成武县无人机技术在农业生产上的应用

陈秀莲

无人机在农业上的应用有以下几个方面：有效预估作物产量，诊断农作物营养状况，有效监控病虫害，监督作物长势。完成农药的喷洒，种子、化肥的撒播等作业。无人机传感器检测到农作物的长势，传感器通过RF将信息发射给无人机，无人机将信息传递给信息中心，决策者获得信息后立即做出正确的部署，从而加强作物田间管理。

一、成武县无人机技术在农业生产上的现状

成武县地处黄淮平原，位于鲁西南菏泽市的东南部。境内属温带季风气候，农业人口55.4万，耕地面积106万亩。粮食作物主要以小麦、玉米轮作为主，经济作物主要以大蒜、棉花种植为主。近几年小麦种植面积一直保持在74万亩，玉米65万亩,小麦、玉米轮作，每年需要喷洒除草剂2次，喷洒杀虫剂2至3次，杀菌剂的喷洒次数因病害情况而定。

目前，成武县的小麦、玉米防治病虫草害的发生，仍然是以使用电动喷雾器为主，农民身背药桶行走在农田里，劳动强度大，易发生中毒事件，农民使用农药不规范，防治效果不好。由于施药技术落后，效率低，成本高，农民经常遇到病虫害防治不及时或不到位的情况，而且农药乱用、用量过大现象普遍存在，这不仅造成农产品食用安全隐患，还会污染生态环境。未来农业要走绿色生态发展之路，高效的病虫害绿色防控技术必需在农村推广和应用。

无人机植保技术的应用，可以解放劳动力，提高生产效率、降低生产成本，保护农民健康，采用无人机施肥喷洒农药，减少人与农药深度接触的机会，大大降低中毒的概率，从而保护作业人员的身体健康。无人机作业更加均匀，作业360度无死角，效果更好，效益更高。

截至2020年5月，成武县无人机的保有量达100余架，其中大疆品牌的T20、T16、MG-1P保有量达60余架，以方昊农机合作社为例，该合作社拥有4架大疆T20无人机，每架年作业量达2万余亩。通过对农机合作社走访，了解到目前生产上存在以下问题。一是农药的使用不规范造成作物的药害；二是土地经营以农户为单位，地块小，分布零星，不便于无人机飞防作业；三是无人机存在质量问题，或者飞手操作不熟练，造成损失。四是农民急需飞防技术，飞手又找不到活，为了解决这两者矛盾，需要政府统一对农作物进行飞防作业。

二、无人机在农业上的应用

目前成武县无人机技术主要是应用在农作物植保，以农药喷洒为主，为便于飞手正确掌握飞防技术，本文以大疆T20为例，介绍无人机植保技术应用。

大疆T20最大载重为20kg，7米宽喷幅，单架次作业25亩，每小时作业180亩。通过简单设置作业参数,T20即可在大田、梯田、果园等多种作业场景下实现全自主作业。

T20采用八喷头设计，6Lmin大流量水泵,结合计算流体力学仿真技术，对风场设计进行深度优化，让雾滴均匀细密，轻松覆盖作物叶片两面。

四通道电磁流量计及电磁排气阀的加入，T20可实现水泵免校准与一键自动排尽管道空气，日常使用更加省心省力，整体喷洒也更均匀。

T20搭载全向数字雷达,可对水平360度全向障碍物进行识别，具备自动绕障及仿地飞行功能，充分保障作业安全。雷达运作不受环境光线及尘土影响，可全天候感知农田环境，飞行安全更进一步。T20还配备实时图像监控系统及夜间探照灯，能够轻松监控设备作业环境。

智能遥控器2.0系统运行流畅,界面操作简单。标配RTK高精度定位模块,轻松实现厘米级作业规划。配备5.5英寸高亮屏，即使在烈日强光下也能看清屏幕，轻松操作。遥控器支持外置电池，整体续航时长15分钟，充分满足长时间、高强度作业需求。

播撒系统2.0具备20L大容量及15kg/min大流量,以水稻直播为例,播撤系统可提供约70倍于人工的作业效率。此外播撒系统支持诸多作业场景,草原补播、固体肥料播撒、虾稻田饲料播撤作业皆可轻松完成,播撒效果均匀出色。播撤系统支持快速换装,只需3分钟即可装配至T20上,从容面对多种作业需求。

大疆农业服务平台专为管理飞防植保作业设计,提供数据报表、作业记录、售后服务、农药商城、行业资讯、线上教学等诸多实用APP功能,PC端平台更支持统防统治管理功能,帮助你高效开展植保作业。

针对大田、果树、草原等各式作业场景,你可通过大疆农业智能解决方案大幅简化作业操作，借助无人机与高效工具，提高整体作业效率，推动产业升级。

使用三维航线解决方案,可解决复杂地形作业难的问题,使用精灵4RTK进行数据采集,大疆智图将对作业区域进行数字化建模,随后区域内的作物与非作物将被识别。以果园作业为例,软件在识别物体属性后,将根据每棵果树生长形态生成三维自动航线,任务经大疆农业服务平台分发到T20,即可执行高效药物喷洒工作。

精灵4RTK具有厘米级定位、高精度数据采集，25分钟完成1500亩图像采集。

精准农业可针对作业区域内作物长势差异,进行差异化施用量作业。使用精灵4RTK多光谱版对农田进行多光图像采集后,配合大疆智图可对农田生成多光诺图像。农田处方图经后处理生成后,由大疆农业服务平台分发,T20将根据处方图指引性精准的肥料播撒或药液喷洒作业。

三、无人机技术的操作规范

（一）无人机的安装使用前的准备

当我们拿到植保无人机，第一件事是要进行植保无人机的激活，包括遥控器、植保无人机、充电器、网络RTK激活。在官网上注册账号，对注册账号进行实名认证，根据国家法律法规，植保无人机需要进行实名认证登记，个人需登记身份信息以及联系方式，公司购买需登记公司信息以及操作手信息。在手机上下载大疆农服APP，APP具有以下功能：（1）飞行数据统计作业面积、作业时间、飞行轨迹等；（2）地块管理：地块云端保存，重复调用；（3）操作学习：植保无人机操作技巧、用药方案。

植保无人机遥控器、植保机电池按照说明书正确充电。

T20植保无人机采用折叠设计，应当首先展开2、6号机臂，并将套筒拧紧，机臂依次展开。

（二）安全操作注意事项

操作人员以下情况禁止操作植保无人机：饮酒或服用国家管制精神药剂；哺乳期妇女及孕妇。

1.保持安全距离。操作人员应时刻与植保无人机保持6米以上距离，严禁接触正在飞行当中的植保无人机。

2.起降点选择。起降点应选择方便起降的空旷区域，并处于整个田块的上风向。禁止在公路、广场等人流、车辆众多区域起降植保无人机。

3.保持对植保无人机的观察。作业过程中应注意观察作业区域内以及起降区域是否有围观、路过人员，注意安全。

4.应急事件处理。当植保无人机因各种情况而无法操控时，禁止接触处于悬停状态下的植保无人机，避免因接触而产生的严重受伤。

（三）植保无人机使用及维护

植保无人机作业时应先安装电池再安装药箱，以避免药液滴落腐蚀金属插头；作业结束时，应先取下药箱再取下电池。

1.搬抬植保无人机时，应清空药箱，禁止在药箱装满药的前提下搬抬无人机。

2.植保无人机日常维护：每日作业完毕后，应往药箱倒入清水开启喷洒冲洗整个管路并重复2～3次，以彻底清洗整个喷洒管路。采用湿抹布清洁电机、螺旋桨、脚架、机臂易产生农药附着部分。存储在干燥、常温区域。

（四）无人机植保技术规范

植保无人机作业效果受综合影响因素，植保无人机的作业效果与药剂、施药器械、作业参数、气象条件等息息相关，只有在各个方面做到规范操作后，才能保障其作业效果，避免产生药害。

1.气象条件影响。植保无人机应在3级以内风速作业，以减小雾滴飘移影响。除草剂作业为避免产生飘移药害，应尽量在2级以内风速作业。因为雾滴会随风飘移，所以植保无人机下风向空气当中将会存在农药成分，并且喷洒实际区域也会因为风速的大小而产生变化。植保无人机作业过程中应紧密关注风向变化并做到以下几点：作业人员禁止处于植保无人机下风向，避免农药中毒。注意作业区域下风向是否存在对药物敏感的动植物，避免产生飘移药害。如进行除草或其他敏感作业，应在田块下风向边缘区域设置安全隔离区，避免药液飘移到相邻地块产生药害。应使航线尽量平行于风向，避免药液受到侧风影响增加飘移。

2.温度对于药液的效果至为重要，低温有可能导致药效不佳，0℃以下的低温甚至有可能产生药害。而温度较高，将造成药液蒸发加快，雾滴的沉积量减少。因为不同药剂的温度特性相差较大，所以农药适应的温度差异也较大，但总体应在15～30℃之间进行作业。应禁止在0℃以下、35℃以上进行作业。

3.湿度较低会导致雾滴的蒸发加剧，所以在湿度较低区域作业应避免在高温时段作业，以降低药液蒸发。避免在温度30℃以上、湿度40%以下区域作业。如在湿度较低区域作业应稍提高亩用量、增大雾滴直径，以降低雾滴蒸发。

4.药剂选择与配置，无人机飞防作业采取的是低容量喷雾方式作业，具有雾滴小、用药少的特点。特殊的作业方式也使其在用药、剂型、作用方式选择方面与其他植保机械有一定不同。

农药剂型的选择，飞防植保都是使用喷雾方式进行作业，并且喷雾粒径较小，所以不能选用粉剂类剂型，应选用水基化剂型，如水乳剂、微乳剂、乳油、悬浮剂、水剂等。可湿性粉剂、可溶性粉剂有可能造成堵喷头、水泵寿命缩短等情况。

禁止使用高毒农药。飞防药剂因为稀释比例低，所以不能使用剧毒及高毒农药，否则将有可能导致人员中毒。以下高毒及剧毒农药切不可用作飞防植保药剂，如甲拌磷、对硫磷、久效磷、杀虫脒、克百威、甲胺磷、灭多威等。

5.作业环境观察。作业区域障碍物勘察，田块规划时应仔细观察田块内部及边缘障碍物情况，将障碍物进行障碍物测量，避免植保无人机与障碍物产生撞击。

周边种植情况，在作业前必须观察周边作物种植情况，是否存在桑树等敏感植物，避免产生飘移性作业事故。

周边养殖情况，如作业区域周边存在养殖情况，则有可能产生养殖牲畜中毒、死亡的可能。

6.作业参数选择。（1）作业高度的要求。根据液力雾化扇形喷嘴中间多两侧少的特性，相邻喷嘴应保持喷幅30%以上重叠才能保障喷洒均匀，植保无人机应保持相对作业高度在1.8～2.5米范围内。高度过高将造成药液飘移与蒸发加剧，过低则造成漏喷。（2）作业速度的要求。作业速度会影响雾滴穿透性、飘移性，与作业效果密切相关。随着作业速度的提高，植保无人机穿透性将会降低，雾滴在作物中下部的沉积减少，而雾滴的飘移将会增加。而飞行速度过低则雾滴分布不均匀，且喷幅较小。考虑到作业效率以及作业效果，对于大部分的植保作业，建议将飞行速度控制在3～6米/秒范围内。（3）作业行距的要求。行距应与有效喷幅等同，才不会出现重喷与漏喷问题。行距大于喷幅会出现漏喷，反之则会出现重喷。所以作业行距的设置应根据作业高度、飞行速度的实际情况进行调整。（4）亩用药量的要求。亩用药量是指每亩地块的用药量，它与水泵喷洒速率、行距、作业速度密切相关，亩用药量根据这几个因素而确定。