无人机撒播技术在农业中的应用综述

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　　摘 要：农业现代化发展对于农业信息化、机械化、自动化的要求不断提升。为了提升农业产量、实现农业可持续发展，农业航空应运而生。本文通过分析农业航空中无人机撒播技术的实际应用，研究当前无人机進行精准撒播工作的核心技术，为今后农业撒播的现代化发展提供方向，提升农业管理的优越性和可行性。
　　关键词：无人机;撒播技术;农业航空
　　我国是农业大国，有大约12亿平方公顷的土地。因此，农业种植工作从人工化转向机械化、自动化势在必行。精准农业航空以及无人机的发展，促使农用无人机的诞生。当前，大部分农用无人机主要应用于植物保护方面，在农业生产管理方面具有科学性和可行性，加快了国家农业的现代化管理进程。
　　1   农业生产作业中无人机撒播应用机制
　　1.1   机体
　　机体属于物料撒播作业装置的主要载体，贯穿在整个无人机撒播工作体系中。当前我国主要的农用无人机分为多旋翼无人机与单旋翼无人机。其中，多旋翼无人机包含四、六、八旋翼，主要以电力作为动力源。单旋翼无人机中燃油机是动力系统，具有极强的载重和续航能力。例如，日本雅马哈公司生产的Fazer系列无人机。此外，有专家设计出专门播撒颗粒剂的单旋翼无人机，通过在机身两端安置物料桶，经由送料管将相关颗粒剂运输至转盘再均匀洒出，与无人机的直线运动相配合，使物料播撒得更加均匀。多旋翼无人机的优点在于维护简单，稳定性强，操作简便。缺点是抗风性差、载重能力和续航能力弱。
　　1.2   物料种类
　　无人机撒播工作体系中，物料撒播的种类是工作开展的基础。由于撒播无人机物料箱中空间有限，因此，该装置对于物料的大小和直径均有要求。假若颗粒物直径太大，应考虑无人机物料箱的容量和载重，判断是否适合进行撒播。例如，在飞播造林工作中，经常会进行松树种子的撒播。如果利用无人进行撒播，因为种子直径太大，无法将其大量存储在物料箱中。因此撒播松树种子时不适宜大规模开展。如果需要撒播的物料直径较小，类似于粉末状，受无人机压风场的影响，这些粉末会到处飘散，无法控制撒播工作。
　　1.3   撒播装置
　　撒播装置是无人机撒播工作体系中的核心装置，直接涉及到撒播质量。当前，农用撒播无人机在装置上，主要分为气力式和离心式。部分无人机播撒装置利用离心圆盘，通过单片机控制第一电机带动圆盘进行旋转，第二电机负责控制出料口闸门的大小，保证撒播工作中出料口的实际流量可以实现按需分配[1]。
　　2   农业生产作业中具体无人机撒播技术的应用分析
　　2.1   撒播水稻种
　　水稻田无人机播种是农业航空领域的全新技术应用。华南农业大学的科研人员在2014年于广州市科学实验基地开展无人机撒播实验，该实验通过利用科研人员自主设计的撒播机载装置进行水稻种的撒播。科研人员选择三个采样点用于测产，主要测量有效穗数和水稻株数，测量结果显示，每0.09hm2的农田在305s内就可以实现水稻种的全部撒播工作。通过撒播操作健康生长的水稻田平均产量是7705.5kg/hm2，有效穗数的平均值为321个每平方公顷，穴数平均值为38穴每平方米，说明利用无人机进行水稻种的撒播工作中具有应用前景。葡萄牙某大学科研人员将无人机与摄影装置、播种装置充分结合。日本广岛农业通过六轴无人机开展种子撒播实验，可以在10min内将12Kg的种子全部撒播完成。地面机械播种则需要大约60min才可完成，而人工播种时间更长。因此，撒播无人机的应用可以节约人力和时间成本。
　　2.2   飞播造林
　　飞播造林技术发展历史悠久，通过无人机开展飞播造林工作可以科学的把控播撒的流量，提升无人机播撒物料时的均匀度和精准度，减少人工造林的成本。Biocarbon Engineering公司研制出无人机植树系统，可以充分将无人机技术、遥感技术、机器智能技术充分结合。此植树系统主要由六个无人机构成，只需要一位技术人员即可进行操作。利用视觉技术和定位系统确定区域3D地图，接着收集、分析数据，在地图中划定种植区域。在确定好种植范围之后，通过“空气压缩”的方法将撒播的种子射到土壤中，最终实现精准种植。
　　2.3   撒播颗粒饲料
　　撒播颗粒饲料是撒播无人机的另一大应用领域。当前，在山地养殖场或者鱼塘等区域大部分投食工作均需要人力工作实现，工作人员的劳动强度较大。利用撒播无人机进行饲料投食之后，可以极大地减轻了工作人员的工作量。例如，在鱼塘、农田、鸡鸭养殖场这种大型农场中，只需一台撒播无人机就可以实现施肥、播种、投食一体化，确保农业资源的有效利用。
　　2.4   物料撒播均匀度分析
　　物料撒播的均匀度是农业无人机撒播工作的关键因素，关系到撒播工作的效果。相关技术人员设计和优化了气力式无人机中的撒播装置，在田地中设置多种采集点，通过相关数据的分析、收集发现：最佳锥角是130°时导流通道角度最佳，同时撒播的均匀性的标准差是0.90。也有技术人员通过比较撒播装置的喷嘴结构，经过一系列的仿真与实验验证发现，平嘴相较于扁喇叭、圆弧嘴与撒播装置的契合度更高。
　　2.5   无人机撒播技术应用前景
　　无人机撒播技术可以实现多种技术的融入，通过将全球定位系统、地理信息系统、遥感系统充分结合，可以为无人机在农业中的应用提供全新方向[2]。其中，遥感技术可以使无人机通过传感器接收到地面上的物体反射的电磁波信号，在撒播无人机工作时，可以利用红外光谱和土壤可见的反射率分析土壤中的有机质。在撒播中还可以通过遥感图像检测种植区域的病虫害问题。
　　3   结论
　　农业无人机技术的突破促进了无人机撒播技术的大范围应用和推广，在颗粒肥的撒播以及养殖投食方面具有广泛的应用。不过，播种工作需要无人机撒播均匀，这对当前的技术提出新的要求。因此，相关企业和科研人员需要对无人机撒播技术进行深层次的研究，帮助其更加高质量、高效率的完成撒播工作。
　　参考文献：
　　[1]高志政，彭孝东，林耿纯，等.无人机撒播技术在农业中的应用综述[J].江苏农业科学，2019，47（06）：24-30.
　　[2]游兆延，吴惠昌，高学梅，等.水田绿肥无人机装备技术研究与应用[J].浙江农业科学，2019，60（02）：314-317+321.
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