袁 海

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

病蟲害對(duì)糧食生產(chǎn)量降低的影響不能忽視，引入先進(jìn)防治技術(shù)意義重大。無人機(jī)作為新型植保機(jī)械，由定位系統(tǒng)與控制系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)組成，靈活可靠且效率高、成本低等特征優(yōu)勢(shì)明顯。但在實(shí)踐中易受到作業(yè)環(huán)境與噴頭性能等因素影響施藥作業(yè)質(zhì)量，還需加強(qiáng)裝置各系統(tǒng)方面的創(chuàng)新力度，以減少各種因素對(duì)作業(yè)成效的不良影響。

1 植保無人機(jī)施藥技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)研究

無人機(jī)監(jiān)測(cè)病蟲害方面的優(yōu)勢(shì)得到了國內(nèi)外專家的一致認(rèn)可，根據(jù)工作原理提出了運(yùn)用圖像處理與數(shù)碼遙感等技術(shù)結(jié)合監(jiān)測(cè)農(nóng)作物條銹病的方法，可顯著提高工作效率。根據(jù)剪切波與紋理識(shí)別間的方向差異性特征，提出了利用剪切波變換識(shí)別麥田圖像中雜草的理論，可彌補(bǔ)灰度共生矩陣方法傳統(tǒng)工作方式的不足。相繼提出了各種估算種植面積的理論方法，如基于對(duì)象分類理論采用處理遙感影像與衛(wèi)星遙感等技術(shù)估算單季晚稻面積；利用植被指數(shù)法與高清圖像等方式，計(jì)算出冬小麥植被覆蓋率；利用空間尺度長寬比監(jiān)測(cè)病蟲害發(fā)生面積等，通過種植面積推算出農(nóng)藥用量等作業(yè)情況，最終實(shí)現(xiàn)施藥精準(zhǔn)化。無人機(jī)遙感性能比衛(wèi)星遙感技術(shù)優(yōu)越，減少了天氣因素影響，時(shí)效性與圖像質(zhì)量等方面優(yōu)勢(shì)明顯，更利于推動(dòng)農(nóng)業(yè)精細(xì)化管理。

1.2 國外研究

相繼提出了用光譜相機(jī)進(jìn)行大豆銹病檢測(cè)的方法，尤其是對(duì)于國外大豆銹病的區(qū)域，提供了科學(xué)管理依據(jù)?？赏ㄟ^傳感系統(tǒng)收集到的圖像識(shí)別雜草類別，同時(shí)利用熱成像儀與多光譜等遙感設(shè)備，繪制非抗性與甘膦抗性雜草的分布圖紙，確保農(nóng)作物科學(xué)種植與管理。可運(yùn)用OBIA方法的果樹表面數(shù)字模型，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到單棵與行間農(nóng)作物的種植信息，為田間施肥等管理作業(yè)高效展開提供了可靠依據(jù)[1]。

2 國內(nèi)無人機(jī)技術(shù)研究問題方面

2.1 旋翼數(shù)方面

無人機(jī)旋翼數(shù)與旋翼分布不同，在形成的風(fēng)場(chǎng)與霧滴影響方面也多有差異。國內(nèi)對(duì)風(fēng)場(chǎng)下霧滴運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究顯現(xiàn)，未得出完整性結(jié)論，無法為霧滴沉降技術(shù)調(diào)整提供價(jià)值理論參照。

2.2 作業(yè)參數(shù)方面

無人機(jī)作業(yè)參數(shù)調(diào)整，直接影響工作效率與質(zhì)量，需要依據(jù)指定農(nóng)作物在特定氣象條件下與生長階段中的生長情況確定參數(shù)，但該主題的研究方向分散，研究結(jié)果無實(shí)際應(yīng)用參照意義。當(dāng)對(duì)生長時(shí)段與天氣環(huán)境或作物種類發(fā)生變化，參數(shù)調(diào)整降陷入混亂，防治效果不盡理想。同時(shí)無人機(jī)種類繁瑣，在選擇上也會(huì)存在盲目性。

2.3 靜電施藥方面

無人機(jī)靜電施藥系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，核心技術(shù)理論研究速度，儼然滯后于靜電施藥技術(shù)的發(fā)展要求，尤其是帶電材料絕緣方面，常發(fā)生部件漏電等安全隱患問題。靜電噴頭方面的不足有待改進(jìn)，包括產(chǎn)生的霧滴粒徑小、荷電量不足與霧滴漂移等問題，但在指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)上尚未統(tǒng)一，成為了嚴(yán)重制約技術(shù)推廣應(yīng)用的重要因素[2]。

2.4 噴頭性能方面

無人機(jī)施藥作業(yè)環(huán)境不同，在霧滴沉降距離與地面機(jī)具等方面存在差異，通常需要特定的噴頭，確保霧滴漂移等問題得到規(guī)避。國內(nèi)對(duì)噴頭的研究創(chuàng)新力度明顯滯后，噴頭霧化效果易受到制作工藝與材料等因素影響。同時(shí)噴頭分類不合理，也成為了技術(shù)限制性發(fā)展的關(guān)鍵因素。

3 無人機(jī)技術(shù)展望

3.1 霧滴漂移與分布模型

建立霧滴漂移與分布模型，對(duì)環(huán)境保護(hù)與提高資源利用效益有著積極作用。當(dāng)前研發(fā)出來的模型，不適用于無人機(jī)。同時(shí)無人機(jī)在作業(yè)參數(shù)與風(fēng)場(chǎng)分布等方面，與固定翼飛機(jī)有明顯不同，還需加大適用于無人機(jī)的霧滴模型研究建立力度。

3.2 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)解決了無人機(jī)作業(yè)系統(tǒng)性優(yōu)化等方面的弊端，首先需細(xì)化航空植保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過提高準(zhǔn)入門檻等方法，篩掉無資質(zhì)的企業(yè)。其次加強(qiáng)專家系統(tǒng)建立，通過輸入作物種類與病蟲害信息等信息，在作業(yè)參數(shù)與無人機(jī)類型及農(nóng)藥劑量等方面提供科學(xué)指導(dǎo)。最后加強(qiáng)航空植保隊(duì)伍建設(shè)，加大培訓(xùn)教育力度，要求其掌握專業(yè)知識(shí)技能，可以靈活運(yùn)用霧滴穿透系數(shù)模型等先進(jìn)技術(shù)，確保無人機(jī)施藥工作成效。

3.3 綜合作業(yè)

為迎合環(huán)保高效等生產(chǎn)政策號(hào)召，要想實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量與資源高效利用，還需加強(qiáng)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)等方面的研究。同時(shí)通過多機(jī)合作全方位收集病蟲草害信息，為施藥航線圖生成提供依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動(dòng)按需與變量噴灑農(nóng)藥。

4 總結(jié)

國內(nèi)植保無人機(jī)施藥技術(shù)的研究仍處于摸索性前進(jìn)階段，有較大的發(fā)展空間，在解決研究問題的同時(shí)，還需迎合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)多機(jī)合作與霧滴分布模型建立等方面加強(qiáng)研究，不斷豐富無人機(jī)施藥作業(yè)的理論基礎(chǔ)，從而為實(shí)踐作業(yè)高效展開提供價(jià)值依據(jù)。