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【无人机干货】无人机在农业植保里的应用
来源: | 作者:szwuas | 发布时间: 2022-09-05 | 1802 次浏览 | 分享到:
首先我们先了解一下什么是植保无人机,植保无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或导航飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等。目前植保无人机又分为两类,植保多旋翼和植保直升机。随着民用无人机的发展,植保无人机也开始“飞”入寻常百姓家。随着土地流转规模的扩大,我国植保无人机产业存在着近千亿元的潜在市场。




植保无人机


首先我们先了解一下什么是植保无人机,植保无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或导航飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等。目前植保无人机又分为两类,植保多旋翼和植保直升机。随着民用无人机的发展,植保无人机也开始“飞”入寻常百姓家。随着土地流转规模的扩大,我国植保无人机产业存在着近千亿元的潜在市场。



植保无人机                              植保多旋翼

近几年植保无人机的作业场景逐渐拓宽,无论是大田还是果园、茶园等都能看到它们的身影。植保不单单是杀灭病虫草害,还包括给植物供给水分、营养,补充植物所需微量元素,调节植物生长状态等多种形式。可以这么说,植保现代是农业生产过程中极为重要的一环。三分种,七分保,植保又可以说是“虫口夺粮”。这些年来粮食亩产量不断创新高,与植保密不可分。

传统的植保方式有哪些

一、背负式药箱:

当代农业目前应用最多的还是人工喷施,一手加压、一手喷洒的打药,利用背负式药箱进行农药的喷施。



这种传统的喷施方式存在很多弊端:

1. 用药用水量大

利用背负式药箱打药,亩喷施用药量约为20-30公斤。

2. 农药利用率低

这种施药方式,大量农药(约60%)会随着水分低落到土壤中,留存在叶面的药滴也会由于不具备扩散性,以小水珠的状态停留在叶片上,利用率也非常低。

3. 效率低

一个青年劳动力,用背负式药箱每日至多能施药20亩。

4. 人体危害

施药人员与农药不分离,喷施过程中,农药会对人体面部、皮肤造成侵害,农药中毒情况时有发生。


二、地走式植保机械

地走式植保机械是近些年来出现的大型植保设备,具有高效、便捷、安全等特点,但是由于我国耕地情况多样,一些坡地、丘陵、不平整土地,地走式植保机械施药难度较大。再者想要利用地走式植保机械作业,经常需要在作物间预留一定宽度的通道,这样不仅减少了农作物的产量,而且还会对农作物造成一定损害。


 

不同于地走式植保机械的是,植保无人机由于是在作物上方飞行,依靠螺旋桨下压风场进行农药喷施,因此它几乎不受地形的影响,也不需要预留通道。各种地形、作物几乎都可以进行施药。

 

使用植保无人机的优势都有哪些呢?


一、节约药水环保

电动无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,很大程度的降低资源成本。人工速度慢,虫害传染快,打到后面前面的虫害又发起了,往往要打几次,而无人机植保作业速度快,一次作业短时间内即可达到目的,杀虫速度快,对大气、土壤和农作物危害少,可精准作业、施药均匀等,节药环保明显。

二、高效安全

农用无人直升机飞行速度快,规模作业能达到每小时120-150亩,其效率比常规喷洒至少高出100倍;植保飞防实现了人和药的分离,通过地面遥控或GPS飞控操作,喷洒作业人员远距离操作,避免暴露于农药下的危险。

三、防治效果显着

由于植保无人机采用超低量喷雾喷洒方式,在植保飞防作业中使用了专用飞防助剂,旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性。无人机直升机具有作业高度低,飘移少,可空中悬停等特点,喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性,防治效果好。

四、可以夜间作业

植保药物通过液体附着在植物表面,白天温度高太阳直射液体易蒸发,其作业效果远不如夜间低温作业,人工夜间作业困难,而植保无人机飞防不受限制。

五、成本低、易操作

电动无人机整体尺寸小、重量轻、折旧率低、易保养,单位作业人工成本低,容易操作,操作人员经过短暂的训练即可掌握要领并执行任务。




以下有一张植保无人机与传统方式的对比表,用最直观的数据对比来说明一切。


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因此,植保无人机在农业植保领域的应用前景是广阔的。说到应用领域,那植保无人机都可以在那些场景下进行使用呢?


一、农业植保

1、农作物喷洒

相对于传统农药喷洒作业方式,植保无人机可实现农药自动定量、精准控制、低量喷洒作业,作业效率是高架喷雾器作业效率的8倍。无人机喷洒药物时旋翼产生的向下气流有助于增加药物对农作物的穿透性,可节省农药30%-50%,节省90%的用水量,减少农药对土壤和环境的污染。



2、农作物播种

近年来逐渐开展起来的农用无人机作业在化肥施撒、播种等方面充分显示出优势,相比传统农用机械,首先无人机播种、施肥具有精准度高、效率高的特点,将农民从繁重的植保作业中解脱出来,利于规模化生产,方便转场和运输,再次不受地形条件限制,深受农户欢迎。


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3、农田灌溉

在作物生长过程中,农民必须随时随地了解掌握和调整保持农作物生长最适宜的土壤湿度。利用多轴无人机放飞在田间上空巡视观察农田土壤不同湿度所呈现的不同颜色变化,即可了解掌握土壤不同湿度墒情的变化情况,这时就需要根据农田土壤的不同湿度所显现的不同颜色,制作一套数字图谱存入数据库中待用,这样也就可以利用多轴无人机空中取样所得的信息和已存入数据库中的信息相识别对照的办法来解决科学合理灌溉用水的问题。另外,还可以利用多轴无人机空中观察农作物因农田缺墒而引起的植株叶片、叶梗和嫩梢发生的凋萎现象作参考,来判断决定农作物是否需要灌溉浇水,从而达到科学灌溉、节约用水的目的。


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4、农田信息监测

无人机农田信息监测主要包括病虫监测、灌溉情况监测及农作物生长情况监测等,是利用以遥感技术为主的空间信息技术通过对大面积农田、土地进行航拍,从航拍的图片、摄像资料中充分、全面地了解农作物的生长环境、周期等各项指标,从灌溉到土壤变异,再到肉眼无法发现的病虫害、细菌侵袭,指出出现问题的区域,从而便于农民更好地进行田间管理。无人机农田信息监测具有范围大、时效强和客观准确的优势,是常规监测手段无法企及的。


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5、农业保险勘察

农作物在生长过程中难免遭受自然灾害的侵袭,使得农民受损。对于拥有小面积农作物的农户来说,受灾区域勘察并非难事,但是当农作物大面积受到自然侵害时,农作物查勘定损工作量极大,其中最难以准确界定的就是损失面积问题。 为了更为有效地测定实际受灾面积,进行农业保险灾害损失勘察,将无人机应用到农业保险赔付中。无人机具有机动快速的响应能力、高分辨率图像和高精度定位数据获取能力、多种任务设备的应用拓展能力、便利的系统维护等技术特点,可以高效地进行受灾定损任务。通过航拍查勘获取数据、对航拍图片进行后期处理与技术分析,并与实地丈量结果进行比较校正,更为准确地测定实际受灾面积。无人机受灾定损,解决了农业保险赔付中勘察定损难、缺少时效性等问题,大大提高了勘查工作的速度,节约了大量的人力物力,在提高效率的同时确保了农田赔付勘察的准确性。


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二、林业植保

1、农作物喷粉

喷粉无人机通过布袋中的粉剂经过送料装置由强力离心风机混合减速,经过管道运送到飞行器螺旋桨正下面,这样可以很好地利用螺旋桨的下洗气流,加强粉剂的穿透性,用粉剂的自身重量和空气传播的作用下,可以使粉剂均匀撒落在农作物,并能有效的防止粉剂飘散。


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2、森林资源调查、荒漠化监测

利用空中拍摄的森林照片确定地物形状、大小和位置的方法,简称森林航测,主要应用于森林资源调查、荒漠化监测,是航空摄影测量的一个重要支。目前大面积森林资翻查,较多釆用卫星照片的遥感系统,卫星遥感系统的成本较高 ,分辨率却较低 ,从而导致照片不能精准地反映出地形地貌 ,并容易受云层的影响,使地形地貌被遮挡而失去利用价值 。工作人员需要对一片地域进反复拍摄和拼接,才能获得可以利用的照片,致使耗时较长,且成本较高,从而不利于普及应用。应用无 人机操作可以有效减少野外作业工作量,工作条件大大改善,同时提高了测图的速度 、精度。无人机载红外摄像 、照相系统,拍摄的红外彩色照片覆盖准确,探测出森林资源变化的地区,提高效率。


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3、森林病虫害监测及防治

森林病虫害因气候及人为因素呈现频率增多、程度增强、面积增加的趋势、危险性林业有害生物种类增多的情况,较之以往人工喷洒农药的方式,通过无人机喷洒药物、监测能有效提升林业有害生物监测预警、检疫御灾防治减灾水平,预防和控制了林业有害生物灾害的发生 。


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4、森林火灾监测及管理

无人机应用以森林火情监测为主,将GPS技术、数字图像传输技术等高新技术综合应用于森林防火中的高新科技产品。特别是在森林火灾发生时火场上空能见度极低,即使载人飞机到达火场上空,观察员也无法详细观察到地面火场情况,在这种情况下飞行存着较高的安全隐患 

而无人机能够克服载人飞机的这一不足, 通过搭载摄像设备和影像传输设备,可随时执行火警侦察和火场探测任务。无人机可以全天候在空中对林区进行勘查,及时发现火情、报告火场位置釆取行动将火灾消灭在初期,配备彩色CCD任务载荷,按预定航迹对林区进行空中巡查。重点解决在地面巡护无法顾及的偏远地区发生森林火灾的早期发现,以及对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解,同时可以解决飞机巡护无法夜航、烟雾造成能见度下降无法飞行等问题。作为当前林业监测手段的有力补充,无人机展现出其他方式无法比拟的优越性。


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5、森林火灾救援

我国将无人机技术应用于森林消防的优势越来越明显,它弥补了现阶段我国森林航空消防的许多不足,并通过搭载不同的任务载荷在林区巡护、卫星热点侦察、火场侦察等方面发挥监测功能。尤其是火势比较严重的情况下,人员和设备不能到达指定地点时,可以通过无人机来及时对火场情况进行反馈,为灭火队伍提供最新情况,保证救火路线和方案的有效性。还可以采集火场全区域的图像、风力风向以及火场燃烧程度等信息,以确保灭火人员能够及时了解掌握火场范围、火灾发展趋势及蔓延方向。并搭载泡沫、干粉灭火罐、喷水带、无人机灭火弹抛投或特殊液体等克服复杂地形,协助消防人员空中灭火,低空结合提高灭火效率。这样不仅能够保障灭火人员的安全也能够将森林的受灾情况降到最低。


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6、人工增雨

无人机系统可用于人工增雨,其以使用简便,机动性好,便于投放,又没有人员安全的风险等特点而见长,因此特别适合森林防火作业中的人工增雨。无人机共携带10枚增雨焰条,通过挂架挂载在机腹与起落架中间。飞行中点燃某枚焰条由地面遥控进行控制,并通过遥测信息显示焰条是否已点的状态。每次可同时根椐情况同时点燃多根发烟管。根据有人机人工降雨作业投放碘化银数量与作业区域的关系,10枚增雨焰条的碘化银含量即可满足100 平方公里的人工降雨作业区域要求。


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未来,农业一定是往现代化、智能化、精细化、绿色化、可持续方向发展。那么就植保作为农业生产中的重要一环,势必也需要向这些方向发展。

植保无人机是现代化的植保工具,其当下已经拥有智能化的飞控系统,在结合无人机专用药剂,可实现精准施药,降低农药使用量,提高农药利用率,农作物更安全、土地更安全、环境更安全,进而才具有可持续发展的基础。


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