無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的技術(shù)規(guī)范一、概述

無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，作為一種高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)，正逐步改變傳統(tǒng)灌溉模式。通過利用無人機(jī)搭載的傳感器、無人機(jī)植保噴灑系統(tǒng)等設(shè)備，可實現(xiàn)農(nóng)田灌溉的自動化、智能化管理，提高水資源利用效率，減少人工成本，并促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本規(guī)范旨在明確無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的技術(shù)要求、操作流程及安全管理措施，確保技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和安全性。

二、技術(shù)要求

（一）設(shè)備配置

1.無人機(jī)性能要求：

(1)機(jī)體穩(wěn)定性：選用抗風(fēng)能力不低于4級、續(xù)航時間不少于30分鐘的農(nóng)業(yè)專用無人機(jī)。

(2)載重能力：具備10-20公斤載重能力，以滿足不同灌溉設(shè)備的搭載需求。

(3)傳感器精度：配備高精度濕度傳感器、土壤濕度傳感器，誤差范圍不超過±5%。

2.灌溉系統(tǒng)配置：

(1)噴灑系統(tǒng)：采用雙流道霧化噴頭，噴灑直徑覆蓋范圍與無人機(jī)翼展匹配，霧滴粒徑≤50微米。

(2)水箱容量：建議配置100-200升水箱，確保單次作業(yè)面積不低于20畝。

（二）作業(yè)環(huán)境要求

1.氣象條件：作業(yè)時風(fēng)速需低于3級，溫度范圍5-35℃，相對濕度不低于50%。

2.地形要求：坡度不超過15%，確保無人機(jī)飛行穩(wěn)定性及灌溉均勻性。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.設(shè)備檢查：

(1)檢查無人機(jī)電池電量、電機(jī)、螺旋槳是否完好。

(2)校準(zhǔn)GPS定位系統(tǒng)及噴灑流量計。

2.數(shù)據(jù)采集：

(1)使用無人機(jī)搭載的傳感器采集農(nóng)田土壤濕度、地形數(shù)據(jù)。

(2)根據(jù)數(shù)據(jù)生成灌溉區(qū)域及水量需求圖。

（二）作業(yè)實施

1.飛行規(guī)劃：

(1)設(shè)置飛行高度3-5米，飛行速度0.5-1米/秒，確保灌溉均勻性。

(2)采用平行航線作業(yè)模式，航距間隔0.3-0.5米。

2.噴灑控制：

(1)根據(jù)土壤濕度數(shù)據(jù)調(diào)整噴灑流量，干旱區(qū)域增加水量至每畝15-25立方米。

(2)實時監(jiān)控噴灑狀態(tài)，避免重噴或漏噴。

（三）作業(yè)后處理

1.數(shù)據(jù)記錄：保存飛行路徑、噴灑量等數(shù)據(jù)，生成作業(yè)報告。

2.設(shè)備維護(hù)：清潔噴頭及水箱，檢查電池充放電情況，存放在干燥通風(fēng)處。

四、安全管理

（一）飛行規(guī)范

1.嚴(yán)禁在人口密集區(qū)或危險區(qū)域內(nèi)飛行。

2.設(shè)置禁飛區(qū)標(biāo)識，避開電力設(shè)施、通信基站等敏感區(qū)域。

（二）應(yīng)急措施

1.若遇突發(fā)天氣變化，立即停止作業(yè)并返航。

2.定期進(jìn)行電池檢測，避免因電量不足導(dǎo)致墜機(jī)事故。

五、效益評估

（一）水資源節(jié)約：與傳統(tǒng)漫灌方式相比，無人機(jī)精準(zhǔn)灌溉可節(jié)水30%-40%。

（二）人工成本降低：單次作業(yè)可替代5-8名人工，效率提升50%以上。

（三）作物長勢改善：通過科學(xué)水量控制，作物成活率提高20%。

本規(guī)范結(jié)合當(dāng)前主流農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)，為農(nóng)田灌溉的規(guī)范化操作提供參考，推廣應(yīng)用時需結(jié)合實際農(nóng)田條件進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

**一、概述**

無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，作為一種高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)，正逐步改變傳統(tǒng)灌溉模式。通過利用無人機(jī)搭載的傳感器、無人機(jī)植保噴灑系統(tǒng)等設(shè)備，可實現(xiàn)農(nóng)田灌溉的自動化、智能化管理，提高水資源利用效率，減少人工成本，并促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本規(guī)范旨在明確無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的技術(shù)要求、操作流程及安全管理措施，確保技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和安全性。它不僅關(guān)注設(shè)備的性能，更強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化操作與風(fēng)險防范，以充分發(fā)揮無人機(jī)灌溉技術(shù)的潛力，助力精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

二、技術(shù)要求

（一）設(shè)備配置

1.無人機(jī)性能要求：

(1)**機(jī)體穩(wěn)定性與適應(yīng)性：**選用專為農(nóng)業(yè)作業(yè)設(shè)計的固定翼或多旋翼無人機(jī)?？癸L(fēng)能力應(yīng)不低于4級（蒲福風(fēng)級），以適應(yīng)大部分田間環(huán)境。續(xù)航時間需滿足至少單次作業(yè)覆蓋30畝以上農(nóng)田的需求，建議選用續(xù)航時間不少于30分鐘、甚至達(dá)到60分鐘的型號，以應(yīng)對較大面積的作業(yè)需求。無人機(jī)應(yīng)具備良好的懸停性能和抗顛簸能力，確保在不太平整的地塊上也能穩(wěn)定作業(yè)。機(jī)體材料應(yīng)考慮耐腐蝕性，以適應(yīng)可能的露水或高濕度環(huán)境。

(2)**載重能力：**根據(jù)配套灌溉設(shè)備的重量，選擇合適的載重能力。一般而言，載重10-20公斤的無人機(jī)能滿足大部分噴灑作業(yè)需求，包括攜帶標(biāo)準(zhǔn)水箱、噴灑系統(tǒng)及必要的傳感器。若需進(jìn)行更復(fù)雜的灌溉監(jiān)測或攜帶更大容量水箱，應(yīng)選擇載重能力更強(qiáng)的專業(yè)型無人機(jī)。

(3)**導(dǎo)航與定位系統(tǒng)：**必須配備高精度的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收器，如RTK（實時動態(tài)差分）或PPK（后處理動態(tài)差分）技術(shù)，以實現(xiàn)厘米級的定位精度。這對于保證灌溉路徑的精準(zhǔn)復(fù)飛、實現(xiàn)變量灌溉至關(guān)重要。同時，應(yīng)具備可靠的自主飛行能力，包括自動起降、懸停、航線規(guī)劃與執(zhí)行、障礙物感知與規(guī)避（部分高端機(jī)型）等功能。

(4)**數(shù)據(jù)傳輸與控制：**無人機(jī)應(yīng)配備穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈路，支持實時視頻傳輸和遠(yuǎn)程控制。這便于操作員監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)、調(diào)整參數(shù)，并在必要時進(jìn)行手動干預(yù)。

2.灌溉系統(tǒng)配置：

(1)**噴灑系統(tǒng)：**核心是噴灑裝置。推薦采用雙流道霧化噴頭，這種噴頭通過內(nèi)外的兩層水流形成剪切力，能產(chǎn)生更細(xì)小的霧滴（理想霧滴粒徑≤50微米），提高水分利用效率并減少漂移。噴頭的流量應(yīng)可調(diào)，以適應(yīng)不同作物的需水規(guī)律和不同區(qū)域的土壤濕度。噴灑直徑需與無人機(jī)的翼展或作業(yè)半徑相匹配，確保覆蓋無死角。應(yīng)配備防滴漏裝置，避免停機(jī)時水滴殘留損傷作物或造成浪費(fèi)。

(2)**水箱與水路系統(tǒng)：**水箱材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕、輕便且密封性好。容量根據(jù)作業(yè)面積和噴灑量決定，建議配置100-200升的水箱，配合高效的抽水泵（如隔膜泵），確保在規(guī)定時間內(nèi)能完成指定面積的灌溉任務(wù)。水路系統(tǒng)應(yīng)清潔方便，易于更換濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)堵塞噴頭。應(yīng)配備壓力表和流量計，以便實時監(jiān)控灌溉參數(shù)。

（二）作業(yè)環(huán)境要求

1.**氣象條件：**

(1)**風(fēng)速：**作業(yè)時的風(fēng)速是關(guān)鍵限制因素。風(fēng)速過高（通常大于3級，約5.5米/秒）會影響無人機(jī)的穩(wěn)定性、噴灑的均勻性，甚至導(dǎo)致安全事故。需在作業(yè)前和作業(yè)中持續(xù)監(jiān)測風(fēng)速，一旦超過安全閾值應(yīng)立即停止作業(yè)。

(2)**溫度與濕度：**適宜的作業(yè)溫度通常在5-35攝氏度之間。溫度過低可能導(dǎo)致水箱結(jié)冰或噴頭凍結(jié)，過高則可能影響電池性能和作物對水分吸收。相對濕度不低于50%可以減少噴灑水滴的蒸發(fā)損失，但過高的濕度（如霧天）會增加飛行風(fēng)險和噴灑漂移。

(3)**能見度：**要求良好的空中和地面能見度，以便操作員清晰觀察作業(yè)區(qū)域和無人機(jī)狀態(tài)。

(4)**降水：**作業(yè)期間及作業(yè)后短時間內(nèi)不應(yīng)有降雨，雨水會影響噴灑效果，并可能對作物造成不利影響。

2.**地形與作物要求：**

(1)**地形坡度：**建議在坡度不超過15%的農(nóng)田進(jìn)行作業(yè)。過陡的地形會增加無人機(jī)飛行難度，影響灌溉均勻性，并可能觸發(fā)自動降落程序。若需在坡地作業(yè)，應(yīng)采用平行于等高線的航線規(guī)劃。

(2)**農(nóng)田平整度：**地面過于崎嶇不平會影響無人機(jī)飛行穩(wěn)定性和噴灑路徑的精確性。對于不平整的地塊，可考慮在作業(yè)前進(jìn)行簡單的土地平整。

(3)**作物行距與高度：**無人機(jī)飛行高度和噴灑模式需與作物行距、作物高度相匹配。應(yīng)選擇合適的噴灑參數(shù)（如噴幅、流量），避免噴灑到行間或損傷作物。對于高稈作物，可能需要調(diào)整飛行高度或選擇特定設(shè)計的噴灑系統(tǒng)。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.**設(shè)備檢查與校準(zhǔn)：**

(1)**全面檢查：**逐項檢查無人機(jī)機(jī)體是否有損傷、松動；電池電量是否充足并安裝正確；螺旋槳是否完好、安裝牢固且方向正確；GPS信號強(qiáng)度是否良好。

(2)**系統(tǒng)自檢：**打開電源，執(zhí)行無人機(jī)自檢程序，確認(rèn)所有系統(tǒng)（飛行、圖傳、電源等）正常。

(3)**傳感器校準(zhǔn)：**如果使用無人機(jī)進(jìn)行土壤濕度等數(shù)據(jù)采集，需在作業(yè)前校準(zhǔn)相關(guān)傳感器，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。對于RTK/PPK系統(tǒng)，需按照設(shè)備要求進(jìn)行差分?jǐn)?shù)據(jù)校正。

(4)**噴灑系統(tǒng)檢查：**檢查水箱注水是否充足、有無泄漏；泵是否正常工作；噴頭連接是否緊密、有無堵塞跡象；濾網(wǎng)是否清潔；壓力和流量是否符合設(shè)定要求。

2.**農(nóng)田數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃：**

(1)**環(huán)境勘察（若條件允許）：**簡單了解作業(yè)區(qū)域的障礙物（如電線桿、高樹）分布情況。

(2)**數(shù)據(jù)采集（可選但推薦）：**利用無人機(jī)搭載的傳感器（如高光譜相機(jī)、多光譜相機(jī)或高精度濕度傳感器）采集農(nóng)田的土壤濕度、植被指數(shù)等數(shù)據(jù)。如果已有農(nóng)田數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，也可一并加載。

(3)**生成灌溉規(guī)劃圖：**基于采集的數(shù)據(jù)，利用專業(yè)軟件（如農(nóng)業(yè)無人機(jī)配套的作業(yè)規(guī)劃軟件）分析土壤濕度和作物需水情況，生成精準(zhǔn)的灌溉區(qū)域圖和推薦的水量分布圖。對于簡單場景，也可根據(jù)經(jīng)驗手動規(guī)劃灌溉區(qū)域和航線。

3.**航線規(guī)劃與參數(shù)設(shè)置：**

(1)**設(shè)定作業(yè)參數(shù)：**在地面站或配套APP中設(shè)置飛行高度（通常3-5米）、飛行速度（通常0.5-1米/秒，根據(jù)作物類型和噴灑要求調(diào)整）、航距間隔（通常0.3-0.5米，確保重合率，避免漏噴）、噴灑流量（根據(jù)土壤干旱程度和作物需水規(guī)律調(diào)整，例如干旱區(qū)域每畝可設(shè)定15-25立方米）、噴灑壓力等。

(2)**規(guī)劃飛行航線：**根據(jù)灌溉規(guī)劃圖和設(shè)定的參數(shù)，生成自動飛行航線。常見的有平行航線模式（推薦，效率高）、網(wǎng)格模式等。確保航線覆蓋所有需要灌溉的區(qū)域，并設(shè)置合理的返航點(diǎn)。

(3)**檢查與確認(rèn)：**仔細(xì)檢查規(guī)劃的航線是否合理，避開了障礙物，覆蓋了所有目標(biāo)區(qū)域。確認(rèn)所有參數(shù)設(shè)置無誤。

（二）作業(yè)實施

1.**起飛與到達(dá)作業(yè)區(qū)：**在開闊、平坦、無風(fēng)或微風(fēng)的場地執(zhí)行手動或自動起飛。按照規(guī)劃的航線，平穩(wěn)飛行至灌溉作業(yè)起始點(diǎn)。

2.**自主飛行與噴灑控制：**

(1)**啟動自動飛行：**確認(rèn)環(huán)境條件穩(wěn)定，手動啟動自動飛行程序。無人機(jī)將按照預(yù)設(shè)航線自主飛行。

(2)**實時監(jiān)控：**操作員需通過實時圖傳密切關(guān)注無人機(jī)的飛行狀態(tài)、位置、噴灑情況以及周圍環(huán)境變化。觀察作物對噴灑的反應(yīng)。

(3)**參數(shù)微調(diào)：**若發(fā)現(xiàn)實際噴灑效果與預(yù)期不符（如重噴、漏噴、漂移過大），應(yīng)及時通過地面站或APP手動調(diào)整噴灑流量、飛行速度或航線參數(shù)。

(4)**應(yīng)對突發(fā)狀況：**如遇無人機(jī)信號丟失、電量過低、突遇強(qiáng)風(fēng)或發(fā)現(xiàn)障礙物，立即啟動應(yīng)急預(yù)案，執(zhí)行手動控制返航或自主緊急降落程序。確保人身和設(shè)備安全。

3.**作業(yè)區(qū)域切換與結(jié)束：**

(1)**按計劃完成：**無人機(jī)將自動完成整個規(guī)劃的航線路徑。

(2)**檢查覆蓋：**在作業(yè)結(jié)束后，檢查邊緣區(qū)域或特殊地塊是否已覆蓋到位。

(3)**安全降落：**執(zhí)行手動或自動降落程序，在指定區(qū)域安全著陸。

（三）作業(yè)后處理

1.**數(shù)據(jù)記錄與整理：**

(1)**導(dǎo)出飛行數(shù)據(jù)：**將無人機(jī)記錄的飛行日志、GPS軌跡、噴灑量、電池消耗等數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦或移動設(shè)備。

(2)**生成作業(yè)報告：**利用配套軟件或手動整理數(shù)據(jù)，生成詳細(xì)的作業(yè)報告，包括作業(yè)時間、地點(diǎn)、區(qū)域面積、實際噴灑水量、飛行效率等信息。

(3)**效果評估（初步）：**對比作業(yè)前后的土壤濕度數(shù)據(jù)或作物長勢（若條件允許），初步評估灌溉效果。

2.**設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)：**

(1)**清潔：**立即斷開電源，徹底清潔無人機(jī)機(jī)體、螺旋槳、電池、水泵、噴頭等所有部件，清除泥土、水漬和殘留農(nóng)藥（若混用）。特別注意清潔噴頭內(nèi)部濾網(wǎng)和出水孔，防止堵塞。

(2)**檢查與緊固：**檢查各部件連接是否松動，螺絲是否擰緊。

(3)**電池保養(yǎng)：**按照規(guī)范對電池進(jìn)行放電和充電，避免長時間處于滿電或空電狀態(tài)，儲存于陰涼干燥處。

(4)**儲存：**將無人機(jī)存放在干燥、通風(fēng)、陰涼的環(huán)境中，避免陽光直射和潮濕。定期檢查設(shè)備狀態(tài)。

四、安全管理

（一）飛行規(guī)范

1.**禁飛區(qū)域：**嚴(yán)格遵守禁飛區(qū)規(guī)定，不在機(jī)場、軍事管理區(qū)、人口密集區(qū)、重要設(shè)施周邊、高壓線附近等區(qū)域飛行。

2.**飛行限制：**避開強(qiáng)風(fēng)天氣、雷暴天氣、雨雪霧等不良?xì)庀髼l件。保持安全飛行距離，不與鳥類或其他航空器爭道搶行。

3.**操作資質(zhì)：**操作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉無人機(jī)操作規(guī)程和安全知識，持有相應(yīng)的操作資格（若有要求）。單人操作時，應(yīng)確保有可靠的人員進(jìn)行地面監(jiān)視和配合。

（二）應(yīng)急措施

1.**天氣突變應(yīng)對：**一旦遇到突發(fā)的惡劣天氣（如風(fēng)速驟增、雷擊風(fēng)險），應(yīng)立即停止作業(yè)，啟動無人機(jī)返航或緊急降落程序。切勿強(qiáng)行繼續(xù)作業(yè)。

2.**設(shè)備故障應(yīng)對：**若發(fā)生信號丟失、失控、電池告警等故障，立即執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案。若條件允許且安全，嘗試手動控制返航；若無法控制，立即撤離至安全地帶，并報告設(shè)備狀態(tài)。

3.**電池管理：**嚴(yán)禁使用非原裝或損壞的電池。密切監(jiān)控電池電量，確保有足夠的電量完成作業(yè)并返航。避免在高溫環(huán)境下長時間充電或使用電池。

4.**人身安全：**作業(yè)時操作員應(yīng)始終處于安全監(jiān)控位置，與無人機(jī)保持適當(dāng)距離。確保作業(yè)區(qū)域無無關(guān)人員進(jìn)入。飛行高度和速度應(yīng)根據(jù)實際情況合理設(shè)置，避免意外墜落。

五、效益評估

（一）水資源節(jié)約：與傳統(tǒng)的大水漫灌或傳統(tǒng)噴灌方式相比，無人機(jī)精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)能根據(jù)實際需求定點(diǎn)、定量供水，顯著減少無效蒸發(fā)和深層滲漏，實現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，節(jié)水率可達(dá)30%-40%甚至更高，尤其在水資源短缺地區(qū)效益顯著。

（二）人工成本降低：無人機(jī)可以替代大量人工進(jìn)行灌溉作業(yè)，尤其對于大面積、地形復(fù)雜的農(nóng)田。單次作業(yè)所需人力遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)方式，且效率更高，可大幅降低人工成本。例如，完成30畝農(nóng)田的噴灑作業(yè)，傳統(tǒng)方式可能需要5-8名工人花費(fèi)數(shù)小時，而無人機(jī)可能由1-2名操作員在1小時內(nèi)完成。

（三）灌溉效率與均勻性提升：通過精確的航線規(guī)劃和流量控制，無人機(jī)可以實現(xiàn)更均勻的灌溉覆蓋，避免局部過濕或過干。自動化的作業(yè)流程也大大提高了灌溉效率，確保在最佳時間窗口內(nèi)完成灌溉任務(wù)。

（四）作物長勢改善：精準(zhǔn)的灌溉能夠滿足作物在不同生長階段的需水需求，促進(jìn)根系發(fā)育，提高水分利用效率，從而改善作物長勢，提升產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，均勻的噴灑減少了對作物的物理損傷。

（五）數(shù)據(jù)化管理基礎(chǔ)：無人機(jī)采集的土壤濕度、灌溉量等數(shù)據(jù)為后續(xù)的農(nóng)田精細(xì)化管理提供了依據(jù)，有助于實現(xiàn)更加科學(xué)、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。

本規(guī)范結(jié)合當(dāng)前主流農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)，為農(nóng)田灌溉的規(guī)范化操作提供參考，推廣應(yīng)用時需結(jié)合實際農(nóng)田條件（如土壤類型、作物種類、地形地貌等）和技術(shù)發(fā)展進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化。

一、概述

無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，作為一種高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)，正逐步改變傳統(tǒng)灌溉模式。通過利用無人機(jī)搭載的傳感器、無人機(jī)植保噴灑系統(tǒng)等設(shè)備，可實現(xiàn)農(nóng)田灌溉的自動化、智能化管理，提高水資源利用效率，減少人工成本，并促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本規(guī)范旨在明確無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的技術(shù)要求、操作流程及安全管理措施，確保技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和安全性。

二、技術(shù)要求

（一）設(shè)備配置

1.無人機(jī)性能要求：

(1)機(jī)體穩(wěn)定性：選用抗風(fēng)能力不低于4級、續(xù)航時間不少于30分鐘的農(nóng)業(yè)專用無人機(jī)。

(2)載重能力：具備10-20公斤載重能力，以滿足不同灌溉設(shè)備的搭載需求。

(3)傳感器精度：配備高精度濕度傳感器、土壤濕度傳感器，誤差范圍不超過±5%。

2.灌溉系統(tǒng)配置：

(1)噴灑系統(tǒng)：采用雙流道霧化噴頭，噴灑直徑覆蓋范圍與無人機(jī)翼展匹配，霧滴粒徑≤50微米。

(2)水箱容量：建議配置100-200升水箱，確保單次作業(yè)面積不低于20畝。

（二）作業(yè)環(huán)境要求

1.氣象條件：作業(yè)時風(fēng)速需低于3級，溫度范圍5-35℃，相對濕度不低于50%。

2.地形要求：坡度不超過15%，確保無人機(jī)飛行穩(wěn)定性及灌溉均勻性。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.設(shè)備檢查：

(1)檢查無人機(jī)電池電量、電機(jī)、螺旋槳是否完好。

(2)校準(zhǔn)GPS定位系統(tǒng)及噴灑流量計。

2.數(shù)據(jù)采集：

(1)使用無人機(jī)搭載的傳感器采集農(nóng)田土壤濕度、地形數(shù)據(jù)。

(2)根據(jù)數(shù)據(jù)生成灌溉區(qū)域及水量需求圖。

（二）作業(yè)實施

1.飛行規(guī)劃：

(1)設(shè)置飛行高度3-5米，飛行速度0.5-1米/秒，確保灌溉均勻性。

(2)采用平行航線作業(yè)模式，航距間隔0.3-0.5米。

2.噴灑控制：

(1)根據(jù)土壤濕度數(shù)據(jù)調(diào)整噴灑流量，干旱區(qū)域增加水量至每畝15-25立方米。

(2)實時監(jiān)控噴灑狀態(tài)，避免重噴或漏噴。

（三）作業(yè)后處理

1.數(shù)據(jù)記錄：保存飛行路徑、噴灑量等數(shù)據(jù)，生成作業(yè)報告。

2.設(shè)備維護(hù)：清潔噴頭及水箱，檢查電池充放電情況，存放在干燥通風(fēng)處。

四、安全管理

（一）飛行規(guī)范

1.嚴(yán)禁在人口密集區(qū)或危險區(qū)域內(nèi)飛行。

2.設(shè)置禁飛區(qū)標(biāo)識，避開電力設(shè)施、通信基站等敏感區(qū)域。

（二）應(yīng)急措施

1.若遇突發(fā)天氣變化，立即停止作業(yè)并返航。

2.定期進(jìn)行電池檢測，避免因電量不足導(dǎo)致墜機(jī)事故。

五、效益評估

（一）水資源節(jié)約：與傳統(tǒng)漫灌方式相比，無人機(jī)精準(zhǔn)灌溉可節(jié)水30%-40%。

（二）人工成本降低：單次作業(yè)可替代5-8名人工，效率提升50%以上。

（三）作物長勢改善：通過科學(xué)水量控制，作物成活率提高20%。

本規(guī)范結(jié)合當(dāng)前主流農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)，為農(nóng)田灌溉的規(guī)范化操作提供參考，推廣應(yīng)用時需結(jié)合實際農(nóng)田條件進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

**一、概述**

無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的應(yīng)用，作為一種高效、精準(zhǔn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)，正逐步改變傳統(tǒng)灌溉模式。通過利用無人機(jī)搭載的傳感器、無人機(jī)植保噴灑系統(tǒng)等設(shè)備，可實現(xiàn)農(nóng)田灌溉的自動化、智能化管理，提高水資源利用效率，減少人工成本，并促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本規(guī)范旨在明確無人機(jī)在農(nóng)田灌溉中的技術(shù)要求、操作流程及安全管理措施，確保技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性和安全性。它不僅關(guān)注設(shè)備的性能，更強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化操作與風(fēng)險防范，以充分發(fā)揮無人機(jī)灌溉技術(shù)的潛力，助力精細(xì)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

二、技術(shù)要求

（一）設(shè)備配置

1.無人機(jī)性能要求：

(1)**機(jī)體穩(wěn)定性與適應(yīng)性：**選用專為農(nóng)業(yè)作業(yè)設(shè)計的固定翼或多旋翼無人機(jī)。抗風(fēng)能力應(yīng)不低于4級（蒲福風(fēng)級），以適應(yīng)大部分田間環(huán)境。續(xù)航時間需滿足至少單次作業(yè)覆蓋30畝以上農(nóng)田的需求，建議選用續(xù)航時間不少于30分鐘、甚至達(dá)到60分鐘的型號，以應(yīng)對較大面積的作業(yè)需求。無人機(jī)應(yīng)具備良好的懸停性能和抗顛簸能力，確保在不太平整的地塊上也能穩(wěn)定作業(yè)。機(jī)體材料應(yīng)考慮耐腐蝕性，以適應(yīng)可能的露水或高濕度環(huán)境。

(2)**載重能力：**根據(jù)配套灌溉設(shè)備的重量，選擇合適的載重能力。一般而言，載重10-20公斤的無人機(jī)能滿足大部分噴灑作業(yè)需求，包括攜帶標(biāo)準(zhǔn)水箱、噴灑系統(tǒng)及必要的傳感器。若需進(jìn)行更復(fù)雜的灌溉監(jiān)測或攜帶更大容量水箱，應(yīng)選擇載重能力更強(qiáng)的專業(yè)型無人機(jī)。

(3)**導(dǎo)航與定位系統(tǒng)：**必須配備高精度的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收器，如RTK（實時動態(tài)差分）或PPK（后處理動態(tài)差分）技術(shù)，以實現(xiàn)厘米級的定位精度。這對于保證灌溉路徑的精準(zhǔn)復(fù)飛、實現(xiàn)變量灌溉至關(guān)重要。同時，應(yīng)具備可靠的自主飛行能力，包括自動起降、懸停、航線規(guī)劃與執(zhí)行、障礙物感知與規(guī)避（部分高端機(jī)型）等功能。

(4)**數(shù)據(jù)傳輸與控制：**無人機(jī)應(yīng)配備穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈路，支持實時視頻傳輸和遠(yuǎn)程控制。這便于操作員監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)、調(diào)整參數(shù)，并在必要時進(jìn)行手動干預(yù)。

2.灌溉系統(tǒng)配置：

(1)**噴灑系統(tǒng)：**核心是噴灑裝置。推薦采用雙流道霧化噴頭，這種噴頭通過內(nèi)外的兩層水流形成剪切力，能產(chǎn)生更細(xì)小的霧滴（理想霧滴粒徑≤50微米），提高水分利用效率并減少漂移。噴頭的流量應(yīng)可調(diào)，以適應(yīng)不同作物的需水規(guī)律和不同區(qū)域的土壤濕度。噴灑直徑需與無人機(jī)的翼展或作業(yè)半徑相匹配，確保覆蓋無死角。應(yīng)配備防滴漏裝置，避免停機(jī)時水滴殘留損傷作物或造成浪費(fèi)。

(2)**水箱與水路系統(tǒng)：**水箱材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕、輕便且密封性好。容量根據(jù)作業(yè)面積和噴灑量決定，建議配置100-200升的水箱，配合高效的抽水泵（如隔膜泵），確保在規(guī)定時間內(nèi)能完成指定面積的灌溉任務(wù)。水路系統(tǒng)應(yīng)清潔方便，易于更換濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)堵塞噴頭。應(yīng)配備壓力表和流量計，以便實時監(jiān)控灌溉參數(shù)。

（二）作業(yè)環(huán)境要求

1.**氣象條件：**

(1)**風(fēng)速：**作業(yè)時的風(fēng)速是關(guān)鍵限制因素。風(fēng)速過高（通常大于3級，約5.5米/秒）會影響無人機(jī)的穩(wěn)定性、噴灑的均勻性，甚至導(dǎo)致安全事故。需在作業(yè)前和作業(yè)中持續(xù)監(jiān)測風(fēng)速，一旦超過安全閾值應(yīng)立即停止作業(yè)。

(2)**溫度與濕度：**適宜的作業(yè)溫度通常在5-35攝氏度之間。溫度過低可能導(dǎo)致水箱結(jié)冰或噴頭凍結(jié)，過高則可能影響電池性能和作物對水分吸收。相對濕度不低于50%可以減少噴灑水滴的蒸發(fā)損失，但過高的濕度（如霧天）會增加飛行風(fēng)險和噴灑漂移。

(3)**能見度：**要求良好的空中和地面能見度，以便操作員清晰觀察作業(yè)區(qū)域和無人機(jī)狀態(tài)。

(4)**降水：**作業(yè)期間及作業(yè)后短時間內(nèi)不應(yīng)有降雨，雨水會影響噴灑效果，并可能對作物造成不利影響。

2.**地形與作物要求：**

(1)**地形坡度：**建議在坡度不超過15%的農(nóng)田進(jìn)行作業(yè)。過陡的地形會增加無人機(jī)飛行難度，影響灌溉均勻性，并可能觸發(fā)自動降落程序。若需在坡地作業(yè)，應(yīng)采用平行于等高線的航線規(guī)劃。

(2)**農(nóng)田平整度：**地面過于崎嶇不平會影響無人機(jī)飛行穩(wěn)定性和噴灑路徑的精確性。對于不平整的地塊，可考慮在作業(yè)前進(jìn)行簡單的土地平整。

(3)**作物行距與高度：**無人機(jī)飛行高度和噴灑模式需與作物行距、作物高度相匹配。應(yīng)選擇合適的噴灑參數(shù)（如噴幅、流量），避免噴灑到行間或損傷作物。對于高稈作物，可能需要調(diào)整飛行高度或選擇特定設(shè)計的噴灑系統(tǒng)。

三、操作流程

（一）作業(yè)前準(zhǔn)備

1.**設(shè)備檢查與校準(zhǔn)：**

(1)**全面檢查：**逐項檢查無人機(jī)機(jī)體是否有損傷、松動；電池電量是否充足并安裝正確；螺旋槳是否完好、安裝牢固且方向正確；GPS信號強(qiáng)度是否良好。

(2)**系統(tǒng)自檢：**打開電源，執(zhí)行無人機(jī)自檢程序，確認(rèn)所有系統(tǒng)（飛行、圖傳、電源等）正常。

(3)**傳感器校準(zhǔn)：**如果使用無人機(jī)進(jìn)行土壤濕度等數(shù)據(jù)采集，需在作業(yè)前校準(zhǔn)相關(guān)傳感器，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。對于RTK/PPK系統(tǒng)，需按照設(shè)備要求進(jìn)行差分?jǐn)?shù)據(jù)校正。

(4)**噴灑系統(tǒng)檢查：**檢查水箱注水是否充足、有無泄漏；泵是否正常工作；噴頭連接是否緊密、有無堵塞跡象；濾網(wǎng)是否清潔；壓力和流量是否符合設(shè)定要求。

2.**農(nóng)田數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃：**

(1)**環(huán)境勘察（若條件允許）：**簡單了解作業(yè)區(qū)域的障礙物（如電線桿、高樹）分布情況。

(2)**數(shù)據(jù)采集（可選但推薦）：**利用無人機(jī)搭載的傳感器（如高光譜相機(jī)、多光譜相機(jī)或高精度濕度傳感器）采集農(nóng)田的土壤濕度、植被指數(shù)等數(shù)據(jù)。如果已有農(nóng)田數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，也可一并加載。

(3)**生成灌溉規(guī)劃圖：**基于采集的數(shù)據(jù)，利用專業(yè)軟件（如農(nóng)業(yè)無人機(jī)配套的作業(yè)規(guī)劃軟件）分析土壤濕度和作物需水情況，生成精準(zhǔn)的灌溉區(qū)域圖和推薦的水量分布圖。對于簡單場景，也可根據(jù)經(jīng)驗手動規(guī)劃灌溉區(qū)域和航線。

3.**航線規(guī)劃與參數(shù)設(shè)置：**

(1)**設(shè)定作業(yè)參數(shù)：**在地面站或配套APP中設(shè)置飛行高度（通常3-5米）、飛行速度（通常0.5-1米/秒，根據(jù)作物類型和噴灑要求調(diào)整）、航距間隔（通常0.3-0.5米，確保重合率，避免漏噴）、噴灑流量（根據(jù)土壤干旱程度和作物需水規(guī)律調(diào)整，例如干旱區(qū)域每畝可設(shè)定15-25立方米）、噴灑壓力等。

(2)**規(guī)劃飛行航線：**根據(jù)灌溉規(guī)劃圖和設(shè)定的參數(shù)，生成自動飛行航線。常見的有平行航線模式（推薦，效率高）、網(wǎng)格模式等。確保航線覆蓋所有需要灌溉的區(qū)域，并設(shè)置合理的返航點(diǎn)。

(3)**檢查與確認(rèn)：**仔細(xì)檢查規(guī)劃的航線是否合理，避開了障礙物，覆蓋了所有目標(biāo)區(qū)域。確認(rèn)所有參數(shù)設(shè)置無誤。

（二）作業(yè)實施

1.**起飛與到達(dá)作業(yè)區(qū)：**在開闊、平坦、無風(fēng)或微風(fēng)的場地執(zhí)行手動或自動起飛。按照規(guī)劃的航線，平穩(wěn)飛行至灌溉作業(yè)起始點(diǎn)。

2.**自主飛行與噴灑控制：**

(1)**啟動自動飛行：**確認(rèn)環(huán)境條件穩(wěn)定，手動啟動自動飛行程序。無人機(jī)將按照預(yù)設(shè)航線自主飛行。

(2)**實時監(jiān)控：**操作員需通過實時圖傳密切關(guān)注無人機(jī)的飛行狀態(tài)、位置、噴灑情況以及周圍環(huán)境變化。觀察作物對噴灑的反應(yīng)。

(3)**參數(shù)微調(diào)：**若發(fā)現(xiàn)實際噴灑效果與預(yù)期不符（如重噴、漏噴、漂移過大），應(yīng)及時通過地面站或APP手動調(diào)整噴灑流量、飛行速度或航線參數(shù)。

(4)**應(yīng)對突發(fā)狀況：**如遇無人機(jī)信號丟失、電量過低、突遇強(qiáng)風(fēng)或發(fā)現(xiàn)障礙物，立即啟動應(yīng)急預(yù)案，執(zhí)行手動控制返航或自主緊急降落程序。確保人身和設(shè)備安全。

3.**作業(yè)區(qū)域切換與結(jié)束：**

(1)**按計劃完成：**無人機(jī)將自動完成整個規(guī)劃的航線路徑。

(2)**檢查覆蓋：**在作業(yè)結(jié)束后，檢查邊緣區(qū)域或特殊地塊是否已覆蓋到位。

(3)**安全降落：**執(zhí)行手動或自動降落程序，在指定區(qū)域安全著陸。

（三）作業(yè)后處理

1.**數(shù)據(jù)記錄與整理：**

(1)**導(dǎo)出飛行數(shù)據(jù)：**將無人機(jī)記錄的飛行日志、GPS軌跡、噴灑量、電池消耗等數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦或移動設(shè)備。

(2)**生成作業(yè)報告：**利用配套軟件或手動整理數(shù)據(jù)，生成詳細(xì)的作業(yè)報告，包括作業(yè)時間、地點(diǎn)、區(qū)域面積、實際噴灑水量、飛行效率等信息。

(3)**效果評估（初步）：**對比作業(yè)前后的土壤濕度數(shù)據(jù)或作物長勢（若條件允許），初步評估灌溉效果。

2.**設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)：**

(1)**清潔：**立即斷開電源，徹底清潔無人機(jī)機(jī)體、螺旋槳、電池、水泵、噴頭等所有部件，清除泥土、水漬和殘留農(nóng)藥（若混用）。特別注意清潔噴頭內(nèi)部濾網(wǎng)和出水孔，防止堵塞。

(2)**檢查與緊固：**檢查各部件連接是否松動，螺絲是否擰緊。

(3)**電池保養(yǎng)：**按照規(guī)范對電池進(jìn)行放電和充電，避免長