物产量和质量的有效提高，进而为我国农业产业稳定有序发展提供保障。

5.1 加大研发力度，推动无人机设备和专用部件的研发创新

在未来的发展过程中，需要加大研发力度，促进无人机种类的完善，不断对其进行细化、量化和优化，也要不断加强无人机相关产业链产品的开发；需要进一步优化相应技术喷雾系统的功能，并实现各种技术的有效整合和优化，从而实现优势互补的效果；还需要学习国外先进的经验和技术，结合我国的实际情况不断改进，逐步深化和内化，进而发展出更高效的、节能环保、航空专用的喷嘴检测与控制系统等相关技术。

5.2 进一步深入研究和探索无人机空中施药技术

在农业植保过程中，关注农药的使用也是一项重要内容。在产业发展过程中，有必要深入研究无人机空中施药技术的相关内容，加强相应的理论计算、实验研究、数值分析等内容的研究，从而进一步明确无人机气流场和雾流场的形成和分布规律；进一步明确无人机的工作参数，重点分析其对应用效果的影响，并对其进行有效处理；应充分考虑雾化性能和相关喷嘴类型对空中无人机雾化性能和喷雾效果的影响。在此基础上，建立对应不同环境的航空精密植保模型，提高无人机保质保量的效果。

5.3 制定无人机喷涂技术规范

在无人机农业植保的发展过程中，要严格规范各项喷洒技术，重点优化和完善各项指标和制度，为各项工作提供规范性的指南。在制定相关标准规范的过程中，可以参考国外的植保技术和喷药指标，并结合我国的实际情况进行有针对性的改进。同时，还应注意对相关操作人员的培训和考核，使相关人员能够充分掌握无人机的操作指南和相关要求、落实各项技术要点，确保相关人员按照规范操作，全面掌握整个植保过程和应用过程，掌握各种安全隐患并进行有效处理，从而为各项工作的有序推进和植保效率的提高奠定基础。

6 结束语

从以上分析可以看出，无人机装备及相关技术在我国农业植保过程中得到了越来越广泛的应用，并展现出优质高效的植保效果。同时，我们也应该注意到，在我国农业植保无人机的应用中还存在一些问题。对此，我们应该探索问题产生的根本原因，并对相关问题进行处理和解决，从而促进无人机行业的高质量发展，最终实现更加显著的农业效益。