無人機撒播技術在農業中的應用綜述

鹿紅麗

摘 要：農業現代化發展對于農業信息化、機械化、自動化的要求不斷提升。為了提升農業產量、實現農業可持續發展，農業航空應運而生。本文通過分析農業航空中無人機撒播技術的實際應用，研究當前無人機進行精準撒播工作的核心技術，為今后農業撒播的現代化發展提供方向，提升農業管理的優越性和可行性。

關鍵詞：無人機;撒播技術;農業航空

我國是農業大國，有大約12億平方公頃的土地。因此，農業種植工作從人工化轉向機械化、自動化勢在必行。精準農業航空以及無人機的發展，促使農用無人機的誕生。當前，大部分農用無人機主要應用于植物保護方面，在農業生產管理方面具有科學性和可行性，加快了國家農業的現代化管理進程。

1? ?農業生產作業中無人機撒播應用機制

1.1? ?機體

機體屬于物料撒播作業裝置的主要載體，貫穿在整個無人機撒播工作體系中。當前我國主要的農用無人機分為多旋翼無人機與單旋翼無人機。其中，多旋翼無人機包含四、六、八旋翼，主要以電力作為動力源。單旋翼無人機中燃油機是動力系統，具有極強的載重和續航能力。例如，日本雅馬哈公司生產的Fazer系列無人機。此外，有專家設計出專門播撒顆粒劑的單旋翼無人機，通過在機身兩端安置物料桶，經由送料管將相關顆粒劑運輸至轉盤再均勻灑出，與無人機的直線運動相配合，使物料播撒得更加均勻。多旋翼無人機的優點在于維護簡單，穩定性強，操作簡便。缺點是抗風性差、載重能力和續航能力弱。

1.2? ?物料種類

無人機撒播工作體系中，物料撒播的種類是工作開展的基礎。由于撒播無人機物料箱中空間有限，因此，該裝置對于物料的大小和直徑均有要求。假若顆粒物直徑太大，應考慮無人機物料箱的容量和載重，判斷是否適合進行撒播。例如，在飛播造林工作中，經常會進行松樹種子的撒播。如果利用無人進行撒播，因為種子直徑太大，無法將其大量存儲在物料箱中。因此撒播松樹種子時不適宜大規模開展。如果需要撒播的物料直徑較小，類似于粉末狀，受無人機壓風場的影響，這些粉末會到處飄散，無法控制撒播工作。

1.3? ?撒播裝置

撒播裝置是無人機撒播工作體系中的核心裝置，直接涉及到撒播質量。當前，農用撒播無人機在裝置上，主要分為氣力式和離心式。部分無人機播撒裝置利用離心圓盤，通過單片機控制第一電機帶動圓盤進行旋轉，第二電機負責控制出料口閘門的大小，保證撒播工作中出料口的實際流量可以實現按需分配[1]。

2? ?農業生產作業中具體無人機撒播技術的應用分析

2.1? ?撒播水稻種

水稻田無人機播種是農業航空領域的全新技術應用。華南農業大學的科研人員在2014年于廣州市科學實驗基地開展無人機撒播實驗，該實驗通過利用科研人員自主設計的撒播機載裝置進行水稻種的撒播?？蒲腥藛T選擇三個采樣點用于測產，主要測量有效穗數和水稻株數，測量結果顯示，每0.09hm2的農田在305s內就可以實現水稻種的全部撒播工作。通過撒播操作健康生長的水稻田平均產量是7705.5kg/hm2，有效穗數的平均值為321個每平方公頃，穴數平均值為38穴每平方米，說明利用無人機進行水稻種的撒播工作中具有應用前景。葡萄牙某大學科研人員將無人機與攝影裝置、播種裝置充分結合。日本廣島農業通過六軸無人機開展種子撒播實驗，可以在10min內將12Kg的種子全部撒播完成。地面機械播種則需要大約60min才可完成，而人工播種時間更長。因此，撒播無人機的應用可以節約人力和時間成本。

2.2? ?飛播造林

飛播造林技術發展歷史悠久，通過無人機開展飛播造林工作可以科學的把控播撒的流量，提升無人機播撒物料時的均勻度和精準度，減少人工造林的成本。Biocarbon Engineering公司研制出無人機植樹系統，可以充分將無人機技術、遙感技術、機器智能技術充分結合。此植樹系統主要由六個無人機構成，只需要一位技術人員即可進行操作。利用視覺技術和定位系統確定區域3D地圖，接著收集、分析數據，在地圖中劃定種植區域。在確定好種植范圍之后，通過“空氣壓縮”的方法將撒播的種子射到土壤中，最終實現精準種植。

2.3? ?撒播顆粒飼料

撒播顆粒飼料是撒播無人機的另一大應用領域。當前，在山地養殖場或者魚塘等區域大部分投食工作均需要人力工作實現，工作人員的勞動強度較大。利用撒播無人機進行飼料投食之后，可以極大地減輕了工作人員的工作量。例如，在魚塘、農田、雞鴨養殖場這種大型農場中，只需一臺撒播無人機就可以實現施肥、播種、投食一體化，確保農業資源的有效利用。

2.4? ?物料撒播均勻度分析

物料撒播的均勻度是農業無人機撒播工作的關鍵因素，關系到撒播工作的效果。相關技術人員設計和優化了氣力式無人機中的撒播裝置，在田地中設置多種采集點，通過相關數據的分析、收集發現：最佳錐角是130°時導流通道角度最佳，同時撒播的均勻性的標準差是0.90。也有技術人員通過比較撒播裝置的噴嘴結構，經過一系列的仿真與實驗驗證發現，平嘴相較于扁喇叭、圓弧嘴與撒播裝置的契合度更高。

2.5? ?無人機撒播技術應用前景

無人機撒播技術可以實現多種技術的融入，通過將全球定位系統、地理信息系統、遙感系統充分結合，可以為無人機在農業中的應用提供全新方向[2]。其中，遙感技術可以使無人機通過傳感器接收到地面上的物體反射的電磁波信號，在撒播無人機工作時，可以利用紅外光譜和土壤可見的反射率分析土壤中的有機質。在撒播中還可以通過遙感圖像檢測種植區域的病蟲害問題。

3? ?結論

農業無人機技術的突破促進了無人機撒播技術的大范圍應用和推廣，在顆粒肥的撒播以及養殖投食方面具有廣泛的應用。不過，播種工作需要無人機撒播均勻，這對當前的技術提出新的要求。因此，相關企業和科研人員需要對無人機撒播技術進行深層次的研究，幫助其更加高質量、高效率的完成撒播工作。

參考文獻：

[1]高志政，彭孝東，林耿純，等.無人機撒播技術在農業中的應用綜述[J].江蘇農業科學，2019，47（06）：24-30.

[2]游兆延，吳惠昌，高學梅，等.水田綠肥無人機裝備技術研究與應用[J].浙江農業科學，2019，60（02）：314-317+321.