植保無人機信息化管理的應用與分析
——以東陽市應用為例

應恭偉，潘增輝，蔣雅妮，王 軍

（1 東陽市農業機械化發展中心，322100，浙江金華；2 東陽市城東街道辦事處，322105，浙江金華）

隨著國內植保無人機制造技術的不斷完善，當前植保無人機已經在農機產業中形成一個單獨的行業，植保無人機也從特定用途產品向通用產品發展。近年來，隨著國家制定相應的扶持政策、完善標準與補貼制度，植保無人機的數量成井噴式增長。

1 東陽市植保無人機應用現狀

東陽市是浙江省農業領域“機器換人”示范縣，也是全省首批綜合性農業“機器換人” 高質量發展先行縣。東陽市在2014 年通過項目引進一臺10 L 天途多旋翼植保無人飛機，2015 年、2018 年陸續引進羽人、大疆、智天等品牌的植保無人機開展示范應用。從2020年開始，數量增長較快，截至2022 年11 月，全市擁有植保無人機81 臺，其中載量30 L 以上無人機達到35臺，廣泛用于水稻、小麥、茶葉、毛芋、香榧、玉米、水產等眾多農業產業的施藥、播種、授粉等作業環節，為農業節本增效起到了巨大的推動作用。

2 信息化管理的應用優勢

2022 年，東陽市在原有的北斗農機信息化管理平臺上新增了植保作業模塊，通過與江蘇北斗衛星應用產業研究院、江蘇北斗農機科技有限公司、浙大正呈科技有限公司三方技術交流，研制開發應用于植保無人機的北斗終端。同年3 月正式在植保無人機上進行安裝，到11 月底，全市已有39 臺植保無人機裝備了北斗終端。

2.1 作業情況更具體、直觀

以北斗技術為基礎建立的農機作業監管平臺可以結合物聯網、信息融合等技術，對植保無人機作業過程中產生的信息進行采集和展示，通過數據處理技術增強其科學性和可視性，讓作業審核工作人員可以更直觀地從地圖上了解到作業的植保無人機的歸屬、作業地塊地理位置、作業飛行軌跡、作業時間等，對涉及山林作業、跨區作業的數據審核不出錯誤，一目了然，如圖1 所示。

圖1 跨區地塊及山地地塊作業數據

2.2 農機調度更高效、準確

北斗信息化管理平臺可以實時監視選定農機的作業數據，包括農機終端在線狀態、作業速度、作業里程、實時面積等，如圖2 所示。通過即時影像圖片展示，第一時間了解農機作業現場情況及作業質量情況。通過速度曲線圖實時記錄農機作業速度變化情況，準確掌握農機工作狀態。同時在飛防力量缺乏或在某地遇到突發農業病蟲害時，可以通過手機APP，向指定機主發送調度指令，組織未在線作業機組及時參與作業，就近調度受災地塊附近植保無人機前往作業。北斗信息化管理平臺可以有效打破植保飛防服務主體與被服務主體之間的信息壁壘，更高效、快速地做好植保無人機的調度響應。

圖2 植保無人機在線等情況

2.3 補貼發放更公平、準確

北斗差分定位技術已經能夠達到厘米級的定位精度，對植保無人機的作業面積測算誤差較小，農戶、鄉鎮和市級農機管理部門都可以在手機端微信公眾號或電腦端管理平臺實時查看相應的植保無人機作業軌跡、作業地塊、作業時間、作業圖片等作業信息，如圖3 所示。作業人員遇到數據審核有疑義的可以及時向相關管理部門反饋，管理部門則可通過后臺技術人員提供相應數據或組織人員前往實地核查，確保相應飛防數據的準確性。精準的數據采集加上及時的信息反饋，有效提升了植保無人機水稻飛防補助政策實施的科學性和準確性。

圖3 植保無人機作業明細表

3 信息化管理存在的問題

截至2022 年11 月，2022 年北斗農機信息化管理平臺上已產生植保無人機作業數據6 274 條，其中有效作業數據3 331 條，有效作業面積5 860 hm2次。東陽市級農機管理人員對每條數據與實際情況進行認真比對和審核，使用過程中出現的最突出的問題是數據缺失，其次是部分數據無法判斷其有效性。另外由于終端及其服務年費由政府全額出資，還存在一定的國有資產浪費現象。

3.1 北斗終端與部分植保無人機適配性不足

作為植保無人機上后續新增的附件，北斗終端自身不帶電，需要從植保無人機上取電，而不同款無人機間電壓、電流不完全相同，導致部分品牌型號的植保無人機與北斗終端不適配，進而影響了相關數據的準確性。適配性不足會導致終端不通電、作業數據缺失、作業軌跡紊亂等問題。

3.2 北斗終端“三防”不到位

目前的北斗終端固件可以滿足拖拉機、插秧機、收割機等機組的作業監測環境需求。但近年來植保無人機的噴藥系統越來越先進，藥液霧化質量越來越好，農藥藥液的腐蝕性又相對較強，植保無人機上的北斗終端應有更高的防水防濕防腐蝕要求。在植保無人機北斗終端使用前期就出現了大量北斗終端進水短路，造成數據缺失、拍攝圖片無效等問題。

3.3 北斗數據采集和分析智能程度不高

北斗終端作業數據采集時拍攝的圖片是作為補貼數據審核的重要依據的。植保無人機飛防作業與插秧機機插作業不同，作業機具移動速度快，現有攝像頭拍攝的圖片像素較低，無法滿足審核要求，一旦數據出現錯誤，無法通過查看圖片確認是否為有效數據，而植保無人機飛防作業事后核查困難，極大地增加了人工核查作業數據的工作量。

3.4 所有權與使用權分離導致部分非必要的支出

東陽市北斗農機化信息管理系統由政府財政全額進行補助，農戶無需自理費用。北斗終端作為國有資產，所有權在國家，日常使用在農戶主體手中，導致了一些不必要的費用支出。目前出現的比較突出問題包括：部分農戶無節制地申請安裝北斗終端，即使無人機不開展作業，也要申請安裝終端，2022 年開始安裝的植保無人機北斗終端有10%～15%處于基本閑置狀態；對終端的日常養護缺失，植保無人機噴灑藥液、播撒化肥后，沒有任何擦洗，任藥肥對北斗終端造成腐蝕，這類損壞即使是在質保期內，根據協議也應由政府承擔。其他諸如終端遺失、植保無人機炸機導致終端損壞等，雖有文件規定此類損失需要農戶主體承擔，但實施起來十分困難。

4 信息化管理發展建議

數字農機、精準農機是農機發展的必然方向，北斗系統作為其重要基石，必將在不斷的發展和完善中與傳統農機、數字農機更好地對接。植保無人機的信息化管理是精準農業的一次重要嘗試，數字農機與北斗平臺的融合一定會在這樣一次次的嘗試中日趨完善，日后信息化管理必將在更多的農機領域得到應用。

4.1 優化政府對信息化平臺的管理模式

由政府“買硬件”向政府“買服務”轉變。政府不再進行硬件整件采購，轉為購買終端及平臺租賃服務，每年度按照信息化平臺上的實際使用數量與北斗供應廠商進行結算，非機器自身問題造成的損壞不再承擔相應費用，督促北斗廠商與農戶做好北斗終端的日常使用和維護，減少不必要的財政支出。

4.2 提升北斗終端硬件水平

政府部門、農機主體、北斗終端廠商三方之間應加強合作，針對實際使用中遇到的“三防”不足、適配性不夠等問題探索出合理的解決方案，保證終端的穩定性、可靠性，減少固件質量導致數據偏差問題。

4.3 提升北斗終端智能化水平

北斗系統作為應用于現代化農業的重要技術平臺，最大的作用不應僅僅作為面積測量工具，在數據采集和分析方面的智能化程度也應作為其重要的發展標準。以植保無人機為例，作業對象、作業類型等應可通過北斗終端自行采集分析，不需人工進行逐一審核。

4.4 打通廠商間的數據壁壘

由政府主導，聯合各植保無人機龍頭廠商，在數據測算、圖像采集等方面形成一個行業標準，使植保無人機靠自身硬件即可精準采集相應飛防作業數據，既可以解決當下飛防補助的審核難題，又可以使植保無人機在精準農業的舞臺上大放光彩。

5 植保無人機信息化管理系統未來應用展望

植保無人機作為初步實現“無人化”作業的農機裝備，有著作業效率高、無視地形等眾多優點，搭配北斗系統的精準定位功能，若再與日趨完善的5G 通信技術結合，就能在農業的更多領域發揮其極大的作用。第一，高效測繪耕地，讓農業基礎數據精準上圖，通過圖像、距離等數據采集，準確了解地塊及作物信息，為“非糧化”整治、土地規模流轉、農業保險勘察等提供便利，替精準農業鋪平道路；第二，精準防治，對于部分傳染性不強的農作物病蟲害，可以通過信息采集分析，確定有無感染相應病蟲害及感染程度，從而精準施肥施藥，既節約肥藥資源，又能促進生態保護，此技術也可在種植于干旱地塊且需水量不大的作物灌溉環節應用；第三，生態養護，在部分人力不能企及的生態系統需要進行防護時，植保無人機可精準到達指定作業位置，并高效優質地完成相應作業；第四，森林防災，主要應用于森林火災的監測預防和救護信息采集，植保無人機搭配熱成像技術，除日常巡查排險外，發生森林火災時高效快速測報森林火情，為森林防火救火工作提供重要數據，有效解決夜間救援能見度低、濃霧彌漫危險系數高等問題。