无人机助力智慧农业：从田间到云端
无人机助力智慧农业：从田间到云端
2024年，我国植保无人机保有量已达25.1万架，防治作业面积达26.7亿亩次，这一数据不仅展现了无人机在农业生产中的广泛应用，也预示着智慧农业正迎来前所未有的发展机遇。在全球范围内，无人机技术正以前所未有的速度改变着传统农业的面貌，从田间管理到云端监控，智能化农业正在逐步成为现实。
无人机在农业中的具体应用
在重庆市长寿区伏羲农场，一个集丘陵地貌智能农机创新平台、数字农田伏羲系统、农业大数据平台控制中心于一体的智能农业示范基地正在改变着传统农业的生产方式。农场通过收集和分析土壤状况、气候信息、作物生长数据等，更精准地把握各方面信息，制定出更科学合理的种植方案和管理策略。
在东北的黑土地上，中科原动力的“智牛号”智能农机正在田间驰骋。这款配备360°融合感知系统和北斗全无人驾驶系统的智能农机，可实现全自主无人驾驶、近场遥控驾驶和远程遥控驾驶等多种驾驶模式。它加载了精准可靠的农田环境感知算法引擎，具备精准苗垄识别、作物杂草区分、障碍物检测与识别等能力，可自动生成全地形最优作业轨迹。
在新疆的棉田里，无人驾驶收割机正按照预设的路线进行行驶，误差极小。例如在耕地作业时，可以确保犁地的行距均匀，深度一致，从而提高耕地质量。操作人员不需要时刻坐在驾驶座上操作，大大减轻了劳动强度。而且，自动驾驶拖拉机可以在夜间等非传统工作时间作业，充分利用时间，提高了农业生产的效率。
在华北的麦田里，智能播种机根据土壤类型、肥力状况以及作物品种等因素，精确控制播种量和播种深度。例如，在肥力较高的土壤区域，适当减少播种量，避免作物过于密集；在肥力较低的区域，增加播种量，以保证足够的苗数。同时，根据作物种子的大小和发芽要求，调整播种深度，确保种子能够顺利发芽生长。
在南方的稻田里，无人机植保正在发挥着重要作用。它可以根据农田的作物类型、病虫害情况或肥力需求，精准地进行施药或施肥作业。通过搭载的传感器和智能控制系统，无人机能够识别作物的生长状况，针对病虫害严重的区域进行重点施药，避免了农药的浪费和过度使用。在施肥方面，根据土壤肥力检测数据，对缺乏养分的区域进行精确施肥，提高肥料利用率。
植保无人机的技术原理与优势
植保无人机主要分为两类：固定翼无人机和旋翼无人机。固定翼无人机类似于常规飞机，具有较长的续航能力和较大的携带负载能力，适合大面积的作物作业。旋翼无人机通常为四旋翼结构，可以垂直起降，机动性强，更适合小块农田和复杂地形的作业。
植保无人机的工作流程主要包括飞行准备、航线规划、作业、数据采集与分析等环节。在飞行准备阶段，需要根据作物类型和作业面积选择合适的无人机型号，准备相应的药剂和肥料。通过专业软件规划飞行路线，确保无人机能够均匀覆盖作业区域。在作业过程中，无人机按照规划的航线进行自主飞行，完成喷洒、监测等任务。同时，无人机在作业过程中会采集大量数据，这些数据需要通过专业软件进行分析处理，为农业决策提供依据。
植保无人机的关键技术包括导航与定位技术、自主飞行控制技术、药剂喷洒技术以及数据处理与传输技术。其中，导航与定位技术确保无人机能够准确飞行在预定的航线上，目前常用的是GPS导航。自主飞行控制技术通过编程或GPS信号，使无人机能够自动完成起飞、飞行、降落等动作。药剂喷洒技术则精确控制喷洒量和喷洒角度，减少药剂浪费，保护环境。数据处理与传输技术则高效处理采集的数据，并通过无线网络实时传输到地面控制站。
与传统农业机械相比，植保无人机具有显著优势。它大幅提高了喷洒等农业作业的效率，减少了人力成本。精准喷洒药剂，减少了农药和肥料的过量使用，减轻了对环境的污染。虽然初期投资较高，但长期来看可以节约大量人力和物料成本。此外，无人机可以飞行在传统农业机械难以进入的地形和气候条件下，适应性更强。
农业无人机的发展现状与挑战
尽管农业无人机发展迅速，但也面临诸多挑战。作业质量下滑、低价竞争、施药技术不完善、作业质量监管滞后等问题日益凸显。飞手大都是临时招募，带机参与，会导致作业标准参差不齐，影响作业质量。植保无人机一味大型化，在作业场景越来越复杂的现状下，应用效果严重受限。此外，作业质量监管体系滞后，到底由谁来监管、如何监管、监管评估标准是什么，目前仍不明晰。
针对这些问题，专家建议建立完善的培训体系，加强对飞手的培训，提高飞手的相关知识水平和安全意识；加强无人机施药技术的研发集成，特别是安全有效的减飘技术，如药肥同施、粗滴喷雾等；完善作业监管体系，推进第三方监管。
同时，扩展植保无人机在除了植保以外的其他应用领域，如农田信息管理、作物表型监测、智能巡田、撒播和吊运等，也是农业无人机未来发展的方向。
未来发展前景
面对这些挑战，行业专家建议建立完善的培训体系，加强对飞手的培训，提高飞手的相关知识水平和安全意识；加强无人机施药技术的研发集成，特别是安全有效的减飘技术，如药肥同施、粗滴喷雾等；完善作业监管体系，推进第三方监管。
同时，扩展植保无人机在除了植保以外的其他应用领域，如农田信息管理、作物表型监测、智能巡田、撒播和吊运等，也是农业无人机未来发展的方向。
植保无人飞机是发展农业领域新质生产力的典型代表，是低空经济的重要组成部分，也是发展智慧农业的主要方向。站在新历史起点上，航空植保事业正迎来前所未有的发展机遇。如何把握新形势、培育新动能、开拓新蓝海、展现新作为？
“当前，我国植保无人飞机行业正处于由‘行不行’向‘好不好’‘规范不规范’转变的关键期，要实现跨越式创新发展必须加快培育新动能。”全国农技中心主任魏启文表示，要牢牢抓住新一轮科技革命机遇期，加强植保无人飞机软、硬件技术攻关，在关键部件研发、精准施药、防飘减飘、大数据遥感、定点喷洒、标准建设、行业自律等方面实现新突破，推进行业健康规范发展。
国内行业发展瓶颈凸显、价格竞争愈加激烈，亟需开拓国际市场新蓝海。魏启文建议，要全面加强标准建设、品牌建设和规则建设，强化国际交流合作、稳步开拓国际市场，积极参与国际国外标准制定，推进我国植保无人飞机产品与技术出海，为全球农业发展提供中国方案、贡献中国智慧。
同时，要充分发挥联盟合作、交流和共享平台的作用，把“产学研推”各方资源整合起来、把力量集中起来，在项目申请、产品开发、技术推广、人才培养等方面开展深度合作，共同推动我国植保无人飞机产业高质量发展。
随着技术的不断进步和应用场景的持续拓展，无人机必将在农业现代化进程中扮演越来越重要的角色。我们有理由相信，在不久的将来，无人机将真正实现从田间到云端的全面智能化管理，为农业生产插上科技的“羽翼”，开启智慧农业的新篇章。