神“機(jī)”妙算！無人飛機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

　　工業(yè)4.0的概念應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，簡稱“農(nóng)業(yè)4.0”，無人飛機(jī)在整個(gè)農(nóng)業(yè)4.0的推動(dòng)上扮演至關(guān)重要的角色。

　　飛機(jī)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，早期的媒體報(bào)導(dǎo)已可看到美國、澳洲擁有大片農(nóng)地的農(nóng)民，駕駛著小型飛機(jī)，自在地飛越不同區(qū)域，進(jìn)行農(nóng)藥、肥料的噴灑，在日本，政府單位也會(huì)派遣小飛機(jī)，針對由許多小型農(nóng)戶耕作的大片農(nóng)田進(jìn)行特定農(nóng)藥的噴灑，以防治病蟲害。

　　上述噴灑方式存在著許多問題，除了每次飛行的成本相當(dāng)高，即使對美國的超級大農(nóng)或政府單位也是不小的負(fù)擔(dān)，對小型農(nóng)戶根本是天方夜譚。如果想要對農(nóng)藥、肥料，或水資源的利用進(jìn)行優(yōu)化，就必須在第一趟飛行時(shí)，先駕駛小型飛機(jī)觀測農(nóng)田的狀況，收集數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析，再由第二趟飛行來噴灑?？上攵?，這樣的做法并不符合成本效益，而無人飛機(jī)技術(shù)的革新，為上述困境提供了絕佳的解決方案。

　　從小型農(nóng)戶到超級大農(nóng)，都可自行選擇不同大小的無人飛機(jī)來監(jiān)測農(nóng)田，以達(dá)到優(yōu)化的農(nóng)藥與化肥使用。雖然農(nóng)業(yè)用無人飛機(jī)還在非常初期的開發(fā)與導(dǎo)入階段，但基本上都已搭載攝影機(jī)以及用于分析農(nóng)田狀況的傳感器，并具備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，農(nóng)民只要設(shè)定好農(nóng)田的區(qū)域與飛行停留時(shí)間，無人飛機(jī)就可自動(dòng)起飛、巡航與降落。農(nóng)民可透過攝影機(jī)鏡頭實(shí)時(shí)觀察農(nóng)田的狀況，或是等待飛行完成、收集數(shù)據(jù)后再進(jìn)行分析。依據(jù)分析的結(jié)果，農(nóng)民可以最優(yōu)化的方式，針對不同農(nóng)田區(qū)塊作物生長和病蟲害的狀況，進(jìn)行相關(guān)農(nóng)藥及肥料噴灑量的設(shè)定。在下一趟飛行時(shí)，無人飛機(jī)就可以按照設(shè)定值，自動(dòng)對不同農(nóng)田區(qū)塊做優(yōu)化的噴灑，甚至可以避開不需噴灑的區(qū)塊。

　　在農(nóng)業(yè)4.0的概念之下，因?yàn)闊o人飛機(jī)的飛行成本低，可頻繁地飛行，一方面農(nóng)民可在短時(shí)間內(nèi)持續(xù)監(jiān)控農(nóng)田的狀況，分區(qū)塊進(jìn)行最優(yōu)化的農(nóng)藥與化肥施用，對水資源也能做最有效的管理，使農(nóng)民大幅減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，進(jìn)而提升其相對收入，改善生活質(zhì)量。另一方面，因?yàn)檗r(nóng)藥、化肥與水資源得以有效率地使用，對環(huán)境的破壞大幅減少，水資源得到涵養(yǎng)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)達(dá)到平衡。

　　用于農(nóng)業(yè)的無人飛機(jī)，技術(shù)上的發(fā)展主要著眼于容易操作，可在小范圍內(nèi)起降，也可對極小范圍進(jìn)行照相、攝影、拍攝熱成像畫面，并提供自動(dòng)駕駛、巡航，或遙控操作等功能。

　　位于瑞士洛桑的Sensefly公司，是世界知名的小型無人機(jī)開發(fā)公司，已被法國遙控飛機(jī)大廠Parrot并購，用來拓展其農(nóng)業(yè)與救災(zāi)用無人飛機(jī)的領(lǐng)域。采用四軸螺旋翼的最新eXom，在每一軸螺旋翼的中心點(diǎn)上都裝有傳感器來偵測環(huán)境狀況，以導(dǎo)引飛行、避開障礙物，同時(shí)在每一軸螺旋翼都加裝了保護(hù)圈，增加安全與可靠性。機(jī)身以黃蜂為造型，黃蜂的頭為一個(gè)三維顯像鏡頭，提供最廣的視角和拍攝畫面。

　　毫無疑問的，eXom當(dāng)然具備了先進(jìn)的駕控系統(tǒng)，農(nóng)民可選擇自動(dòng)起降、巡航，或想享受自己遙控飛行的樂趣，目前Parrot正將這套系統(tǒng)積極推廣給法國的小型農(nóng)戶使用，透過他們的響應(yīng)，來進(jìn)一步改良系統(tǒng)。

　　除了農(nóng)業(yè)大國法國正積極將無人飛機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)上，另一農(nóng)業(yè)大國德國，也正積極開發(fā)其農(nóng)業(yè)無人飛機(jī)技術(shù)。位于德國巴伐利亞慕尼黑的Quantum Systems公司，已經(jīng)在教導(dǎo)農(nóng)民使用其開發(fā)的多軸螺旋翼無人飛機(jī)，來監(jiān)控農(nóng)田的狀況，制定最符合成本，對環(huán)境傷害最少的農(nóng)藥及肥料施用方式。

　　相較于Sensefly四軸螺旋翼的設(shè)計(jì)，Quantum Systems的無人飛機(jī)采用章魚式的八軸螺旋翼設(shè)計(jì)，不僅有更高的飛行穩(wěn)定性和可靠性，還可乘載5公斤的物品，并安裝高解析的光學(xué)攝影機(jī)，可空拍農(nóng)田的多頻譜影像，熱成像，更有效觀察肥料及農(nóng)藥的施用狀況，以達(dá)到優(yōu)化的使用配比。

　　Quantum Systems的開發(fā)人員在與德國巴伐利亞的農(nóng)民溝通討論后，發(fā)現(xiàn)有許多中大型的農(nóng)戶，感受這種以螺旋翼為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的無人駕駛機(jī)有飛行范圍小以及飛行速度慢的缺點(diǎn)，無法在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大范圍的巡航，也沒有辦法承載農(nóng)藥與肥料直接進(jìn)行噴灑，有必要導(dǎo)入雙機(jī)翼的無人飛行機(jī)來克服以上困境。然而，另外的問題又產(chǎn)生了，雙機(jī)翼的飛機(jī)在起降時(shí)，需要有一定長度和規(guī)格的跑道來進(jìn)行，這對農(nóng)民而言，大幅增加額外的成本，可行性也大大降低。在深入思考問題后，Quantum Systems的開發(fā)人員進(jìn)行了有效的技術(shù)創(chuàng)新，成功完成了全世界首架由螺旋翼進(jìn)行起降，雙機(jī)翼進(jìn)行大范圍飛行的小型農(nóng)業(yè)用無人駕駛機(jī)。

　　這臺(tái)螺旋翼起降雙機(jī)翼無人飛機(jī)同樣搭配先進(jìn)的自動(dòng)起降與巡航系統(tǒng)，目前正有德國巴伐利亞的大型農(nóng)戶在試用，估計(jì)每年可為該農(nóng)戶在不減少產(chǎn)量的狀況下，降低兩成的農(nóng)藥和肥料使用量，并減少許多噴灑農(nóng)藥和施肥的工作與時(shí)間，可更輕松地完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　　無人飛機(jī)幫助農(nóng)民以更實(shí)時(shí)、更低成本與更少的勞動(dòng)方式，進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對政府單位而言，采用無人飛機(jī)，可對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)做最完整的監(jiān)控與認(rèn)證，最后達(dá)到改善農(nóng)民生計(jì)、對環(huán)境更友善，與提供消費(fèi)者少農(nóng)藥化肥農(nóng)產(chǎn)品的多贏局面。配合未來工業(yè)與農(nóng)業(yè)4.0的發(fā)展，無人飛機(jī)也導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)，甚至可以由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)安排航班，分析農(nóng)作物生產(chǎn)狀況，再由機(jī)器人填充農(nóng)藥肥料，自動(dòng)執(zhí)行飛行至特定區(qū)域噴灑。即使農(nóng)民在夏威夷度假兩周，也能實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)田的狀況，時(shí)時(shí)對整個(gè)自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈下達(dá)更新的指令，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更有效率、更環(huán)保。