植保无人机信息化管理的应用与分析——以东阳市应用为例

应恭伟，潘增辉，蒋雅妮，王 军

（1 东阳市农业机械化发展中心，322100，浙江金华；2 东阳市城东街道办事处，322105，浙江金华）

随着国内植保无人机制造技术的不断完善，当前植保无人机已经在农机产业中形成一个单独的行业，植保无人机也从特定用途产品向通用产品发展。近年来，随着国家制定相应的扶持政策、完善标准与补贴制度，植保无人机的数量成井喷式增长。

1 东阳市植保无人机应用现状

东阳市是浙江省农业领域“机器换人”示范县，也是全省首批综合性农业“机器换人” 高质量发展先行县。东阳市在2014 年通过项目引进一台10 L 天途多旋翼植保无人飞机，2015 年、2018 年陆续引进羽人、大疆、智天等品牌的植保无人机开展示范应用。从2020年开始，数量增长较快，截至2022 年11 月，全市拥有植保无人机81 台，其中载量30 L 以上无人机达到35台，广泛用于水稻、小麦、茶叶、毛芋、香榧、玉米、水产等众多农业产业的施药、播种、授粉等作业环节，为农业节本增效起到了巨大的推动作用。

2 信息化管理的应用优势

2022 年，东阳市在原有的北斗农机信息化管理平台上新增了植保作业模块，通过与江苏北斗卫星应用产业研究院、江苏北斗农机科技有限公司、浙大正呈科技有限公司三方技术交流，研制开发应用于植保无人机的北斗终端。同年3 月正式在植保无人机上进行安装，到11 月底，全市已有39 台植保无人机装备了北斗终端。

2.1 作业情况更具体、直观

以北斗技术为基础建立的农机作业监管平台可以结合物联网、信息融合等技术，对植保无人机作业过程中产生的信息进行采集和展示，通过数据处理技术增强其科学性和可视性，让作业审核工作人员可以更直观地从地图上了解到作业的植保无人机的归属、作业地块地理位置、作业飞行轨迹、作业时间等，对涉及山林作业、跨区作业的数据审核不出错误，一目了然，如图1 所示。

图1 跨区地块及山地地块作业数据

2.2 农机调度更高效、准确

北斗信息化管理平台可以实时监视选定农机的作业数据，包括农机终端在线状态、作业速度、作业里程、实时面积等，如图2 所示。通过即时影像图片展示，第一时间了解农机作业现场情况及作业质量情况。通过速度曲线图实时记录农机作业速度变化情况，准确掌握农机工作状态。同时在飞防力量缺乏或在某地遇到突发农业病虫害时，可以通过手机APP，向指定机主发送调度指令，组织未在线作业机组及时参与作业，就近调度受灾地块附近植保无人机前往作业。北斗信息化管理平台可以有效打破植保飞防服务主体与被服务主体之间的信息壁垒，更高效、快速地做好植保无人机的调度响应。

图2 植保无人机在线等情况

2.3 补贴发放更公平、准确

北斗差分定位技术已经能够达到厘米级的定位精度，对植保无人机的作业面积测算误差较小，农户、乡镇和市级农机管理部门都可以在手机端微信公众号或电脑端管理平台实时查看相应的植保无人机作业轨迹、作业地块、作业时间、作业图片等作业信息，如图3 所示。作业人员遇到数据审核有疑义的可以及时向相关管理部门反馈，管理部门则可通过后台技术人员提供相应数据或组织人员前往实地核查，确保相应飞防数据的准确性。精准的数据采集加上及时的信息反馈，有效提升了植保无人机水稻飞防补助政策实施的科学性和准确性。

图3 植保无人机作业明细表

3 信息化管理存在的问题

截至2022 年11 月，2022 年北斗农机信息化管理平台上已产生植保无人机作业数据6 274 条，其中有效作业数据3 331 条，有效作业面积5 860 hm2次。东阳市级农机管理人员对每条数据与实际情况进行认真比对和审核，使用过程中出现的最突出的问题是数据缺失，其次是部分数据无法判断其有效性。另外由于终端及其服务年费由政府全额出资，还存在一定的国有资产浪费现象。

3.1 北斗终端与部分植保无人机适配性不足

作为植保无人机上后续新增的附件，北斗终端自身不带电，需要从植保无人机上取电，而不同款无人机间电压、电流不完全相同，导致部分品牌型号的植保无人机与北斗终端不适配，进而影响了相关数据的准确性。适配性不足会导致终端不通电、作业数据缺失、作业轨迹紊乱等问题。

3.2 北斗终端“三防”不到位

目前的北斗终端固件可以满足拖拉机、插秧机、收割机等机组的作业监测环境需求。但近年来植保无人机的喷药系统越来越先进，药液雾化质量越来越好，农药药液的腐蚀性又相对较强，植保无人机上的北斗终端应有更高的防水防湿防腐蚀要求。在植保无人机北斗终端使用前期就出现了大量北斗终端进水短路，造成数据缺失、拍摄图片无效等问题。

3.3 北斗数据采集和分析智能程度不高

北斗终端作业数据采集时拍摄的图片是作为补贴数据审核的重要依据的。植保无人机飞防作业与插秧机机插作业不同，作业机具移动速度快，现有摄像头拍摄的图片像素较低，无法满足审核要求，一旦数据出现错误，无法通过查看图片确认是否为有效数据，而植保无人机飞防作业事后核查困难，极大地增加了人工核查作业数据的工作量。

3.4 所有权与使用权分离导致部分非必要的支出

东阳市北斗农机化信息管理系统由政府财政全额进行补助，农户无需自理费用。北斗终端作为国有资产，所有权在国家，日常使用在农户主体手中，导致了一些不必要的费用支出。目前出现的比较突出问题包括：部分农户无节制地申请安装北斗终端，即使无人机不开展作业，也要申请安装终端，2022 年开始安装的植保无人机北斗终端有10%～15%处于基本闲置状态；对终端的日常养护缺失，植保无人机喷洒药液、播撒化肥后，没有任何擦洗，任药肥对北斗终端造成腐蚀，这类损坏即使是在质保期内，根据协议也应由政府承担。其他诸如终端遗失、植保无人机炸机导致终端损坏等，虽有文件规定此类损失需要农户主体承担，但实施起来十分困难。

4 信息化管理发展建议

数字农机、精准农机是农机发展的必然方向，北斗系统作为其重要基石，必将在不断的发展和完善中与传统农机、数字农机更好地对接。植保无人机的信息化管理是精准农业的一次重要尝试，数字农机与北斗平台的融合一定会在这样一次次的尝试中日趋完善，日后信息化管理必将在更多的农机领域得到应用。

4.1 优化政府对信息化平台的管理模式

由政府“买硬件”向政府“买服务”转变。政府不再进行硬件整件采购，转为购买终端及平台租赁服务，每年度按照信息化平台上的实际使用数量与北斗供应厂商进行结算，非机器自身问题造成的损坏不再承担相应费用，督促北斗厂商与农户做好北斗终端的日常使用和维护，减少不必要的财政支出。

4.2 提升北斗终端硬件水平

政府部门、农机主体、北斗终端厂商三方之间应加强合作，针对实际使用中遇到的“三防”不足、适配性不够等问题探索出合理的解决方案，保证终端的稳定性、可靠性，减少固件质量导致数据偏差问题。

4.3 提升北斗终端智能化水平

北斗系统作为应用于现代化农业的重要技术平台，最大的作用不应仅仅作为面积测量工具，在数据采集和分析方面的智能化程度也应作为其重要的发展标准。以植保无人机为例，作业对象、作业类型等应可通过北斗终端自行采集分析，不需人工进行逐一审核。

4.4 打通厂商间的数据壁垒

由政府主导，联合各植保无人机龙头厂商，在数据测算、图像采集等方面形成一个行业标准，使植保无人机靠自身硬件即可精准采集相应飞防作业数据，既可以解决当下飞防补助的审核难题，又可以使植保无人机在精准农业的舞台上大放光彩。

5 植保无人机信息化管理系统未来应用展望

植保无人机作为初步实现“无人化”作业的农机装备，有着作业效率高、无视地形等众多优点，搭配北斗系统的精准定位功能，若再与日趋完善的5G 通信技术结合，就能在农业的更多领域发挥其极大的作用。第一，高效测绘耕地，让农业基础数据精准上图，通过图像、距离等数据采集，准确了解地块及作物信息，为“非粮化”整治、土地规模流转、农业保险勘察等提供便利，替精准农业铺平道路；第二，精准防治，对于部分传染性不强的农作物病虫害，可以通过信息采集分析，确定有无感染相应病虫害及感染程度，从而精准施肥施药，既节约肥药资源，又能促进生态保护，此技术也可在种植于干旱地块且需水量不大的作物灌溉环节应用；第三，生态养护，在部分人力不能企及的生态系统需要进行防护时，植保无人机可精准到达指定作业位置，并高效优质地完成相应作业；第四，森林防灾，主要应用于森林火灾的监测预防和救护信息采集，植保无人机搭配热成像技术，除日常巡查排险外，发生森林火灾时高效快速测报森林火情，为森林防火救火工作提供重要数据，有效解决夜间救援能见度低、浓雾弥漫危险系数高等问题。