農(nóng)業(yè)植保中小型無人機(jī)的運(yùn)用對策

翟元清 楊國慶

(上海躍進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司，上海 202171)

1 上海小型無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保中的應(yīng)用現(xiàn)狀與優(yōu)勢

1.1 上海小型無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保中的應(yīng)用現(xiàn)狀

無人機(jī)小型化是目前農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域中無人機(jī)發(fā)展的主要趨勢，近年來也取得了一定的進(jìn)步和發(fā)展。但從整體上看，小型無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域中的應(yīng)用還存在著許多的問題和不足，導(dǎo)致無人機(jī)飛行過程中追擊、撞擊等事故時有發(fā)生。另外，上海3/4面積為山地丘陵地勢，地勢的高低起伏對無人機(jī)的定位測距技術(shù)提出了更高的要求，增加了植物保護(hù)機(jī)械化作業(yè)的難度。

1.2 小型無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保中的應(yīng)用現(xiàn)狀與優(yōu)勢

在水利部門進(jìn)行開展水利管理工作中，各級部門負(fù)責(zé)區(qū)域相對較廣，尤其是在河段眾多、地形復(fù)雜、交通不便的區(qū)域，進(jìn)而提升了相關(guān)部門的管理工作難度，如果仍依照以往傳統(tǒng)方法管理進(jìn)行，不僅工作效率低周期長、而且存在很大安全隱患。發(fā)揮無人機(jī)具有維護(hù)成本低、安全性較高、高精度等優(yōu)勢，在水利管理工作過程中能夠快速到達(dá)勘測區(qū)域進(jìn)行圖像采集，可以實(shí)現(xiàn)大比例尺遙感產(chǎn)品、三維建模和其他應(yīng)用的需求，可以有效地提高水利管理的整體效率并提高工作質(zhì)量。

1.2.1 成本低

傳統(tǒng)的測繪技術(shù)在地形復(fù)雜、氣候惡劣的環(huán)境中，經(jīng)常需要投入大量的人員、時間、金錢，而無人機(jī)體形小、購置成本、維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的遙感衛(wèi)星和載人飛機(jī)。

1.2.2 安全性較高

通常情況中，在野外的復(fù)雜環(huán)境條件下，水庫、山林、峽谷、險灘等具有一定的危險性，對外業(yè)工作人員造成安全威脅，而無人機(jī)通常不受起降場地、地形等條件的影響，并且飛行作業(yè)范圍大，能夠進(jìn)入高危地區(qū)，可避免作業(yè)人員的涉險，極大的保障了作業(yè)人員的人身安全。

1.2.3 精度較高

以無人機(jī)為飛行平臺，搭載可見光傳感器、激光雷達(dá)等遙感設(shè)備可以快速獲取高分辨率、高精度的地面信息。無人機(jī)與GPS差分定位技術(shù)相結(jié)合，無人機(jī)任務(wù)執(zhí)行的低空高度一般在50～1000m左右，符合航攝測量標(biāo)準(zhǔn)，其精度可達(dá)厘米級，這樣就可以有效地保證遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

1.2.4 操作靈活，方便快捷

目前無人機(jī)具有小巧輕便、集成度高、智能化、操作簡便、起降場地限制少等獨(dú)特優(yōu)勢，無人機(jī)可以通過地面站航跡規(guī)劃系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確迅速地到達(dá)勘測區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并且能在河流、森林、山地等多種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中正常飛行，不受現(xiàn)場條件的限制，在突發(fā)災(zāi)害事件中，快速了解現(xiàn)場情況，提高了工作效率。

2 小型無人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保應(yīng)用中存在的問題

2.1 專業(yè)化技術(shù)有待提高

專業(yè)化技術(shù)還不夠高。用戶一般無法直接上手操作，一般都需要對用戶展開定期的專業(yè)培訓(xùn)，使其了解工作原理和操作方法。由于用戶不具備相關(guān)的專業(yè)技能，導(dǎo)致使用過程中對于一些無人機(jī)的飛行參數(shù)，如飛行高度、飛行邊界等設(shè)置不當(dāng)，大大降低了無人機(jī)的使用效率。

2.2 技術(shù)不成熟

但從整體來看，目前小型無人機(jī)仍無法完全滿足上海市各種地形的農(nóng)業(yè)植保需求。其中無人機(jī)農(nóng)藥噴灑高度以及噴灑作業(yè)邊界一直是一個比較難以克服的技術(shù)問題。如何在無人機(jī)飛行高度，搭載化學(xué)藥劑重量以及一次飛行范圍之間取得最佳平衡，提高無人機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性及環(huán)保性，都是目前急需解決的技術(shù)問題。

2.3 后期維護(hù)體系不健全

目前在上海市農(nóng)業(yè)植保中應(yīng)用無人機(jī)的主要用戶是大農(nóng)戶、家庭農(nóng)場、合作社和農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化防治服務(wù)企業(yè)。這些用戶一般無法進(jìn)行自主維修，而現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家無人機(jī)維修網(wǎng)點(diǎn)都普遍離農(nóng)田較遠(yuǎn)，造成了維修的極大不便。

3 無人直升機(jī)激光傳感探測系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 小型無人機(jī)噴霧平臺及工作參數(shù)設(shè)定

無人機(jī)上的農(nóng)藥噴霧平臺的參數(shù)主要是對無人機(jī)噴霧平臺的噴霧速度、霧化程度以及噴霧范圍等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。小型無人機(jī)的噴霧平臺及工作參數(shù)的設(shè)定需要根據(jù)無人機(jī)的具體型號來設(shè)定。如，CD-10型植保無人直升機(jī)平臺主要參數(shù)數(shù)值備注最大載重13.5kg；飛行高度1～30m；飛行速度1～8m/s；單次起飛重量35kg；炭纖維主旋翼直徑2100mm；最大總質(zhì)量飛機(jī)尺寸(長/寬/高)2630/550/710mm。通過試驗(yàn)研究表明，無人機(jī)噴灑農(nóng)藥的高度和噴灑作業(yè)的參數(shù)需要根據(jù)農(nóng)業(yè)植保作物的密度和對象來決定。

3.2 關(guān)注無人直升機(jī)飛行高度的管理

無人機(jī)的飛行一般都是根據(jù)預(yù)定設(shè)置好的參數(shù)在一定的高度進(jìn)行自主的起飛和降落。無人機(jī)的飛行高度對農(nóng)藥的噴灑效果具有十分重要的影響。無人機(jī)的飛行高度是相對于標(biāo)準(zhǔn)氣壓面而言的，大致上可分為絕對高度、相對高度、真實(shí)高度3種類型。

3.3 無人直升機(jī)噴霧探測系統(tǒng)的運(yùn)用

對于無人噴灑飛機(jī)的探測系統(tǒng)而言，其飛行探測的高度根據(jù)高度測量方法的不同取值不同，不同的方法有不同的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，在一般的無人機(jī)中只有激光高度測量可準(zhǔn)確探測出飛機(jī)和植物頂部的相對高度。

4 結(jié)語

綜上所述，在農(nóng)業(yè)植保中無人機(jī)噴霧的作業(yè)平臺采用單點(diǎn)激光傳感器，以及飛機(jī)作業(yè)高度1～5m最為合適，可保證農(nóng)藥的噴灑效果，工作效率最佳。