基于无人飞机施药技术的农业植物保护方法

在现代农业产过程中，农药应用已经成为了重要部分，在提高农产品产量及质量方面发挥着重要作用。但是，随着对施药作业效率需求的不断提高，如何在达到施药目标的前提下，实现对农业植物的有效保护成为了备受关注的问题之一。受环境条件约束，以植物保护为核心的产品用量开始受到限制，在这一背景下，无人机施药技术被广泛应用。结合实际的气象条件，合理控制雾滴大小，可以有效提高药液在靶标上的覆盖效果，为其后期附着与吸收提供良好基础。无人机施药技术可以减少农药施用量，表现出了较强的适应性。与传统施药方式相比，无人机施药效率更高，施药效果更稳定。有利于实现规模化农业生产，降低相关成本投入，系统化控制药剂使用量。

为此，本文提出基于无人飞机施药技术的农业植物保护方法研究，分析无人机施药雾滴沉积和飘移影响，并在此基础上结合温度、风向、风速、湿度等客观气象因素，实现了对农业植物的有效保护。以面积为8 hm麦田为研究对象，分析其防治需求及相关药剂选择，按照实际需要及施药面积对其进行稀释配比，设置宽度为10 m的边际，避免药剂对周围环境产生影响。将农田划分为12个不同的作业区块，利用Freeman-2000型单旋翼植保无人飞机按区块进行施药，飞行速度为30 m/min，对应流量大小为4 L/min。并针对农田特殊地形对无人机喷施方法进行个性化设计。分析喷施后的农田病害情况，12个区块中花黑麦草、节节麦和野燕麦比例均值分别为0.91%，0.33%和0.87%，可实现对植物的有效保护。通过本文的研究，以期为相关农业活动提供参考，助力农业发展。

1 农田概况

本文以某麦田为研究对象，总面积为8 hm。麦田风速为2.0～3.5 m/s，环境温度为26～32°C，相对湿度为46.6%～52.0%。受季节性气候影响，多花黑麦草、节节麦和野燕麦是影响麦田作物生长的重要因素。因此，需合理施用药物对其进行防治。在此基础上，选择炔草酯可湿性粉剂，浓度为15%；精噁唑禾草灵水乳剂，浓度为6.9%，磺酰脲类除草剂甲基二磺隆，浓度为3.0%，具有表面活性剂分子的烷基乙基磺酸盐，浓度为24.0%。

2 无人飞机施药技术要点

2.1 药剂配置

本文首先按照药剂选择结果，结合实际使用标准对其进行配置，具体配置方案如表1所示。通过施药总面积与单位面积各类药物施用量相乘，计算各类药物使用总量，通过计算可以得出，4种药剂使用总量分别为3.6、7.2、3.6、7.2 L。通过药剂稀释配比用水总量和各类药物配置比例相乘，获取各类药剂稀释所需水量，通过计算得出4类药物稀释所需水量均为2 400 L。配置喷施药剂。

表1 药剂配置方案

2.2 作业区块划分

由于需要进行施药的面积相对较大，因此，为了保障不会对周围环境造成影响，本文对作业区块划分时设计了10 m的边际范围，在此基础上，对起落位置设置以洁净水源储备情况为标准。最终设置作业区块划分结果如图1所示。将待施药的农田划分为12个不同的区块，并将其作为无人机施药技术实施基础。

图1 作业区块划分结果

2.3 无人飞机施药过程

在实施无人机施药技术时，使用装置为Freeman-2000型单旋翼植保无人飞机。作为一种具有高精度参数控制效果的喷雾机具，结构主要包括200L矩形药箱、液泵、喷杆、软管及喷头。其中，喷头型号为Tee Jet110-015，按照垂直于无人飞机轴的喷杆的方式，等间距朝下布设，对应间距大小为50 cm，喷头数量共计9个。喷洒作业期间风速为2 m/s，并不会对药剂雾滴产生明显的漂移影响，无人机飞行高度3 m，最大高度不超过3.5 m，最小高度不低于2.5 m。保障药剂雾滴均匀分布在作物表面，不会出现明显的沉积情况。其次，设置无人机飞行速度，结合其实际输出流量，考虑施药效率等综合因素，飞行速度为30 m/min，对应流量大小为4 L/min。需要注意的是，无人机在飞行期间的稳定性主要取决于操控端，但是实际环境因素也会对其产生一定影响，本文为无人机设计了具体的作业路线，将其作为进行自主飞行喷雾作业的基础，避免人工操作精度较低等问题，实现多机同时运行，提高施药效率，在最佳时段完成对目标地块的处理。农田中特殊地块处理。考虑到飞行喷雾作业自身飞行速度带来的漂移作用，在进行边际施药作业时，先按照20 m/min的飞行速度对地块边界进行匀速平行喷洒，此时运行喷头数量由9个调整为中间位置的5个，提高喷洒范围精度。其次，调节无人机喷洒参数，本文设置其与作物之间的距离为2 m，对应流量值为3 L/min。为了避免对邻近作业区块作物造成二次喷施，本文采用匀速闭环喷洒的方式。在喷施过程中，部分作业区块地形结构表现出了明显的丘陵特征，此时转为手动控制对无人机进行操控，避免自动仿地飞行模式下由于坡度变化引起喷洒高度波动。

3 技术应用效果分析

在上述基础上，对基于无人飞机施药技术的农业植物保护方法使用效果进行分析。在农田中随机采集了12个大小为5 m的数据采集块，统计其中多花黑麦草、节节麦和野燕麦比例，其结果如表2所示。从表2中可以看出，基于无人飞机施药技术的农业植物保护方法对麦田进行处理后，多花黑麦草、节节麦和野燕麦比例得到了有效控制。其中，在12个采集点中，多花黑麦草最大比例为1.45%，最小值仅为0.57%，节节麦最大比例为0.45%，最小值仅为0.24%，野燕麦最大比例为1.11%，最小值仅为0.67%，12个采集点中，多花黑麦草、节节麦和野燕麦比例合计均在11%以内，且均值均在1%以内，节节麦比例均值仅为0.33%。结果表明，本文提出的方法可以实现对农业植物的有效保护。

表2 农业植物保护效果统计表

农业植物保护效果关系到作物产量和质量。在作物种植逐渐规模化背景下，针对该问题进行研究具有十分重要的现实意义。本文提出基于无人飞机施药技术的农业植物保护方法，提高了对相关病害的防治效果，起到了良好的农业植物保护效果。