无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用分析

无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用分析

李刚丰久亮

乌兰察布市农林科学研究所  012000

摘要：现如今，随着无人机技术的不断发展和应用，已经成为一种行之有效的农业农药喷洒工具。与传统农药喷洒机相比，无人机植保系统具有高效性、喷洒精度高和作业成本低等优势，已成为现代农业生产中的重要环节。基于此，本文旨在对无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用进行深入研究，通过探索无人机植保系统的优势和局限性，以期为农业生产提供可靠且具有运用价值提供一定的参考。

关键词：无人机植保；智慧农业；农药喷洒

当下随着农业现代化的不断推进和人们对食品安全的越来越高的要求，农药喷洒技术的精度和效率成为农业生产中的瓶颈之一。在传统的农业生产中，农民喷洒农药往往依赖人工进行，此种方式存在喷洒不均匀，精度低等问题。如果使用传统机械进行作业，除了喷洒不准确，也会造成浪费和环境污染。而在这种情况下，无人机植保系统的出现为农业生产带来了显著的转折。无人机植保系统可以利用先进的三维定位技术、无线通信技术、传感器技术等先进技术进行精准地喷洒农药，使农药的喷洒更加精确，全方位地覆盖整个农作物区域，且操作上更加智能化。在这种情况下，研究无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用分析是指当前的一个重要问题，具有非常重要的现实意义和深远的发展前景。

一、无人机植保系统的技术原理

（一）三维定位技术的应用

无人机植保系统中的三维定位技术是其操作精度的关键因素。无人机需要准确定位和控制，才能实现高效喷洒，避免农作物的浪费和环境污染。三维定位技术主要包括GPS、北斗卫星通信和激光雷达定位等技术。其中，GPS可以采用RTK差分技术实现毫米级的高精度定位，北斗卫星通信可以提供卫星图像和数据传输服务，激光雷达定位可以实现高精度的地形测量和三维模型构建。该技术可以通过无线通信将地理信息传输给中央控制系统，使其快速地对无人机进行精确的控制。

（二）无线通信技术的应用

无人机植保系统需要具备无线通信技术，才能实现与中央控制系统之间的实时交互。无线通信技术采用两者之间的无线电波传输数据和信息。一般来说，该技术使用无线卫星通信、光电通信和无线局域网等常见技术。搭载无线通信设备的无人机植保系统通过无线数据传输技术实现与地面控制站点之间的高效数据传输，如遥控器对无人机进行实时控制，传输无人机获取的作业结果和摄像数据等信息。

（三）传感器技术的应用

无人机植保系统利用传感器技术实现对监测指标的实时监控和数据采集。该技术可通过高精度传感器获取包括作物高度、生长情况、色素浓度等数据，以及农药状态和环境感知信息，以实现高质量的农药喷洒。该技术可采用RGB图像、激光雷达、红外图像、超声波和热成像等常见实时感测技术实现。

在实际应用中，无人机植保系统需要综合运用上述三大技术，才能实现高效、精准的农药喷洒。例如，在有的稻田喷洒中，无人机可以使用GPS技术实现地形测量和区域划分，使用无线通信和传感器技术实现与地面控制站的交互、实时监测和数据采集，并通过这种方式将运作数据等信息传送到农民或者技术工人的手机应用程序上，帮助农民或技术工人完成作业计划和监管后续管理。整个过程都是高效、精准、实时的，使农民在节约劳动力的同时实现更安全和更环保的农业生产。

二、无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用效果评估

（一）喷洒精度与效率的比较分析

无人机植保系统相对于传统农药喷洒方法具有更高的喷洒精度和效率。通过使用先进的三维定位技术，无人机可以准确地控制喷洒施药区域，使农药均匀覆盖，减少浪费和漏施现象。同时，无人机植保系统采用喷洒枪等专业设备，可以根据不同作物的需求进行精确喷洒，提高作物的养分吸收和病虫害防治效果。相比之下，传统的人工喷洒往往受限于操作人员的技术水平和喷洒工具的精度，容易造成喷洒不均匀和浪费的问题。

此外，无人机植保系统的喷洒效率也受益于其快速、高效的作业特点。与人工喷洒相比，无人机可以快速完成大面积农田的喷洒任务，大大缩短了作业时间，提高了生产效率。喷洒速度和作业范围的增加使得农民能够在适宜的时间内完成农药喷洒，减少了作物受到病虫害损害的风险。

（二）农药喷洒效果评估

无人机植保系统的应用也为农药喷洒效果的评估提供了更为可靠和准确的手段。传统的评估方法主要依赖人工观察和农民经验，而无人机植保系统通过使用传感器技术可以实现对农作物的实时监测和数据采集。通过监测农作物的生长情况、叶片状态、颜色变化等指标，无人机可以提供准确的数据以评估农药喷洒效果。

（三）经济效益分析

无人机植保系统在经济效益方面也具有显著的优势。首先，无人机植保系统的高精度喷洒可以减少农药的使用量，降低了农业生产成本。此外，无人机植保系统通过提高喷洒效率和作业质量，可以增加农田的产量和品质，提高农产品的市场竞争力，从而带来更高的经济收益。

除此之外，无人机植保系统的应用还减轻了人力投入和劳动强度，提高了农民的工作效率，降低了劳动成本。同时，无人机植保系统的智能化操作和无线通信技术，使农民能够实时掌握农药喷洒的情况，及时调整和优化喷洒方案，从而进一步提升经济效益。

三、无人机植保系统的优势与局限性分析

（一）优势分析

（1）提高喷洒效率和精度

与传统农药喷洒方法相比，无人机植保系统的卓越性能可以极大地提高农地喷洒效率和精度。无人机植保系统通过使用先进的三维定位技术，准确地控制喷洒施药区域，使农药覆盖均匀，减少浪费和漏施现象。同时，无人机植保系统采用喷洒枪等专业设备，可以根据不同作物的需求进行精确喷洒，提高作物的养分吸收和病虫害防治效果。

（2）减少农药的浪费和环境污染

由于无人机植保系统可以实现高精度、自动化喷洒，可以避免农民在草药喷洒中产生的许多误差和误喷的情况，从而减少农药浪费，节约农药成本，并减少对环境和人体的污染。

（3）操作智能化

传统的喷洒方法需要人工携带喷嘴，排队浇灌，而无人机植保系统则具备自主飞行、自主跟踪、自动识别、自动导航和自主着陆等智能化特点，不仅提高了农田喷洒的效率，还降低了劳动强度和危险程度。

（二）局限性分析

（1）技术成本与维护成本

无人机植保系统的大规模推广面临着技术成本和维护成本的压力。高端的三维定位技术、无线通信技术和传感器技术需要相应的技术投入和人员培训，导致相应的运营成本增高。无人机植保系统的维护需要眼精密的知识和技能，需要相应的维护人员进行操作和维修，这将进一步增加运营和维护成本。

（2）天气条件的限制

无人机植保系统在使用中也受到天气条件的限制。在强风、恶劣天气和黑夜的环境下，无人机可能遭遇系统故障、失去导航或出现飞行偏差等问题，给操作和农田喷洒带来不便。

四、结语

本研究对无人机植保系统在农业农药喷洒中的应用效果进行了评估和分析。研究结果表明，无人机植保系统相对于传统喷洒方法具有提高喷洒效率和精度、减少农药浪费和环境污染、实现操作智能化等显著优势。然而，无人机植保系统在技术成本、维护成本和天气条件等方面也存在一定的局限性。

总之，尽管无人机植保系统在农业生产中具有许多的优势特性，其推广发展的速度和成本，以及信息安全等问题，依然是面临的问题，需要技术人员和相关政部门共同努力，不断探索和完善，以适应现代农业的需求。

参考文献

[1]曾锦伟.植保无人机与人工喷雾施药对茶园害虫的防治效果比较[J].湖北植保,2023,(06):29-31.

[2]陈武强,田波,滕召友等.植保无人机助推山区智慧农业发展的路径分析[J].南方农机,2023,54(22):1-4+12.