[20]。綜上所述：農(nóng)業(yè)無人機應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)開始不斷擴大整體來看，中國農(nóng)業(yè)無人機的研究正以迅猛的速度向前推進，從技術(shù)創(chuàng)新到實際應(yīng)用都有了顯著進展。面對各種挑戰(zhàn)，未來需要加強標準化、人才培養(yǎng)和政策引導(dǎo)。通過持續(xù)的研究與探索，農(nóng)業(yè)無人機將在推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、提升生產(chǎn)效率方面發(fā)揮更大作用。1.4設(shè)計內(nèi)容與方法1.4.1設(shè)計內(nèi)容(1)模塊化設(shè)計版本農(nóng)業(yè)無人機功能比較單一，施肥，監(jiān)測，播種等行為需要更換配置進行功能更換。無人機模塊化設(shè)計可以避免多次更換配件，同時當無人機出現(xiàn)故障時，農(nóng)民可以進行簡單維修，不必在請專業(yè)人員上門維修。(2)設(shè)計最終呈現(xiàn)通過了解農(nóng)民基礎(chǔ)的需求，發(fā)展新的農(nóng)業(yè)無人機，以方便農(nóng)民的耕種作為中心。通過簡潔明了的UI界面讓農(nóng)民更加好理解無人機的使用方式，同時通過大數(shù)據(jù)比對，對農(nóng)民的種植提出合理的建議。圖1-2以后階段農(nóng)業(yè)無人機大部分功能分布（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）1.4.2設(shè)計方法(1)問卷調(diào)查法;問卷涵蓋基本信息（如性別、年齡、職業(yè)、地區(qū)等）、農(nóng)業(yè)無人機使用情況（是否使用過、使用頻率、用途等）、滿意度（效率提升、成本節(jié)約、環(huán)保效果等）、問題及建議等方面。(2)文獻閱讀法;采用文獻閱讀的研究手段，對國內(nèi)外的文獻期刊展開全面查閱與系統(tǒng)整理工作。聚焦于農(nóng)業(yè)無人機設(shè)計的相關(guān)資料，進行細致分析與梳理，深入探尋服務(wù)設(shè)計在此領(lǐng)域呈現(xiàn)出的發(fā)展趨勢。(3)系統(tǒng)分析法;對農(nóng)業(yè)無人機使用的各個環(huán)節(jié)進行深入研究，找出影響使用的關(guān)鍵因素。同時實地調(diào)研，深入了解農(nóng)業(yè)無人機在實際應(yīng)用中的情況。圖1-3技術(shù)路線（圖片來源：作者自繪）

第二章智慧農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀分析2.1智慧農(nóng)業(yè)概述2.1.1智慧農(nóng)業(yè)的定義智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形態(tài)是智慧農(nóng)業(yè)以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，把傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與前沿科技深度融合，全力推動農(nóng)業(yè)朝著智能化、可持續(xù)化方向邁進。在技術(shù)融合的實踐進程中，物聯(lián)網(wǎng)人工智能等先進技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，助力搭建起一套全面且精細的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。舉例而言，借助對過往氣象數(shù)據(jù)的深入挖掘，結(jié)合作物生長的內(nèi)在規(guī)律，系統(tǒng)能夠精準預(yù)測作物產(chǎn)量并提前研判病蟲害的發(fā)生態(tài)勢，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)決策依據(jù)。智慧農(nóng)業(yè)促進了農(nóng)業(yè)資源的優(yōu)化配置。通過智能管理系統(tǒng)，協(xié)調(diào)農(nóng)機設(shè)備、勞動力等資源，降低生產(chǎn)成本。借助互聯(lián)網(wǎng)平臺可以拓展銷售渠道推動農(nóng)業(yè)與市場的發(fā)展。圖2-1智慧農(nóng)業(yè)定義（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）2.1.2智慧農(nóng)業(yè)的作用智慧農(nóng)業(yè)在當代農(nóng)業(yè)發(fā)展進程中發(fā)揮了重要角色，減輕了大量農(nóng)民負擔。通過運用先進的系統(tǒng)運算技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)作物的生長環(huán)境參數(shù)進行精密測算，控制農(nóng)業(yè)產(chǎn)物生產(chǎn)條件健康生長。從觀念變革視角來看，智慧農(nóng)業(yè)使農(nóng)民的傳統(tǒng)思維向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。借助專家系統(tǒng)提供的精準決策支持，生產(chǎn)者得以擺脫經(jīng)驗主義的局限，科學(xué)規(guī)劃生產(chǎn)活動。同時淘寶、京東app的推出打破了傳統(tǒng)消費模式的時空束縛，消費者能夠獲取優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)民有更多利益可以得到。2.1.3智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢可以從三個方面概括：技術(shù)融合不斷深化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式創(chuàng)新、服務(wù)體系日益完善。技術(shù)融合方面主要通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人工智能與機器學(xué)習(xí)助力決策，大數(shù)據(jù)與云計算提升管理效率。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式創(chuàng)新主要通過個性化與全面化發(fā)展，生態(tài)保護與可持續(xù)發(fā)展，設(shè)備農(nóng)業(yè)與產(chǎn)業(yè)體系完善來進行發(fā)展。服務(wù)體系主要在于農(nóng)業(yè)信息服務(wù)更加精準、農(nóng)業(yè)金融服務(wù)創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)與技術(shù)推廣。結(jié)合機器人現(xiàn)狀機器人作為智慧農(nóng)業(yè)的核心載體，能解決勞動力短缺問題，提高生產(chǎn)效率。全自主化田間作業(yè)機器人仍面臨技術(shù)瓶頸。未來，隨著技術(shù)突破，機器人將更廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)，成為田間標配2.2農(nóng)業(yè)無人機現(xiàn)狀分析2.2.1農(nóng)業(yè)機器人現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)無人機作為推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)力量，對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的變革作用日益凸顯。以當下情形而言，大疆農(nóng)業(yè)無人機在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，有效提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率催生了新的職業(yè)。但不可忽視的是，農(nóng)業(yè)無人機在實際應(yīng)用中面臨著諸多挑戰(zhàn)，涵蓋技術(shù)、成本、產(chǎn)品市場和法規(guī)政策等。此論文旨在深入剖析這些現(xiàn)狀，明確指出解決技術(shù)難題、降低成本是推動農(nóng)業(yè)無人機實現(xiàn)廣泛應(yīng)用、助力農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵路徑。2.2.2農(nóng)業(yè)無人機特點農(nóng)業(yè)無人機，也叫植保無人機，從名稱便能知曉，它是專門服務(wù)于農(nóng)林植物保護工作的無人駕駛飛行器。操控這類無人機時，主要依靠地面人員進行遙控。先進的導(dǎo)航飛控系統(tǒng)進行操作，能夠精確地執(zhí)行噴灑作業(yè)，廣泛應(yīng)用于噴灑農(nóng)藥、種子和粉劑等。本文所研究的農(nóng)業(yè)無人機，特指能用無人機進行簡單的農(nóng)業(yè)行為比如：授粉、農(nóng)藥噴灑，檢測等行為。2.3智慧農(nóng)業(yè)無人機競品分析（1）大疆農(nóng)業(yè)無人機大疆作為全球知名的無人機制造商旗下產(chǎn)品覆蓋大部分農(nóng)業(yè)功能。比如T20植保無人飛機，廣泛應(yīng)用于多種作物的病蟲草害防治，大疆部分植保無人機載重較大，優(yōu)點是搭載較多農(nóng)藥或肥料可以滿足大面積作業(yè)需求，缺點是續(xù)航時間有限，在長距離或大面積農(nóng)田作業(yè)時，需頻繁更換電池或補充燃料。飛行穩(wěn)定性：大疆多旋翼無人機憑借成熟的飛控系統(tǒng)與先進的傳感器技術(shù)，在復(fù)雜氣象條件下（如微風(fēng)、小陣雨）能保持穩(wěn)定飛行，確保作業(yè)精度。圖2-2大疆農(nóng)業(yè)無人機（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）（2）極飛農(nóng)業(yè)無人機極飛相比于大疆，他好在運用了最新的創(chuàng)新技術(shù)和獨特服務(wù)模式。旗下產(chǎn)品涵蓋植保無人機、無人車、自駕儀等。卓越的飛行性能：極飛在電池技術(shù)與能源管理上進行了深入創(chuàng)新，其P系列部分機型，延長了電池的使用壽命同時方便了植保無人機進行長時間工作。在低空作業(yè)時，他的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計與風(fēng)場控制技術(shù)能讓四旋翼產(chǎn)品風(fēng)場穩(wěn)定這樣對作物擾動小，為精準施藥與播種提供了穩(wěn)定基礎(chǔ)。精準高效的作業(yè)能力：采用離心噴頭，不易堵塞能在復(fù)雜的作業(yè)場景下，實現(xiàn)均勻、精準的藥劑或種子播撒，有效減少資源浪費。在春耕場景中，新一代農(nóng)業(yè)無人機最高飛行速度達13.8米/秒進行播撒，一分鐘即可播種一畝地，相比傳統(tǒng)人工，效率大幅提升。圖2-2極飛農(nóng)業(yè)無人機（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）2.4本章小結(jié)智慧農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展新方向他借助了現(xiàn)代化信息技術(shù)幫助農(nóng)民實現(xiàn)了智能化農(nóng)業(yè)。他作為智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)載體能提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能，還能?節(jié)省了農(nóng)民的人力、物力。在市場現(xiàn)狀層面，農(nóng)業(yè)無人機市場規(guī)模持續(xù)擴張，產(chǎn)品功能日益豐富。但也面臨諸多挑戰(zhàn)。競品分析顯示，各品牌在不同領(lǐng)域各有建樹，有的企業(yè)憑借先進傳感技術(shù)，提升無人機作業(yè)精準度；有的則以高性價比產(chǎn)品吸引客戶。未來，農(nóng)業(yè)無人機會更加平民化。

第三章川渝丘陵智慧農(nóng)業(yè)果園產(chǎn)品與用戶調(diào)研3.1丘陵智慧農(nóng)業(yè)果園產(chǎn)品調(diào)研與分析3.1.1智慧農(nóng)業(yè)特征智慧農(nóng)業(yè)是一項系統(tǒng)性工程，他深度融合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過智能化手段，構(gòu)建起全方位的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。?智慧農(nóng)業(yè)推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變革，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)改造，使農(nóng)業(yè)更加智能化，對人民的生活有著深遠而重大的影響。智慧農(nóng)業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域有智能溫室，節(jié)水灌溉、智能化培育控制、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控。3.1.2智慧農(nóng)業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域智慧農(nóng)業(yè)在三大應(yīng)用方向：生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用、經(jīng)營領(lǐng)域應(yīng)用、農(nóng)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用。在生產(chǎn)領(lǐng)域中它可以幫助擺脫人力依賴根據(jù)自然生態(tài)條件改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝。在經(jīng)營領(lǐng)域中它可以幫助農(nóng)民拓寬銷售渠道賺取更多利益。在農(nóng)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域它可以幫助農(nóng)民提高生產(chǎn)管理決策水平。圖3-1數(shù)字農(nóng)業(yè)解決方案（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）3.2智慧果園農(nóng)業(yè)特征智慧果園作為智慧農(nóng)業(yè)的典型應(yīng)用。智慧果園相比于傳統(tǒng)果園主要差異是在種植管理方式，由人工管理向自動化、半自動化轉(zhuǎn)變，旨在提升種植管理效率，提高水果品質(zhì)以達到增加農(nóng)民經(jīng)濟收入目的。智慧農(nóng)業(yè)相比于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有多樣化功能：傳感數(shù)據(jù)多樣，集傳感、存儲、分析一體，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制，智能數(shù)據(jù)處理。3.3川渝丘陵地區(qū)果園種植調(diào)研（1）粑粑柑四川蒲江眉山一帶，有得天獨厚的氣候和肥沃的土地，這里的柑橘種植歷史可追溯至30年以上。直至幾年前，隨著耙耙柑等晚熟柑橘品種的引進，四川柑橘產(chǎn)業(yè)終于迎來了轉(zhuǎn)機。在橘子尚未成熟時，每斤8-10元的預(yù)付款就已穩(wěn)穩(wěn)落入種植戶的口袋，這也使得耙耙柑等品種名聲鵲起。周邊眾多縣市紛紛效仿，短短幾年間，四川耙耙柑的種植面積已激增至500萬畝以上。粑粑柑果樹需要土層深厚、肥沃疏松的土地。川渝丘陵地區(qū)的紫色土、黃壤等土壤類型經(jīng)過改良后能夠滿足粑粑柑果樹生長需求。耙耙柑對環(huán)境的適應(yīng)性強，但也需要適當?shù)墓芾砗完P(guān)注，尤其是在生長初期。定期的檢查和維護可以幫助保證健康的成長和豐富的果實產(chǎn)量。（2）黃金梨黃金梨以其肉質(zhì)細嫩、果面金黃光潔等特點在水果市場中頗受青睞。川渝丘陵地區(qū)獨特的地形與氣候為黃金梨果樹種植創(chuàng)造了適宜條件。梨，特別是在南方廣泛種植的砂梨系統(tǒng)品種，屬于耐濕性較強的果樹類型。在其生長過程中，尤其是果實迅速膨大階段，充足且均衡的水分供應(yīng)至關(guān)重要。在川渝丘陵地區(qū)，黃金梨一般于3月上旬開始萌芽，4月中旬左右進入盛花期。果實生長周期較長，從坐果到成熟大約需要180天。種植梨樹一般要三年，第一年，苗全苗壯。備苗時要多余10～15％，假植到行間或空地。要做好間作，除草、根外追肥、防病滅蟲和防寒工作。第二年促枝擴冠。第三年成及時防治病蟲害。3.4調(diào)研分析結(jié)果3.4.1耙耙柑智慧農(nóng)業(yè)的調(diào)研結(jié)果耙耙柑在四川地區(qū)有得天獨厚的自然稟賦，他相比其他柑類植物水分更多、味道更甜，更容易被消費者接受。隨著生活水平提升，人們消費觀念發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變，對水果品質(zhì)與口感愈發(fā)挑剔。耙耙柑憑借獨特外觀和出眾口感，迅速在市場上嶄露頭角。它果實碩大飽滿，果皮光滑，輕松就能剝開，果肉鮮嫩多汁，核少甚至無核，甜度高且酸度恰到好處，巧妙融合了橙子的香甜與橘子的細膩，給消費者帶來前所未有的味覺盛宴。這般上乘的食用體驗，精準契合了現(xiàn)代消費者對高品質(zhì)水果的追求，所以，耙耙柑不僅是家庭日常食用的佳選，在節(jié)日期間，也成為饋贈親朋好友的熱門禮品水果。無論是作為家庭日常食用水果，還是作為禮品水果在節(jié)日期間贈送親朋好友，耙耙柑都具備很強的市場競爭力，市場需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢，為耙耙柑種植提供了廣闊而堅實的市場基礎(chǔ)。3.4.2對黃金梨智慧農(nóng)業(yè)的調(diào)研結(jié)果黃金梨在早期由于育種技術(shù)的不足以及自然環(huán)境的惡化等受到了諸多限制。在當時研究表明這種水果的產(chǎn)量比當?shù)卣?guī)定的標準要低的多。但隨著時代進步，這個難題已經(jīng)被解決。黃金梨種植大部分分布在以遂寧、南充、廣安等市。這些區(qū)域憑借丘陵地形所形成的獨特小氣候以及相對肥沃的土壤條件吸引了眾多果農(nóng)前來。3.5本章小結(jié)四川丘陵地區(qū)黃金梨、耙耙柑智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展已取得一定成效具體表現(xiàn)在提升果品質(zhì)量與產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、增強市場競爭力。但仍面臨技術(shù)應(yīng)用成本高、農(nóng)民科技素質(zhì)有待提高等問題與挑戰(zhàn)。

第四章智慧農(nóng)業(yè)無人機設(shè)計過程4.1川渝丘陵智慧農(nóng)業(yè)無人機設(shè)計4.1.1.設(shè)計背景1911年德國最早提出使用飛機噴灑農(nóng)藥控制森林害蟲的計劃，1949年美國開始研制專門的農(nóng)業(yè)無人機，1987年日本最先成功研制出農(nóng)業(yè)無人機由此可見在很早之前農(nóng)業(yè)無人機代替人力這個想法就已經(jīng)被提出。在川渝丘陵地區(qū)，黃金梨等果樹種植規(guī)模持續(xù)擴張。復(fù)雜的丘陵地形為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)帶來諸多挑戰(zhàn)比如地區(qū)地勢起伏大，地塊零碎分散，導(dǎo)致大型農(nóng)機難以通行與施展，作業(yè)效率低下。川渝丘陵地區(qū)氣候多變氣象災(zāi)害頻發(fā)對黃金梨生長影響較大。暴雨、干旱、低溫凍害等災(zāi)害，可能導(dǎo)致梨樹減產(chǎn)甚至絕收。病蟲害問題也較為嚴重傳統(tǒng)監(jiān)測與防治手段難以做到及時應(yīng)對，依賴大量化學(xué)農(nóng)藥又會造成環(huán)境污染與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全隱患。在此背景下，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展成為必然趨勢。無人機技術(shù)憑借其獨特優(yōu)勢它能輕松克服地形障礙，快速對大面積果園進行巡查，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害早期跡象、果樹生長異常等情況。在鄉(xiāng)下想要農(nóng)業(yè)無人機更好發(fā)揮作用滿足果農(nóng)對智能農(nóng)業(yè)管理的需求。需要一款專門適配該地區(qū)的無人機APP。這款A(yù)PP能讓果農(nóng)通過手機便捷操控?zé)o人機，還能整合果園各類數(shù)據(jù)，提高黃金梨產(chǎn)量與品質(zhì)。圖4-1產(chǎn)品軟硬件功能（圖片來源：作者自制）4.1.2.產(chǎn)品需求分析（1）病蟲害精準識別功能需求長期以來農(nóng)民對于農(nóng)作物的病蟲防治工作較為護士，往往是將農(nóng)作物的殺蟲滅蟲作為自身管理重點，也就是說在發(fā)現(xiàn)問題后才采取措施，忽略了事前防控的重要性。智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)不僅可以準確定位到病蟲蟲害問題，還可以提前進行防護。（2）智能農(nóng)藥精準噴灑功能需求過度使用農(nóng)藥正給農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶來極大難題。每年，農(nóng)民在農(nóng)藥方面的投入高達250億美元。然而，這些化學(xué)藥劑中的絕大部分并未精準作用于目標作物，而是灑落在土壤中，或是附著在健康作物上，甚至被雨水沖刷帶走，這樣不僅造成了浪費也會誤傷良好作物在這種環(huán)境下智能農(nóng)藥精準噴灑功能就很有必要了。（3）農(nóng)殘檢測功能需求農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全一直備受關(guān)注，市場監(jiān)管部門對農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘檢測要求日益嚴格。農(nóng)業(yè)無人機配備農(nóng)殘檢測功能，可在農(nóng)產(chǎn)品收獲前進行快速抽樣檢測。（4）氣象災(zāi)害與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理關(guān)聯(lián)監(jiān)測功能需求氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響十分巨大，不穩(wěn)定的自然環(huán)境有時會給農(nóng)業(yè)產(chǎn)量帶來巨大災(zāi)難。隨著氣象工作的不斷發(fā)展和氣象預(yù)測技術(shù)的不斷進步，對自然氣象狀況的預(yù)知能力近些年已有了很大的提高，但有些農(nóng)戶不了解手機中的預(yù)警和災(zāi)害的后果，這個功能可以推測出這個災(zāi)害對于作物的影響并即時給出最佳解決方案。4.2無人機設(shè)計說明4.2.1無人機設(shè)計需求分析（1）病蟲害精準識別模塊設(shè)計說明高光譜與多光譜融合傳感器升級：在原有多光譜傳感器基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化與高光譜傳感器的協(xié)同工作。高光譜傳感器能提供更為精細的光譜信息精確識別作物葉片在不同病蟲害侵襲下的光譜特征變化。通過融合兩種傳感器數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建病蟲害識別模型可極大提高對各類病蟲害的識別準確率。圖4-2病蟲害精準識別功能（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）（2）智能農(nóng)藥精準噴灑模塊設(shè)計說明智能農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)主要由4部分構(gòu)成：傳感器、控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)。他們運作的原理是傳感器先采集到作物的當前信息后由數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)分析當前作物是否需要噴灑農(nóng)藥再由控制系統(tǒng)控制無人機接入導(dǎo)航系統(tǒng)到達作物旁進行噴灑。圖4-3智能農(nóng)藥精準噴灑功能（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）（3）農(nóng)殘檢測模塊設(shè)計說明在無人機上安裝便攜式農(nóng)殘快速檢測設(shè)備，利用酶抑制法、免疫分析法等技術(shù)，在農(nóng)產(chǎn)品收獲前對果實、葉片等進行隨機抽樣檢測。設(shè)備能快速檢測出常見農(nóng)藥殘留量，如有機磷、氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留。結(jié)合農(nóng)殘檢測模塊增加溯源信息采集模塊。無人機在檢測過程中，同步采集農(nóng)產(chǎn)品的生長環(huán)境數(shù)據(jù)、農(nóng)事操作記錄以及地理位置信息等。圖4-4智能農(nóng)藥精準噴灑功能（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）（4）氣象災(zāi)害與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理關(guān)聯(lián)監(jiān)測模塊設(shè)計說明在氣象監(jiān)測模塊中升級氣象災(zāi)害預(yù)警傳感器，除常規(guī)的風(fēng)速、溫濕度、氣壓監(jiān)測外，增加對極端氣象事件（如暴雨、冰雹、霜凍）的監(jiān)測與預(yù)警功能。提前預(yù)測氣象災(zāi)害發(fā)生概率和影響范圍，為農(nóng)民采取防護措施爭取時間，減少氣象災(zāi)害對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。?圖4-5氣象災(zāi)害與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理關(guān)聯(lián)監(jiān)測功能（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）4.2.2環(huán)境功能尺寸大小分析（1）兩棲功能配合增加作業(yè)靈活性，多地形作業(yè)無縫切換，低空作業(yè)優(yōu)勢凸顯在山地、丘陵等地形復(fù)雜區(qū)域農(nóng)業(yè)無人機飛行易受氣流、障礙物影響，而陸行功能可使無人機在這些區(qū)域勢移動。對于一些低矮作物，如草莓、食用菌等，無人機飛行作業(yè)時產(chǎn)生的氣流可能對作物造成損傷。陸行功能讓無人機可在貼近作物的高度平穩(wěn)前行，進行病蟲害監(jiān)測、果實成熟度檢測等工作。（2）提升復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性，惡劣天氣應(yīng)對能力提升，狹窄空間作業(yè)便利在微風(fēng)、小雨等不適宜飛行的天氣條件下具備陸行功能的無人機仍可開展工作。在果園、樹林等樹木間距較小的區(qū)域，無人機飛行空間受限，容易碰撞。陸行功能使其能在樹木間隙穿梭，靠近樹干和果實進行病蟲害檢查、果實品質(zhì)評估等操作。（3）降低設(shè)備損耗與成本，減少飛行部件磨損，降低能源消耗。飛行作業(yè)時無人機的電機、螺旋槳等部件處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，磨損較快。增加陸行功能后，在一些不需要飛行的作業(yè)場景中可減少這些部件的使用頻率降低磨損程度。陸行通常消耗的能源較少。在執(zhí)行一些短距離、大面積的農(nóng)田巡查或簡單作業(yè)任務(wù)時，陸行模式可降低無人機的能源消耗節(jié)約成本綠色出行。4.2.3材料用料分析機身采用碳纖維復(fù)合材料具有高強度、重量輕、耐腐蝕等特點，符合無人機需要減輕自重，在復(fù)雜環(huán)境中穿梭的要求。同時這材料還有良好的金屬抗疲勞性和電磁屏蔽性能。常用于無人機的機架框身、機翼等結(jié)構(gòu)部件。圖4-2機身材料用品（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）槳葉采用碳纖維增強塑料，種材料能夠承受較大的離心力和空氣動力，保證槳葉在高速旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性和可靠性。履帶材料采用鋼絲簾線，能夠承受履帶在行駛過程中產(chǎn)生的拉伸力和拉力防止履帶斷裂或變形延長履帶的使用壽命。4.2.4色彩分析?圖4-3機體外觀造型分析（圖片來源：作者自制）視覺識別度高?：純色涂裝的無人機在視覺上更加醒目，容易被發(fā)現(xiàn)和識別。這對于飛行中的無人機尤為重要，尤其是在復(fù)雜環(huán)境中，能夠減少碰撞和其他安全隱患?4.2.5APP設(shè)計需求分析`(1)工作人員文化程度偏低，APP設(shè)計簡潔化、清晰化。川渝丘陵地區(qū)智慧農(nóng)業(yè)APP需求顯著。當?shù)毓r(nóng)、農(nóng)戶年齡偏大、文化程度較低，對智能設(shè)備操作不熟悉，所以APP需界面簡潔，將無人機操控、土壤墑情查看、氣象預(yù)警接收等常用功能以大圖標、簡單文字顯著呈現(xiàn)，采用圖形化交互，降低操作難度。(2)川渝丘陵地區(qū)區(qū)域復(fù)雜，APP收集地區(qū)信息后適合復(fù)雜地區(qū)進行作業(yè)川渝地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受多因素影響。APP要集成各類傳感器數(shù)據(jù)采集功能，涵蓋多維度信息，為農(nóng)戶提供精準生產(chǎn)信息。(3)天氣飄忽不定，通過APP收集天氣信息即時發(fā)出預(yù)警川渝丘陵地區(qū)氣象災(zāi)害頻發(fā)。APP要依托氣象監(jiān)測與大數(shù)據(jù)模型，及時通過彈窗、短信會推送暴雨、干旱、低溫凍害等災(zāi)害預(yù)警，詳細告知預(yù)計到達時間、強度信息并針對不同災(zāi)害給出定制化應(yīng)對方案。4.3本章小結(jié)本章主要講述了作者設(shè)計的智慧農(nóng)業(yè)無人機具備了哪些功能，這些功能解決了哪些痛點。同時分析了當前農(nóng)業(yè)無人機想要在民間普及應(yīng)該降低操作難度，保證農(nóng)民易上手。

第五章農(nóng)業(yè)無人機產(chǎn)品設(shè)計實踐5.1農(nóng)業(yè)無人機系統(tǒng)的設(shè)計實踐定位5.1.1設(shè)計需求（1）用戶群體本課程主要針對的目標是在有意采用機械手段進行農(nóng)業(yè)收割的農(nóng)民群體，根據(jù)前文對用戶群體的研究，目標用戶年齡范圍在30歲到50歲之間，種糧大戶，果園、茶園等種植主，農(nóng)業(yè)合作社等都是設(shè)計的目標用戶群體（2）使用場景農(nóng)業(yè)無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，果園則是其最主要的使用場景。果園面積大，農(nóng)事管理繁雜。農(nóng)業(yè)無人機在果園能精準播種優(yōu)化土地利用。施肥時，它可借助傳感器分析土壤肥力，提高肥料利用率，減少污染。面對病蟲害無人機能快速穿梭，全面高效噴藥及時遏制病蟲害蔓延保障作物健康。?（3）產(chǎn)品目標農(nóng)業(yè)無人機憑借高速飛行作業(yè)，極大壓縮播種、施肥、噴藥時長。農(nóng)戶得以抓住農(nóng)時，增加種植輪次，提升土地產(chǎn)出效益。?運用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)無人機可以精準把控釋放量，讓每株作物保持在最佳生長狀態(tài)，這便是精準作業(yè)的好處它減少人工依賴，降低人力成本，長期來看，為農(nóng)戶節(jié)省大量開支，增強農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。它讓農(nóng)戶遠離繁重危險農(nóng)事，像噴高毒農(nóng)藥時，減少了農(nóng)戶與農(nóng)藥接觸。（4）價值分析農(nóng)業(yè)無人機系統(tǒng)產(chǎn)品主要有以下四個方面的價值點：一是提升生產(chǎn)效率，農(nóng)業(yè)無人機作業(yè)速度快、范圍廣，數(shù)小時就能完成大面積農(nóng)田的播種、施肥、噴藥，比人工快數(shù)倍，極大縮短農(nóng)事周期，助力農(nóng)戶抓住農(nóng)時，增加種植輪次。二、創(chuàng)造經(jīng)濟效益減少人工依賴，降低人力成本節(jié)省物資成本。三、助力可持續(xù)發(fā)展，精準投放農(nóng)藥、肥料，減少對土壤、水源、空氣的污染，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)。通過傳感器分析土壤養(yǎng)分，合理規(guī)劃農(nóng)資使用，推動農(nóng)業(yè)長期發(fā)展。四、讓農(nóng)戶遠離繁重、危險農(nóng)事，像噴高毒農(nóng)藥。5.1.2設(shè)計流程圖5-1產(chǎn)品設(shè)計流程（圖片來源：作者自制）在設(shè)計農(nóng)業(yè)無人機時，首先要開展全面且深入的需求調(diào)研。深入農(nóng)田，與農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)專家對無人機作業(yè)效率、功能、操作便捷性等方面的需求，并研究市場現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)缺點?；谡{(diào)研結(jié)果，開啟概念設(shè)計，構(gòu)思無人機整體架構(gòu)，確定關(guān)鍵參數(shù)，如飛行續(xù)航、載重、噴灑精度等，并繪制草圖展現(xiàn)外觀與功能布局。接著進入詳細設(shè)計階段，精心選用材料并進行結(jié)構(gòu)強度計算，保障產(chǎn)品耐用可靠。完成設(shè)計后制作原型機。5.2應(yīng)用交互設(shè)計5.2.1信息架構(gòu)我將農(nóng)業(yè)無人機移動應(yīng)用劃分為首頁、操縱、教程、以及我的這四個核心功能導(dǎo)航。其中，首頁、我的板塊主要服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自主管理而操控、教程板塊則側(cè)重于農(nóng)業(yè)信息的交流與設(shè)備的高效運用。首頁作為軟件的默認主頁是一個綜合性的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)展示平臺。在這里用戶能夠全面總覽農(nóng)田的各項關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如農(nóng)作物的生長狀況、土壤的肥力指標、氣象數(shù)據(jù)等。同時，用戶還可以在首頁便捷地完成與農(nóng)業(yè)無人機及其他相關(guān)智能設(shè)備的連接與綁定。手動操控靈活性強。在復(fù)雜地形，如多溝壑、陡坡、障礙物多的農(nóng)田，飛手可實時調(diào)整無人機軌跡完成農(nóng)藥噴灑、播種。面對果園圍墻、樹木附近等特殊區(qū)域，能貼近目標植株，避免藥劑浪費提升作業(yè)效果。遇到強風(fēng)、設(shè)備報警等突發(fā)狀況，可迅速避險，保障設(shè)備安全。自動操控的作用?自動操控優(yōu)勢明顯。按預(yù)設(shè)程序和參數(shù)，無人機能穩(wěn)定勻速飛行，精準控制播撒量，不知疲倦地大規(guī)模作業(yè)，極大縮短作業(yè)時間。作業(yè)時高度、速度等保持一致，保證標準化降低操作門檻。我的板塊是個人使用信息的集中展示與管理中心。這里展示了用戶的作業(yè)歷史記錄、作業(yè)成果數(shù)據(jù)等。圖5-2產(chǎn)品信息架構(gòu)（圖片來源：作者自制）5.2.2app設(shè)計規(guī)范在低保真交互原型的基礎(chǔ)上，界面整體以藍色作為主色，充滿科技感的主色符合無人機的科技特征，淡藍色漸變的形式也使得細節(jié)更加豐富。界面風(fēng)格與圖標設(shè)計采用扁平化的方式，頁面視覺層次清晰嚴謹，可讀性與功能性更強。圖5-3產(chǎn)品app設(shè)計（圖片來源：作者自制）5.2.3APP界面功能展示圖5-4產(chǎn)品首頁設(shè)計（圖片來源：作者自制）圖5-5產(chǎn)品農(nóng)業(yè)無人機作物設(shè)計（圖片來源：作者自制）圖5-6產(chǎn)品智慧農(nóng)業(yè)駕駛設(shè)計（圖片來源：作者自制）

5.3草圖方案方案一第一種方案打算采取輕量化設(shè)計，通過減少機翼數(shù)量達到容易攜帶的目的。同時因為機翼數(shù)量較少，噪音較小可以隨時進行工作。中間是配備了一個攝像頭可以實時監(jiān)控作物，順便防止人偷菜。第二種方案采用正常四翼無人機設(shè)計，增加了實時監(jiān)控、智能鏈接等功能。同時還是采用折疊方式容易攜帶。第三種方案采用上下設(shè)計和模塊化設(shè)計，上面是飛行器，下面是陸行器這樣可以完全交給ai操控，陸行器使用履帶可以適配大多數(shù)地形。模塊化設(shè)計可以包含多個功能，實現(xiàn)完全的智能農(nóng)業(yè)。5.4硬件產(chǎn)品設(shè)計5.4.1產(chǎn)品解析圖5-7產(chǎn)品渲染圖（圖片來源：作者自制）中國作為農(nóng)業(yè)大國有18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量農(nóng)業(yè)植保作業(yè)。由于中國地大物博，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多樣需要一款可以克服環(huán)境復(fù)雜的農(nóng)業(yè)無人機。所以設(shè)計了這樣一款多功能農(nóng)業(yè)無人機。圖5-8產(chǎn)品渲染圖（圖片來源：作者自制）這款農(nóng)業(yè)無人機可以到達人工難以抵達的區(qū)域，從適用性上來說他適合農(nóng)民輕便操作。從長遠來看，農(nóng)業(yè)無人機的應(yīng)用不僅能降低生產(chǎn)成本，還能顯著提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。5.3.2產(chǎn)品功能實現(xiàn)模型圖在復(fù)雜多樣的作業(yè)環(huán)境中，傳統(tǒng)單一功能的無人機往往難以滿足全方位的需求。兩棲無人機融合了空中飛行與地面行駛的能力，而分層設(shè)計理念的融入，更是為其性能提升與功能拓展帶來了諸多好處。（1）全地形多功能履帶行走圖5-9產(chǎn)品履帶圖（圖片來源：作者自制）履帶和輪子主要有以下區(qū)別。在接觸面積上，履帶與地面接觸面積大，能分散重量，在松軟地面（如沙地、泥地）不易下陷，輪子接觸面積小。在穩(wěn)定性方面，履帶式更好，行駛中晃動小，適合崎嶇地形，輪子穩(wěn)定性稍差。（2）24小時實時監(jiān)控功能圖5-10產(chǎn)品監(jiān)控圖（圖片來源：作者自制）農(nóng)業(yè)無人機24小時實時監(jiān)控設(shè)計，依托高清攝像頭與紅外傳感器，實現(xiàn)全天候農(nóng)田觀測。（3）農(nóng)殘檢測功能圖5-11產(chǎn)品農(nóng)殘檢測圖（圖片來源：作者自制）農(nóng)業(yè)無人機的農(nóng)殘檢測功能為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全把關(guān)。它搭載高靈敏度光譜分析設(shè)備，飛行作業(yè)時，能對農(nóng)作物進行大面積快速掃描。設(shè)備捕捉作物反射光譜，利用專業(yè)算法分析，精準識別農(nóng)藥殘留種類及含量。比如針對果園，可高效檢測每棵果樹果實農(nóng)殘狀況。數(shù)據(jù)實時回傳至終端，農(nóng)戶能直觀了解農(nóng)殘分布。若農(nóng)殘超標，及時采取應(yīng)對措施，調(diào)整農(nóng)事操作，降低農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘風(fēng)險，保障消費者健康，提升農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力，推動綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。

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