無人機在農(nóng)業(yè)技術中的應用前景

1、無人機在農(nóng)業(yè)技術中的應用前景無人機在農(nóng)業(yè)技術中的應用前景數(shù)字農(nóng)業(yè)技術應用論文摘要：無人機正在為農(nóng)業(yè)提供一種現(xiàn)代化的高效率、低成本的生產(chǎn)方式，漸進地幫助農(nóng)民改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)事必躬親，粗放的生產(chǎn)生活方式。適應性廣，遙感操縱，空中作業(yè)，不受地形環(huán)境約束。提高作業(yè)安全性，作業(yè)人員遠離施藥區(qū)域，不受農(nóng)藥危害，防止效果好，面臨突發(fā)蟲害有很強突擊能力。無人機將會是由繁重的體力勞動、高成本、低效益向解放生產(chǎn)力、低成本、高效益轉(zhuǎn)變的重要手段，無人機技術的深入和使用，將使現(xiàn)有的農(nóng)田耕作變得更高效、更節(jié)約資源和環(huán)境友好。關鍵詞：無人機（UAV;無人固定翼機；嵌入式系統(tǒng)技術；植保無人機1、無人機在農(nóng)業(yè)上的應用現(xiàn)狀無人機是

2、一種機上無人駕駛的航空器，其具有動力裝置和導航模塊，在一定范圍內(nèi)靠無線電遙控設備或計算機預編程序自主控制飛行。起飛時不需要跑道，其獨特的飛行能力是其它一些飛行器不具備的。目前，美國已開展了無人機（UAV）的航空噴灑方面的研究，日本從20世紀90年代起將遙控直升機用于大田作物、果樹和蔬菜的病蟲害防治，從而實現(xiàn)合理施肥和農(nóng)作物品質(zhì)管理，還可判斷作物（主要是水稻）的生長狀態(tài)。1990年，日本山葉公司率先推出世界第一架無人機，主要用于撒布農(nóng)藥。據(jù)2006年統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料顯示，日本水稻種植面積近1692khm2,且經(jīng)營規(guī)模相對較小，常規(guī)的地面裝備難以適應，而無人機因其尺寸小、操控靈活、噴灑效果好等優(yōu)點，在

3、日本進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為發(fā)展趨勢之一。目前，國內(nèi)通用輕型無人機主要有蜜蜂16共軸式無人駕駛直升機，Z-3無人直升機，WD100型無人直升機和天鷹-3等。2、無人機在我國農(nóng)業(yè)上應用發(fā)展空間我國是一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，隨著糧食產(chǎn)量“十連增”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入到新的階段，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、降低農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染、對各種災情具有預判能力等問題相對突出。而當今世界正在進行著綠色農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)的技術革命，還將實施更先進的數(shù)字農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)病蟲害的防治等問題依然是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點內(nèi)容，是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、高質(zhì)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎。我國丘陵山區(qū)占土地總面積的61%,但丘陵山區(qū)是我國水稻、油菜等主要農(nóng)作物的

4、主產(chǎn)區(qū)，在丘陵山區(qū)采用普通的地面裝備難度較大。水稻生產(chǎn)在我國處于戰(zhàn)略地位，據(jù)資料顯示，我國歷年水稻病蟲草害的防治面積約占35%。由于稻田不同于旱地的特殊條件，使得地面裝備行走困難。此外，濕地、灘涂、林地等特殊地形也不適合地面裝備作業(yè)。因此，我國要想在這些丘陵山區(qū)僅靠地面噴灑裝備實現(xiàn)植保機械化很困難。必須結(jié)合現(xiàn)代化的無人駕駛空中作業(yè)技術，才能構(gòu)成完整的機械化植保體系。尤其是在解決一些罕見或者大型的突發(fā)自然災害時，更起到了不可或缺的作用。人工噴灑農(nóng)藥一直是田間工作最危險，最累的工作。據(jù)中國植保咨詢網(wǎng)2009年9月1日報道，我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬之眾，致死率約20%農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)

5、至今尚無官方統(tǒng)計，想必更是一個驚人數(shù)字。而發(fā)達國家近20年來一直都用無人機進行農(nóng)藥噴灑。在我國，由于缺乏先進的無人機噴灑技術和控制裝置，使我國無人機噴灑的應用水平與我國地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要不適應，與國外相比差距較大，在20世紀50年代，我國就也開始了農(nóng)業(yè)航空噴灑的研究及應用，主要對森林、農(nóng)墾區(qū)進行大規(guī)模的農(nóng)田噴灑作業(yè)。目前，我國擁有農(nóng)用有人駕駛固定翼噴灑飛機140余架，直升機60余架。但是，我國仍有較多的地區(qū)不適用于大型有人噴灑飛機的使用，無人機噴灑成為了一個新興的農(nóng)用設備產(chǎn)業(yè)，雖然農(nóng)業(yè)用噴灑無人機在我國仍處于剛剛起步的階段，但是噴灑無人機的應用將成為近年來發(fā)展最快的一個新興領域。3、無人機在植

6、保，噴灑方面的應用我國農(nóng)作物防病防蟲主要依靠機械和人工手動進行，全國防治病蟲害面積2億hm2,現(xiàn)在大部分仍是使用上億臺的手動噴霧器和地面動力噴霧器，每年需補充噴霧器就達到100萬臺。且由于人工防治工效低，不能實現(xiàn)大面積的統(tǒng)防統(tǒng)治，加上病蟲的蔓延和遷移，防治效果差，且農(nóng)藥的使用不斷增加，使農(nóng)產(chǎn)品殘毒量增大，品質(zhì)降低。由于農(nóng)作物株高和密度的限制，機械難以進入地塊噴施農(nóng)藥，即使選用先進的農(nóng)藥噴施機械也會對農(nóng)作物植株造成一定面積的損傷，影響產(chǎn)量。人工手動噴霧器和背負式噴霧器存在的不足，1個人1小時只能噴1畝地左右，不僅作業(yè)勞動強度大，作業(yè)時間長，長時間在農(nóng)田里噴施農(nóng)藥，透風透光性差，容易引起作業(yè)人員藥

7、物中毒，同時作業(yè)質(zhì)量差，受藥面積和受藥程度不均勻，達不到預期效果，在對高大密集型農(nóng)作物作業(yè)時更是無能為力，導致防病蟲或除草失敗，這也是目前制約農(nóng)作物全程機械化的主要技術瓶頸。無人機越來越多的應用于農(nóng)林作業(yè)，特別是在農(nóng)業(yè)植保方面的應用，以其高效、快速、成本低的優(yōu)勢得到了廣大農(nóng)村集體經(jīng)濟組織和農(nóng)戶的歡迎。農(nóng)用無人直升機噴灑飛行速度為3m/s,噴灑裝置寬度為3-4m,作業(yè)寬度為4-8m,并且能夠與農(nóng)作物的距離最低保才!在1-2m的固定高度，規(guī)模作業(yè)能達到每小時80-100畝，其效率要比常規(guī)噴灑至少高出100倍。相對于固定翼飛機，無人機重量輕，體積小，機動性好，不需要專業(yè)跑道，在草坪和平地都能起降，非

8、常適合我省地形復雜范圍農(nóng)作物農(nóng)藥噴霧作業(yè)。無人機在農(nóng)業(yè)作業(yè)中，飛行速度、與農(nóng)作物距離、噴灑高度等都可以根據(jù)農(nóng)作物的需要進行靈活的調(diào)整。專業(yè)農(nóng)用無人機與農(nóng)作物的距離最低可保持在1-2m的固定高度，規(guī)模作也能達到每小時80-100畝，其效率要比常規(guī)噴灑至少高出100倍。不會造成農(nóng)藥噴灑過度的現(xiàn)象，精準農(nóng)業(yè)無人機與現(xiàn)有常規(guī)施藥機械比較，作業(yè)效率可提高10倍以上，農(nóng)藥有效利用率35%以上，節(jié)省農(nóng)藥使用量20%以上，為我國水田及其他農(nóng)作物植保作業(yè)提供了全新的施藥技術與裝備，對于提升我國機械化植保作業(yè)的技術水平、推廣航空施藥技術具有重要意義，相關成果具有良好的推廣應用前景。其作用與優(yōu)勢具體表現(xiàn)為：作業(yè)效率

9、高，彌補勞動力的短缺，有利于專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治的實施；低量噴霧節(jié)省90%勺水和50%的農(nóng)藥，有利于土壤健康質(zhì)量，節(jié)省施藥成本；有利于農(nóng)業(yè)高新技術推廣和應用；空中作業(yè)不受地形影響，解決人工、地面機械受環(huán)境影響無法作業(yè)的問題；并避免因食入農(nóng)藥過量的農(nóng)產(chǎn)品而危害人體健康的事件發(fā)生；也不會因農(nóng)藥噴灑不夠而消滅不了病蟲害導致農(nóng)作物減產(chǎn)。環(huán)境污染的情況可以大大改善，采用遠程操縱飛機，在無人直升機的飛行高度內(nèi)，在田間地頭起飛對農(nóng)作物實施作業(yè)，無人直升機采用遠距離遙控操作和飛控導航自主作業(yè)功能，只需在噴灑作業(yè)前，將農(nóng)田里農(nóng)作物的GPS言息采集到，并把航線規(guī)劃好，輸入到地面站的內(nèi)部控制系統(tǒng)中，地面站對飛機下達指令，

10、飛機就可以載著噴灑裝置，自主將噴灑作業(yè)完成，完成之后自動飛回到起飛點。而在飛機噴灑作業(yè)的同時，還可通過地面站的顯示界面做到實時觀察噴灑作業(yè)的進展情況。（無人機自動導航作業(yè)基于GP%術和嵌入式系統(tǒng)技術，設計可實現(xiàn)自動規(guī)劃邊界、自動規(guī)劃航道、計算農(nóng)田面積、實時飛行軌跡的農(nóng)用飛機作業(yè)飛控導航系統(tǒng)。）噴霧藥液在單位面積上覆蓋密度越高，越均勻，防治效果也會越好。無人機大多為螺旋機翼作業(yè)高度比較低，槳葉在旋轉(zhuǎn)時會在下方的農(nóng)作物上形成一個的紊流區(qū)，噴灑農(nóng)藥時可以翻動和搖晃農(nóng)作物。因此，采用超細霧狀噴灑比較容易透過植物絨毛的表面形成一層農(nóng)藥膜，同時能將部分農(nóng)藥噴灑到莖葉背面，從而，均勻而有效的殺滅病蟲害，這是

11、目前使用人工和其他噴灑設備無法做到的噴灑效果。較少了農(nóng)藥飄失程度，并且藥液沉淀積累和藥液覆蓋率都優(yōu)于常規(guī)，因此防治效果也比傳統(tǒng)的好。與此同時，采用無人機噴霧時，通過改變飛行高度可以自動適應不同作物高度，無需增加農(nóng)作物的變地隙成本。并且無人機折舊率低，油耗量小，作業(yè)人工成本不高，而且還易于維修，大大減少了成本。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展已朝著現(xiàn)代化，市場化，知識化，生態(tài)化，和可持續(xù)化相互協(xié)調(diào)發(fā)展的方向發(fā)展。我國是農(nóng)業(yè)大國，應用無人機作業(yè)具有相當大的經(jīng)濟和社會價值。無人機超高的工作效率和勞動力、農(nóng)業(yè)投入成本的節(jié)省節(jié)約，大大增加了農(nóng)民的經(jīng)濟效益。4、無人機在農(nóng)田分析與農(nóng)作物監(jiān)測的研究對于大面積的農(nóng)業(yè)管理，

12、普通觀察無法全面地了解農(nóng)作物的生長周期，農(nóng)田信息監(jiān)測延遲，進而影響農(nóng)作物成熟收獲最佳期的決策。在一些大型農(nóng)場中，農(nóng)民更是不可能對每一塊耕地的土壤狀況都了如指掌，只能對大規(guī)模的農(nóng)田采取統(tǒng)一的種植和作業(yè)方式。而農(nóng)用無人機的出現(xiàn)和應用就很好地解決這個問題。無人機系統(tǒng)可通過對于大面積的農(nóng)田、土地進行航拍，從航拍的圖片、提供高質(zhì)量的圖片。無人機的機身上安裝有特殊的光譜分析儀，和熱像儀可以提供多層次的圖片，既可以采集到普通的視覺光譜照片，也能拍攝紅外線照片，幫助農(nóng)民發(fā)現(xiàn)肉眼無法看到的作物健康問題它能像“福爾摩斯”一樣，很快判斷出茫茫田野中誰病了，患了什么病，同時還能攜帶藥物對患病植株進行一對一精細治療，幫

13、助農(nóng)民提高噴灑殺蟲劑的精準度，避免不必要的浪費。通過無人機，農(nóng)民可以及時了解、跟蹤每塊農(nóng)田的土壤狀況和作物長勢，全面地了解農(nóng)作物的生長周期，選擇農(nóng)作物成熟收獲最佳期等。不僅能精準地發(fā)現(xiàn)問題，并且還可以采取應對措施，把損失降到最低，從而達到收益最大化。無人機未來應用的最大潛力，也將表現(xiàn)在精準農(nóng)業(yè)上。全面地對農(nóng)田信息做到了有效全面監(jiān)測，促進了科技成果在農(nóng)村的轉(zhuǎn)化，加速發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)村工業(yè)化進程，推動了中國特色新農(nóng)村建設。無人機作用5、無人機在農(nóng)險理賠中的應用由于農(nóng)作物生長特殊性和自然災害突發(fā)性，加大了農(nóng)業(yè)保險查勘定損難度，查勘不及時、定損不準確等問題。將無人機應用到農(nóng)業(yè)保險賠付中，有效解決了農(nóng)業(yè)

14、保險賠付中勘察定損、缺少時效性等問題，大大提高了勘察工作的速度，節(jié)約了大量的人力物力。1讓農(nóng)民在第一時間拿到農(nóng)業(yè)保險補償，保障農(nóng)民利益。6、無人機在農(nóng)業(yè)其他領域中的應用無人機每周、每天甚至每小時都可以飛一次，可以提供按時間排序的動畫，演示作物的生長變化，為更好的作物管理提供機會或者發(fā)現(xiàn)問題。第提供農(nóng)業(yè)地塊的正射影像圖、數(shù)字線劃圖、權(quán)屬界線圖為工作底圖，調(diào)查每塊承包經(jīng)營土地的面積、位置、形狀、權(quán)屬和空間分布等情況。中軟國際通過和航天科研機構(gòu)合作，自主研發(fā)了一套基于農(nóng)業(yè)無人機的農(nóng)情遙感信息采集標準和基于無人機的農(nóng)情遙感信息處理、融合和服務平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)一系列基于無人機高分辨率影像數(shù)據(jù)的精準農(nóng)業(yè)應用

15、解決方案，具體包括農(nóng)業(yè)用地資源管理與動態(tài)監(jiān)測、農(nóng)作物估產(chǎn)與動態(tài)監(jiān)測、農(nóng)村土地確權(quán)問題農(nóng)村土地確權(quán)是目前國家正在實施的一項基礎數(shù)據(jù)調(diào)查工作，利用無人機低空飛行可較好地代替有人飛機進行航拍，節(jié)約了大量的人力物力，提高了工作效率。農(nóng)場管理規(guī)劃系統(tǒng)也是農(nóng)田生產(chǎn)中一個重要的組成部分，可以利用無人機攜帶移動基站，將大面積無線監(jiān)測的數(shù)據(jù)收集回來，可以減少很多固定基站的建設投入。7、結(jié)語無人機與有人機相比，具有價格低廉、安全可靠等許多特點，特別適合于大農(nóng)業(yè)中應用。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程正在向信息化、自動化方向發(fā)展，無人機提供的農(nóng)業(yè)參數(shù)也將不斷地服務于我國農(nóng)業(yè)，使我國的精準農(nóng)業(yè)進程不斷加速。無人機作為監(jiān)測和信息獲取手段，正在高速發(fā)展我國也正積極研發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的高性能、大載荷農(nóng)情監(jiān)測、農(nóng)藥噴施無人機，早日將農(nóng)民從藥物傷害中拯救出來，使我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)早日實現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化、精準化和可持續(xù)發(fā)展，正發(fā)揮著越來越重要的作用，成為現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)的尖兵，并將掀開精準農(nóng)業(yè)的新篇章。隨著無人機技術在農(nóng)業(yè)發(fā)面的應用，將會彌補我國在農(nóng)業(yè)無人機應用領域的空白，同時也標志著我國農(nóng)業(yè)走向高科技的農(nóng)業(yè)時代。1龔艷，傅錫敏.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的航空施藥技術J.農(nóng)業(yè)裝備技術.2008(06)2薛新宇,梁建,傅錫敏.我國航空植保技術的發(fā)展前景J.中國農(nóng)機化.2008(05)3遙控飛行植保機安全作業(yè)有關建議