黄益敬

（苍南县农业农村局，浙江 温州 325800）

0 前言

近年来，随着科学技术快速发展，无人机技术在农田管理、病虫害防治、农药喷洒、环保测评等方面越来越成熟，并且已经在很多领域得到应用，比如森林消防救援和农业植保、环境保护等。当前，我国农业植保无人机备受关注。用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，主要是通过地面遥控或GPS飞控来实现喷洒药剂，无人机植保作业与传统植保作业相比，具有精准作业、高效环保、智能化、操作简单等特点，为农户节省采购大型机械和大量人力的成本，适应复杂的山地环境，实现智慧精准和信息化农业[1-2]。

习近平总书记曾经指出，中国人的饭碗要牢牢端在自己手里。而粮食问题关系到民生根本、国家大计。中国是世界上最早种植水稻的国家，而水稻病虫害防治是农业植保中重要的内容之一，如何更精准地管理和喷洒农药对无人机技术提出了更高要求，从早期手动式喷洒器到背负式喷雾器，再到现在的无人机技术的迭代升级和应用无不体现农业智慧。而随着土地流转的加快，农村劳动力不断减少和老龄化加剧，农业植保无人机的需求也在逐步加大，农机专业组织、种粮大户、家庭农场、农业合作社对农业植保无人机的需求越来越旺盛，未来市场比较乐观，如何应用农业植保无人机成为人们越来越关注的问题。

1 现代农业无人机主要优点和发展方向

无人机已逐步应用于农业植保病虫害防治、追肥施药过程当中。未来无人机在民用综合领域和专业领域上不断普及和发展，其主要优点和发展方向如下。

1.1 主要优点

1）安全性高。无人机具有稳定性，可靠性，发生故障会自动返航。

2）便于维护。无人机操作简单灵活，维护和保养简便，维护成本低。

3）适应环境。对起降场地无特殊要求，适应复杂环境，抗风能力、抗击打能力强[3]。

1.2 主要发展方向

1）载重机型。未来发展机型如农林调查、气象监测、森林救灾、环境保护、新闻报道、边防巡逻等将成为行业主流。农业无人机早期机型以10 L为主，逐步发展到15 L、30 L、100 L，在一定范围内载重量不断增加，满足了不同需求。

2）喷洒技术。目前常见的雾化方式有离心喷洒和压力喷洒系统，离心式喷洒具有流量大、粉剂适应性强的特性，在果树上更有优势；而压力式属于常规雾化，优势在于成本低，穿透能力稍强。

3）定位技术。定位方式目前普遍采用的是GNSS卫星定位，精度为米级，简单易用。而RTK高精度定位技术，能够实现厘米级定位精度，以建图测绘、果树作业等技术为前提，实现空地一体化技术[4-6]。

2 植保无人机在智慧农业、农险理赔中的应用

小型无人机在农业植保中的使用范围和使用次数逐渐提升，作用也越来越明显，在实现农业机械化生产以后，还需向智慧农业及农险理赔进一步应用。

2.1 无人机在植保和喷洒方面的应用

1）进行农田喷药作业智能感知。利用小型无人机对农作物进行喷药作业时，能够搭载15 kg的药水，一天的作业面积能够达到30 hm2以上，相当于传统的人工喷药作业50人一天的作业量，不会重复施药，能够起到预警感知的作用。

2）智能进行人工除草精准度分析。因为小型无人机在农业测绘时利用遥感技术优势，实行精细化多光谱镜头，可进行出苗、杂草分析和研判，为后续精准变量喷洒农药提供了实现的可能[7-9]。

3）实现专家在线指导助力决策。农业无人机是农业装备的一种机械，农业生产现场无人机各种传感器节点为专家在线指导。如水稻病虫害，依托互联网技术，帮助农户智能分析虫害情况，提出解决办法[10]。图1为无人机在水稻田喷药作业。

图1 无人机在水稻田喷药作业

2.2 无人机在农险理赔方面的应用

农作物的生长常常受自然条件的影响，而无人机应用后农业保险赔付添加到了无人机业务当中。这是老百姓口中的“靠天吃饭”，一旦农民受自然灾害天气的影响，那么农作物就会遭受损失。而无人机在农险理赔中发挥了重要作用，大大降低了损失程度，减少了农民承受压力。

3 智慧农业植保无人机现状及不足

以温州苍南县为例，该县植保无人机起步比较晚，但发展速度比较快。得益于目前无人机有了核心的科学技术，先进成熟的电动双旋翼无人机在温州苍南得到了广泛的应用和认可。

3.1 苍南县农业植保无人机现状

苍南县常住人口84万，水稻种植面积15万亩，植保作业投入劳动力少，手动式喷洒器与背负式喷雾器分别占该县植保机械10%和20%，无人机植保占70%。传统喷雾机器械工作效率低下，作业时间长，农药利用率不高，防治病虫害效果不佳，甚至还会造成环境污染，起不到控药的作用，而农业植保无人机却能很好地实现上述目标。有人曾预言“无人机的未来在农业”。的确，当人们试图在城市里将无人机用于航拍、物流、娱乐时，发现会受到空域管制、公共安全等多方面的限制。而在广阔的田间地头，飞防渗透率有巨大差异，助推了农业机械化的发展。截至2019年7月，苍南县共有8家飞防企业，无人机保有量50台，其中极飞6台，有执照的无人机驾驶员共32人，驾驶员年龄为25～40岁，年龄结构呈年轻化趋势。

3.2 苍南农业植保无人机存在的问题

1）续航里程时间短。以极飞无人机型为例，该机型主要采用锂聚合物电池作为主要动力来源，续航一般在15至20分钟之间，这是农业植保无人机一个致命的短板，如何延长续航时间，解决无人机瓶颈问题迫在眉睫，另外无人机载重量较轻。2）农业植保无人机价格偏贵，因无人机类型不同，价格也有所不同，双旋翼无人机以极飞无人机为例，目前市场30 kg载重量价格为5万元左右，加上全套喷药系统则达到8万元～10万元。3）无人机专业飞手和维修人员缺乏。目前取得无人机专业飞手和专业维修资格的人员很少，基本上都是生产厂家的专业技术人员，像农民经济合作社、家庭农场等组织没有自己的专业飞手和维修人员，必须邀请生产厂家来人操作和维修，导致农民购买有所顾虑和担心。农用植保无人机调查表如表1所示。

表1 苍南县农用植保无人机情况调查表（2019年1月1日—2019年7月17日）

4 智慧农业植保无人机的建议措施

从目前无人机在农业植保中的应用情况可以看出无人机对农业发展和机器换人起到关键作用，无人机技术的成熟和快速发展能够体现我国现代农业发展水平。然而在当前，我国无人机技术在农业植保应用当中仍处在初级阶段，距智慧现代农业还有很长的路要走，如何解决目前智慧农业无人机技术方面的难题，是我国亟待解决的问题。

4.1 加快科技研发，解决续航问题

目前，农业植保无人机在现代农业中切实起到了机器换人的作用，但是存在着无人机蓄电池飞行续航时间里程短的问题。建议科研团队从这方面加快对小型无人机技术的研发升级改造，使其具有更强续航能力，特别是提高其负载承载量，同时要满足快速充电能力。像极飞无人机这款快速充电的电池只需5分钟就可以充满，飞行航行时间约15～20分钟。

4.2 政府部门出台相关激励政策

政府相关部门出台相关支农惠农政策，加大财政扶持力度，从而降低农业植保无人机购买成本，激发农户购买需求和意愿。据了解，目前还有多省份农业植保无人机型未纳入财政补贴目录，无人机价格让农户犹豫不定。因此，出台相关财政政策，激励支持应用农业植保无人机飞防事业，可以节约大量人力物力，节约农业投入成本，减少环境面源污染，提高农业生产效率。

4.3 培养专业飞手和维修人员

由于消费者对大型无人机的购买能力较低，企业研发成本较高，而小型无人机能更好地应用于农业植保，需要成立相关的专业农业服务团队，培养技术人员，指导农民正确使用，避免不规范的操作对无人机产生的损害，同时要持续培养无人机专业飞手和专业资格技术人员负责维修作业，还要建立健全维修网点，提升服务质量。无人机一旦出现故障能及时快速进行维修，同时也可提供保养服务，直接降低农户对无人机的整体运营成本，激发消费者的购买意愿，提高小型无人机的使用数量和扩大范围，形成市场良性循环。

4.4 加大信息宣传力度

植保无人机具有特点和优点，才能真正让农户有购买愿望。政府部门需要加大政策引导，企业部门需要加大科研成果展示，通过政策与技术合力，形成重要载体，营造植保无人机家喻户晓的浓厚氛围。

5 结束语

本文通过对农业植保无人机主要优点和发展方向进行综述，阐明了无人机在现代农业上的广泛应用及重要意义，提出进一步研发续航时间长、载荷能力强、稳定性高、定位精准的农用无人机以及未来相配套的遥感数据后处理方法。将其应用在农田土壤结构分析、病虫害情况监测、作物种植面积测算、作物追肥施肥及其生长状况实时跟踪监测中，能够快速判断、精准决策，推动现代智慧农业的发展，为未来农业无人机的精准生产指明了方向，同时满足现代农业植保和广大农户需求，提升农业生产效率，为“三农”保驾护航，助力乡村振兴。