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化学防治病虫草害是重要的农业生产技术,同时也是最有效的防治手段。合理喷施化学农药有助于提高生产效率和质量,在病虫草害防控和保证国家粮食生产安全中发挥着极其重要的作用。但是在我国普遍存在着农药的“粗放式”喷洒,据统计,我国每年使用130万t农药制剂,单位面积的农药用量是世界平均水平的2.5倍。
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随着我国农业植保科学技术的快速发展,在粮食产量不断提高且满足温饱需求的同时,人们也开始关注农药植保对食用粮食安全和生态环境的影响。在农药植保喷洒领域,喷雾性能是影响航空静电喷雾系统在农药利用率、植物病害防治效果的关键因素。航空静电喷雾系统的喷雾性能是指雾滴在目标农作物上的喷洒面积、药液分布均匀度、雾滴直径大小、沉积量、雾滴覆盖率和沉积密度等。
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近年来,病虫草害防治依然是困扰我国农业生产的巨大难题,提高植保机械技术水平,进行高效、低污染施药技术的研究及植物保护机具的设计开发是一项迫切的任务。与传统施药技术相比,农业航空喷洒施药技术在应对突发、爆发性病虫害的防控方面效果好,克服了农业机械或人工无法进地作业的难题,其发展前景受到农业植保领域的高度重视。
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在国家发展农业的过程中,越来越重视机械化的使用,但是在我国南方广大地区机械化推广的过程中,很难符合各种地形的要求。地形条件较为崎岖对机械化工作的展开是非常不利的,或者某些机械在复杂的农田环境工作的过程中无法正常运行,这些都会影响农业生产机械化的进程。
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无人机技术在现代农业生产环境信息统计中的应用主要涉及土地生产环境、地质信息测定等内容。例如,借助无人机技术,通过特殊的光频谱分析技术、热成像技术等来形成对于现代农业生产用地的成像测定,这种全面、高清、多层地及多光谱的成像技术可以实现对土地信息的统计和分析。
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近年来,无人机技术凭借其在农田管理、土壤湿度监测、病虫害防治、农药喷洒等领域的广泛应用一度成为人们研究的热点。当前,我国无人机技术在现代农业领域应用尚处于起步发展阶段,关于无人机技术在农业生产与管理方面的应用研究较少。本文将以无人机技术在农业领域的应用优点为介入点,从而促使现代农业生产效率的提升。
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近年来,我国农用无人植保机的应用范围逐渐扩大,在提高农业种植、定期养护作业效率的同时,降低了人工作业强度。据大量查阅文献可知:一方面,国内外的无人植保机技术水平正朝着智能化、产业化、精准化方向发展,基于整机本体装置的组构件研究与施药作业的环境信息相结合已成为一种趋势;另一方面,针对无人植保机实际喷雾施药效果的研究、相关联物理参数与场参数的调控亦是热门课题。
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目前,美国、德国、日本等发达国家的农用航空作业占耕地面积比例越来越高,无人机在农业植保方面相对于传统植保方式优势明显,每分钟可以完成0.07~0.13hm2的农药喷洒作业,是人工的30~60倍,且农用无人机还可以快速查看田间作物生产情况,具有传统植保不可替代的优势。本文结合图像处理和嵌入式控制技术,设计了一套农用无人机视觉导航算法,能够实现农业无人机的避障和导航控制。
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植保无人机作为一种高效率的农机技术发展新设备,已被广泛应用于多种场合,如农村电网路线故障的检测、田间作业信息的获取及田间施药作业等。完整可靠地通信系统是无人机实现精准飞行与作业的关键环节之一,同时先进可控的网络平台技术已成为农业技术提升的重要手段。
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如何实现智能农业、精准农业,提升作业效率,减少劳动力已成为农业生产的一大问题。中国北方地区的部分大型合作社、农场利用其农田集中、人口密度小的特点,建立了自己的远程作业控制中心,控制中心的信息化管理人员可以利用北斗定位系统,根据作业需要对农机、机手进行统一调度,在控制中心里就可以知道每台农机的位置、状态及作业。
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水稻种植栽培过程中,避免不了病虫害的侵袭,以往我国均采用传统的人工喷施农药的方式,这种施药方式需要作业人员在田间行走,效率不高,作业过程中药液难以喷施到水稻下部,如若大面积喷施,不仅浪费农药,还会危害人体健康安全,植保无人机的问世,弥补了这一不足。
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随着城镇化进程快速推进,生态环境受到不同程度的破坏,其中森林生态系统受到破坏,导致生物多样性急剧下降,温室效应等极端气象现象加剧,人们对森林生态系统在保护生态环境所发挥重要作用的认识逐渐深化。但我国仍存在森林资源不足,整体质量下降[1]等问题,除了原有的经济政策原因外,人为破坏、森林火灾、有害生物破坏等也是导致森林资源流失的重要原因。
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无人机是通过程序控制和无线电遥控的一种飞行装置,是对所有无人飞行装置的统称。无人机的特点在于体积较小、造价较低、操作较为方便等。在相同的时间内,无人机的工作面积相对更大,且消耗的成本更少,具备更强的机动性,能够实现一键回收。同时,无人机有着更强的清晰度,能够帮助自然保护区进行实时火情了解。
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滨海新区建成区绿化覆盖率达38.05%,绿地率达到36.99%,人均公园绿地面积达到12.60m2[6]。开发区作为滨海新区的核心区,自20世纪80、90年代以来陆续大规模建设了各种类型绿地,一些城市防护林带随着近30a的生长,林层变得非常茂密且树体树冠愈发高大,传统打药方式难以将药液送达林层上层和树冠内部。
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随着我国农业自动化的发展,多旋翼植保无人机(UAV)越来越多地应用于农药喷洒等领域。相对于人工喷洒,多旋翼植保无人机的喷洒效率大大提高,尤其是对于复杂地形环境的农药喷洒,植保无人机具有更大的优势。全手动遥控操作植保无人机喷洒与人工辅助遥控半自动喷洒时均需要飞手判断障碍物距离并手动避障,当障碍物距离飞手较远时,飞手通常难以判断障碍物距离,这会导致漏喷和发生撞机。
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