基于大数据的植保无人机服务管理平台设计

刘宇浩 刘佳丽 王梓旭 范 颖 孟子翔

（江苏大学农学院，江苏 镇江 212400）

合理地喷洒农药在提高农产品生产效率和质量方面发挥着极其重要的作用，目前我国大部分农民仍使用手动背负式喷雾器喷洒农药，但相关数据显示，在施药得当的情况下，采用此种药械的农药有效附着率仅为15%左右，一般情况下农药有效附着率不足10%［1］。这就意味着大量的药液流失到土壤、水体和空气中，进而带来严重的环境污染。此外，大量农村劳动力进城务工造成从事农业生产的劳动力不断减少，从而造成农业生产的用工成本提高［2］。因此，建立更加高效的具有新型现代化植保器械参与的植保体系对我国农业发展非常重要。

近年来，随着我国无人机行业市场规模的扩大，植保无人机的迅猛发展和广泛应用引起了人们的关注。与传统的人工喷洒农药不同，通过无人机进行农药喷洒具有高效、机动性好、安全、成本低等特点［3］。相关调查研究显示，植保无人机采取低空微量喷洒方式，高效解决了大型地面植保机械受地理因素影响作业的问题，大大减少了农村劳动力需求，减少了劳动成本，并最大限度地减轻了化学农药对人体健康的损害。因此，利用植保无人机进行农药喷洒已成为新型、有效的防治病虫草害的手段。

在上述背景下，植保无人机市场迫切需要一个服务于农户和无人机飞手的线上平台，一方面为飞手提供订单查找与推荐、无人机维保等服务，另一方面为农户找到专业、靠谱的飞防队，解放农民的双手，增加土地收成。

1 植保无人机服务管理平台研究现状

相比传统的人工或半机械化植保方式，植保无人机优势明显，具有防治效果好、喷洒效率高等优点。其喷洒效率是传统人工的15～80 倍，农药使用量、用水量分别比传统人工至少节约50%和90%。植保无人机具有操作难、购买和维修费用高等特点，因此，普通农户一般不会自行购买无人机，而是有植保需求时联系专业的飞手或飞防团队完成作业任务。目前，我国无人机调配普遍存在农户联系无人机飞手困难、飞手不了解哪里需要植保服务的问题。由于缺乏直接联系渠道，很多农户通过第三方中介才能联系到飞手，作业成本被大幅抬高。此外，由于缺乏第三方监管及无人机作业数据的实时统计，当农作物出现问题时，经常会出现农户与飞手互相推诿责任的问题，农户与飞手的合法权益得不到保障。

基于以上原因，建立一个数字化管理平台，整合现有资源，管理监督各个角色，可以有效地将农户和飞手相连接。据了解，我国现有类似平台不多。市面上应用最多的一款APP，仅提供了订单的发布与接收功能，许多飞手反映接到的单子质量较低，接单后无法撤销，收益回报率低。而农民表示飞手接单后作业质量无法得到保障，而且农作物出现坏死等情况时无法找到可以申诉的平台，最终造成农户与飞手双方的利益均受到损害。此外，独立APP 的下载存在占用过多手机内存、安卓端和IOS 端兼容性等问题。

鉴于智能手机和微信的普及，笔者依托微信小程序，开发基于大数据的植保无人机服务管理平台，为农户和无人机飞手提供线上交易服务，同时利用大数据存储与分析技术、评估服务机制来解决农户与飞手之间的订单纠纷问题。

2 植保无人机服务管理平台的框架与功能

2.1 总体设计框架

植保无人机服务管理平台有注册登录模块、订单管理模块、作业管理模块、地块导航模块4 个功能模块，总体设计框架如图1所示。农户可以在平台上发送飞防作业需求订单，平台根据作业地距离、作业能力要求等信息匹配合适的飞手，并向飞手推送订单信息。同时，平台实时统计无人机作业数据，作为日后调解农户与飞手关于作业质量纠纷的重要依据。

图1 植保无人机服务管理平台总体设计框架

2.2 主要功能

2.2.1 注册登录功能。用户可以选择以农户或飞手身份注册，农户提交的基本信息包括用户名、密码、手机号、身份证号、地址、所种植的农作物种类和所拥有土地面积等，飞手提交的基本信息包括用户名、密码、手机号、身份证号、职业资格证书、飞机型号、常规参数和飞机数量等。登录时可选择“用户名+密码”“手机号+密码”等多种形式。

2.2.2 订单管理功能。农户根据农田喷洒农药的需求，发布订单（订单包括农田位置、面积、作物种类、作业时间等要求），平台向飞手推送订单，飞手可以根据订单描述，选择合适的订单下单并提供相关的作业任务。

2.2.3 作业管理功能。对无人机的航行路线、飞行高度、飞行速度、喷洒量和作业喷幅等作业数据进行实时统计，并显示在订单记录中。如果后续作物生长出现相关问题，农户可以根据平台分析的数据，在作业完成后1个月内，对飞手作业完成质量进行追溯；飞手可以使用平台数据证明作业质量，摆脱纠纷。如果农户无法理解平台分析的数据而与飞手产生矛盾，平台可以请专业人士对农户进行讲解，公平、公正、公开地解决纠纷问题。

2.2.4 地块导航功能。通过接入平台的百度地图或者高德地图对作业地块进行定位，为飞手提供导航服务。

3 植保无人机服务管理平台的创新之处

首先，该平台基于移动互联网和大数据技术，打造植保无人机垂直应用生态圈，提供了农业生产一站式社会化服务。其次，通过农业生产社会化服务，建立现代农业生产社会化服务平台，快速解决农业服务问题，满足农户生产需求，提高农业生产效率。再次，当发生飞手没有按时按质完成作业任务，或者飞手按照规范完成作业而农作物因其他原因没有正常生长时，飞手与用户之间易出现订单纠纷问题。该平台的作业管理与评估服务模块通过实时作业数据统计及专业人士评估，可以有效解决上述问题。最后，相比较市面常见的APP，微信小程序具有免安装、省内存、接入方便等特点。

4 结语

目前，植保无人机的作业实践已证明其在不受各种地理因素限制、农药喷洒效率、节约成本等方面具有强大的优势。依靠微信小程序建立的植保无人机服务管理平台，不仅能维护农户与植保无人机飞手双方的利益，而且能扩大植保无人机的应用市场，保障我国农业可持续发展。然而，对于植保无人机而言，零件损坏维修的成本可能是制约植保无人机服务管理平台推广的主要因素，但随着植保无人机服务管理平台的不断改进和完善以及国家颁布的一系列农业植保政策等，植保无人机服务管理平台将会在现代农业生产中发挥重要作用。