研究無(wú)人機在智慧農業(yè)方面的應用論文

　　無(wú)論在學(xué)習或是工作中，說(shuō)到論文，大家肯定都不陌生吧，論文是討論某種問(wèn)題或研究某種問(wèn)題的文章。那要怎么寫(xiě)好論文呢？以下是小編精心整理的研究無(wú)人機在智慧農業(yè)方面的應用論文，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

　　摘要：

　　智慧農業(yè)將數字農業(yè)與精準農業(yè)有機聯(lián)系為一個(gè)整體，而無(wú)人機在智慧農業(yè)中起著(zhù)不可忽視的作用。本文闡述了無(wú)人機在遙感監測、精準植保、棉花脫葉、種子撒播和趕花授粉等方面的應用情況。

　　關(guān)鍵詞:

　　無(wú)人機;智慧農業(yè);應用;

　　引言：

　　農業(yè)航空起始于20世紀20年代，隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，目前農業(yè)航空已經(jīng)成為世界各國農業(yè)領(lǐng)域不可缺少的一部分。智慧農業(yè)是現代農業(yè)發(fā)展的目標，無(wú)人機具有作業(yè)效率高、單位面積藥液用量小、無(wú)須專(zhuān)用跑道、機動(dòng)性好等特點(diǎn)，且結合了信息、通信、人工智能、大數據和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，為智慧農業(yè)的發(fā)展提供了空間和平臺。無(wú)人機性能良好，其優(yōu)越性是地面機械無(wú)法替代的。此外，無(wú)人機在農業(yè)的多個(gè)方面包括農業(yè)遙感監測、病蟲(chóng)害防治、種子撒播等都具有廣泛應用。

　　1、農業(yè)無(wú)人機的應用

　　1.1無(wú)人機在遙感監測方面的應用

　　無(wú)人機遙感即無(wú)人機和遙感技術(shù)的結合，可利用先進(jìn)的無(wú)人機駕駛技術(shù)、遙感監測技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS定位技術(shù)等，具有自動(dòng)化、智能化、信息化等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機遙感在多個(gè)領(lǐng)域都扮演著(zhù)重要角色，例如氣象監測、資源調查與監測、測量方面和突發(fā)事件處理[1]。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步，無(wú)人機遙感技術(shù)在精準農業(yè)方面快速發(fā)展。許多發(fā)達國家從20世紀就已經(jīng)開(kāi)始研究精準農業(yè)技術(shù)，國內發(fā)展比較晚，但隨著(zhù)遙感（RS）、全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）以及我國北斗衛星導航系統的不斷完善及其定位技術(shù)的不斷提高，無(wú)人機遙感技術(shù)有了很大的進(jìn)展，為我國精準農業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支持[2]。

　　利用無(wú)人機遙感監測技術(shù)可以收集作物的多光譜圖像，這些圖像可以生成光譜反射帶，通過(guò)計算機處理這些波段，可以得到歸一化植被指數（NDVI）、葉面積指數（LAI）或光化學(xué)反射指數（PRI）等指標。其中，歸一化植被指數（NDVI）數據與農業(yè)制圖工具中的作物水分脅迫指數（CWSI）和冠層葉綠素含量指數（CCCI）等其他指標相結合，可以提供對作物健康有價(jià)值的建議，使人們了解肉眼不可見(jiàn)的作物變化和脅迫條件。蘭玉彬等[3]通過(guò)無(wú)人機遙感技術(shù)獲得柑橘果園的高光譜圖像，經(jīng)過(guò)一系列分析計算，通過(guò)圖像分辨出感染黃龍病的植株與健康植株，正確率高達94.7%，大大提高了果園管理效率和政府防控病情的力度。另外，無(wú)人機遙感還可用于農作物病態(tài)監測和產(chǎn)量估算等過(guò)程。

　　1.2無(wú)人機在精準植保（病蟲(chóng)草害防治）方面的應用

　　糧食安全制約著(zhù)國家的發(fā)展水平，而病蟲(chóng)草害直接對農作物的產(chǎn)量和質(zhì)量造成影響。我國是農業(yè)大國，病蟲(chóng)草鼠害造成的糧食損失高達1.2億t，發(fā)生面積年均4.67億公頃次以上[4]。目前，在全球范圍內，病蟲(chóng)草害的主要防治手段依然是噴灑化學(xué)農藥，但是我國農藥使用技術(shù)和農藥噴灑設備比較落后，農藥利用率一直比較低。在此背景下，采用無(wú)人機進(jìn)行精準施藥對保障我國糧食安全具有重要作用[5]。

　　無(wú)人機作為新型植保機械，其搭載的全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS）可以為實(shí)現精準施藥提供技術(shù)保障，可在多種地理環(huán)境下進(jìn)行植保作業(yè)。植保無(wú)人機在藥劑噴施方面有很多優(yōu)勢。一是高效安全。植保無(wú)人機的飛行作業(yè)速度可達3～8m/s，其農藥噴灑效率高達13.33～26.67hm2/d，是傳統人工施藥的60倍以上；另外，植保無(wú)人機可通過(guò)地面遙控或飛控系統進(jìn)行操作，減少了農藥與施藥人員的接觸，提高了施藥作業(yè)的安全性。二是節水節藥。利用植保無(wú)人機噴灑技術(shù)至少可以節約30%～50%的農藥用量，節約90%的用水量，大大提高了農藥的利用率。三是防治效果顯著(zhù)。植保無(wú)人機噴灑精準，農藥利用率高，提高了對病蟲(chóng)害的防治效果。四是成本低。植保無(wú)人機整體尺寸小，重量輕，易于維護[6]。隨著(zhù)精準農業(yè)的發(fā)展，植保無(wú)人機在病蟲(chóng)草害防治方面的地位日益突出。目前，植保無(wú)人機面臨的問(wèn)題是缺少最佳施藥方案和如何最大限度地提高噴霧精度和減少飄移。

　　1.3無(wú)人機在棉花脫葉方面的應用

　　新疆是我國棉花的主要產(chǎn)區，其棉花種植面積和產(chǎn)量均達到全國的50%以上。近年來(lái)，隨著(zhù)植保機械的快速發(fā)展，新疆棉花的全程生產(chǎn)逐漸趨向機械化[7]。噴霧落葉劑是棉花機械化采收的重要組成部分，全面、均勻地噴施落葉劑可以改善棉花的落葉質(zhì)量、降低棉花中的雜質(zhì)含量。由于棉花冠層的葉片重疊，給傳統的地面噴灑機噴灑作物帶來(lái)不便，無(wú)人機快速高效的作業(yè)方式非常適合噴灑棉花脫葉劑。與傳統打頂機械相比，使用植保無(wú)人機還不會(huì )留下轍印和損傷作物，可減少對土壤和作物的損害。

　　無(wú)人機不僅給棉花脫葉帶來(lái)方便，其對脫葉劑的利用效率也大大提高。有研究表明，添加航空噴霧助劑可以顯著(zhù)提高脫葉霧滴的沉積量，噴施15d后，落葉率達80.31%，吐絮率達90.61%。添加航空噴霧助劑可使棉花落葉率提高3.12%～34.62%，吐絮率提高6.67%～29.56%[8]。目前，對無(wú)人機應用棉花落葉劑的研究較少，如何提高棉花中低層落葉劑霧滴的覆蓋率，使霧滴充分均勻地分散在棉花冠層，對于提高落葉效果及棉花品質(zhì)具有重要意義。

　　1.4無(wú)人機在種子撒播方面的應用

　　農業(yè)物料常見(jiàn)的撒播對象是小粒徑種子、肥料顆粒等。與育苗相比，撒播節省了移栽成本，提高了作業(yè)效率，是一種比較常見(jiàn)的直播方式。無(wú)人機進(jìn)行撒播，一般是在無(wú)人機上掛載撒播裝置，物料撒播作業(yè)過(guò)程主要分為排種和拋撒，其中排種大部分由排種器完成，而拋撒的技術(shù)有多種，主要有離心式拋撒、氣力式拋撒、均勻桿式拋撒和擺管式拋撒。

　　目前，比較常見(jiàn)的無(wú)人機撒播裝置為離心圓盤(pán)式，該技術(shù)是利用離心力將物料從高速旋轉的離心盤(pán)上甩出，拋撒的均勻度主要與圓盤(pán)的轉速和葉片有關(guān)，拋撒的幅度比較大且為圓弧形，但播撒的均勻性不穩定。宋燦燦等[9]設計了一種氣力式無(wú)人機撒播裝置，采用播量可調的外槽輪排種，以風(fēng)機產(chǎn)生的高速氣流作為種子撒播的動(dòng)力，其排量隨無(wú)人機前進(jìn)速度的變化而調節，提高了無(wú)人機撒播作業(yè)的均勻性。要實(shí)現無(wú)人機的精準撒播，需要綜合考慮無(wú)人機作業(yè)狀態(tài)和撒播裝置的變量調節，以提高無(wú)人機撒播過(guò)程中的穩定性和均勻性[10]。無(wú)人機在種子撒播方面的應用推動(dòng)著(zhù)精準農業(yè)的發(fā)展，具有重要的研究意義，且目前空中撒播技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內被廣泛應用于水稻撒播。

　　1.5無(wú)人機在趕花授粉方面的應用

　　在現代農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，采用機械化及自動(dòng)化趕花授粉可以有效地提高作業(yè)效率及作業(yè)質(zhì)量。在部分瓜果蔬菜等作物的種植管理上，也可以使用無(wú)人機進(jìn)行輔助授粉。與傳統人工授粉相比，在一定條件下使用無(wú)人機進(jìn)行授粉，可提高作物成功授粉的概率，改善人工授粉和自然授粉的不足[11]。在有些條件下，傳統的雜交水稻制種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足雜交水稻的發(fā)展需求，目前無(wú)人機趕花授粉技術(shù)在雜交水稻制種方面的應用，已經(jīng)在一些發(fā)達國家頗有成效，在國內一些試驗點(diǎn)的應用效果也比較理想[12]。有學(xué)者研究小型無(wú)人機在旋翼風(fēng)場(chǎng)下的水稻花粉分布規律，選擇出了適合無(wú)人機授粉的飛行速度，為無(wú)人機水稻授粉提供了理論指導依據。

　　目前，無(wú)人機授粉時(shí)，針對不同花蕊花期的噴灑范圍和噴灑速度還有待研究，需要考慮作物的高度、生長(cháng)周期、花蕾期等綜合因素影響。

　　2、展望

　　無(wú)人機是精準農業(yè)的重要組成部分，精準農業(yè)又是現代農業(yè)生產(chǎn)和現代信息科技的有機結合，精準農業(yè)的技術(shù)水平直接影響著(zhù)智慧農業(yè)的發(fā)展速度和質(zhì)量。因此，無(wú)人機在農業(yè)方面的應用對智慧農業(yè)的發(fā)展起著(zhù)不可忽視的作用。通過(guò)無(wú)人機搭載的智能化傳感器和視頻監控設備對農作物信息進(jìn)行采集，通過(guò)現有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以觀(guān)測農作物的病蟲(chóng)害信息，也可以實(shí)時(shí)顯示出農作物的生長(cháng)狀況和生長(cháng)環(huán)境，提供對農業(yè)作業(yè)有用的信息。同時(shí)，在現代科技的推動(dòng)下，無(wú)人機與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數據等現代技術(shù)密切結合，為智慧農業(yè)發(fā)展提供了不可缺失的平臺和載體。未來(lái)無(wú)人機將給智慧農業(yè)帶來(lái)新的變化。

　　參考文獻

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　　[4]蘭玉彬無(wú)人機的農業(yè)應用[J]紫光閣,2017(1):86.

　　[5]蘭玉彬,王國賓中國植保無(wú)人機的行業(yè)發(fā)展概況和發(fā)展前影[J.農業(yè)工程技術(shù),2018,38(9):17-27.

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　　[10]宋燦燦，周志艷,羅錫文，等.農業(yè)物料撒播技術(shù)在無(wú)人直升機中應用的思考[J].農機化研究,2018,40(9):1-9.

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