《中國植保無人機發(fā)展技術(shù)路線及行業(yè)趨勢》

《中國植保無人機發(fā)展技術(shù)路線及行業(yè)趨勢》中國植保無人機進展技術(shù)路線及行業(yè)趨勢

溫源博士1，薛新宇討論員2，邱白晶教授3，張春雷1，張向東1，沈建文1

1無錫漢和航空無人機討論院，江蘇無錫214135

2農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化討論所，江蘇南京，210014

3江蘇高?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)重點試驗室，江蘇鎮(zhèn)江，212024

植保機型和模式。多年來，農(nóng)業(yè)及植保專家綻開了大量對無人機植保技術(shù)的深化討論［1］［2］。2024年我國開頭植保無人機的產(chǎn)業(yè)化探究，2024年第一架商用的植保無人機交付市場，正式掀開了中國植保無人機產(chǎn)業(yè)化的序幕［5］。2024年，全國性的無人機植保展現(xiàn)、表演更是方興未艾，但營利性的飛防組織還比較少。鑒于此，本文對無人機植保的技術(shù)路線圖進行了梳理，包括中日植保無人機的對比，無人機載藥量等技術(shù)參數(shù)進展趨勢的猜測等。依據(jù)我國目前的植保現(xiàn)實，啟動無人機植保市場的關(guān)鍵問題在于：如何把無人機植保操作的專業(yè)學(xué)問和技能傳遞到真正的植保無人機用戶—農(nóng)夫手中。針對這一關(guān)鍵問題，本文提出了一套解決方案，其核心概括為“十萬天兵”方案，盼望對行業(yè)健康進展貢獻力氣。

2植保無人機在無人機領(lǐng)域中的位置

在分析植保無人機進展的技術(shù)路線之前，須先明確它在的在整個無人機領(lǐng)域中的位置。

圖：植保無人機所處市場為中間市場

上圖比較直觀地描述了整個無人機市場的分類：

1）高端市場：即大型無人機、通用航空市場。其推動力是國家力氣、大型機構(gòu)，對應(yīng)的人才儲備也比較豐富，各國的大專院校、科研院所、航空航天機構(gòu)的訓(xùn)練體系和學(xué)問體系都是基于這一市場的，相對成熟。

2）低端市場：即航模市場。其推動力是廣闊的航模無人機愛好者，精彩的愛好者往往一個人就可以組裝、定制出航模無人機來?，F(xiàn)有的許多演示性農(nóng)藥噴灑飛機就是由愛好者們改裝航模無人機而來的。

3）中間市場：即工程型無人機市場。其推動力主要是專業(yè)公司，其規(guī)模要遠小于大型機構(gòu)，

但是專業(yè)程度要高于航模愛好者。一般來講，一個專業(yè)工程型無人機公司需要具備如下專業(yè)：

圖：工程型無人機公司需要的專業(yè)崗位

只有具備了完備的專業(yè)技術(shù)鏈條，才可能做出工程型的無人機直升機來滿意真正下地作業(yè)的需求。上圖所給出的技術(shù)組合可以更好地把握植保無人機的技術(shù)路線圖。

3中國植保無人機進展技術(shù)路線

我國的農(nóng)田狀況不同于美國。美國主要為大地塊形態(tài)，農(nóng)藥噴灑用載人機即可解決大部分需求。從緯度、地塊形態(tài)來看，我國和日本的農(nóng)田狀況更為相像。從作物類型來看，我國和日本都大量種植水稻，因此使用無人直升機是必定的。所不同的，日本的田地間水泥機耕道比較完備，農(nóng)夫收入比較高，每畝噴灑收入是中國的10倍。因此，日本選擇起飛重量110公斤的雅馬哈油動無人機作為植保無人機，可以達到出入田間作業(yè)，而且較長的滯空時間降低了起降的次數(shù)，從而降低了事故率，提升了作業(yè)效率。

對中國植保無人機而言，既要達到肯定的載藥量和滯空時間以滿意中國田地間作業(yè)經(jīng)濟的需求，同時滿意中國簡單地況的起降，包括簡單的田埂、溝渠、樹林帶、田間電線等構(gòu)成。因此，100公斤以上的起飛重量和無人機價格在現(xiàn)階段是不適合中國市場的?，F(xiàn)階段比較實際的機型是載藥量10～15公斤的、起飛重量在35公斤左右的工程型油動無人機。下圖給出了中國植保無人機進展的路線圖。在2024年，我國就已經(jīng)實現(xiàn)了載藥量10公斤、滯空時間15分鐘的商用植保無人機，農(nóng)藥噴灑效率可以達到每天200～400畝，開創(chuàng)了中國無人機植保的里程碑。到2024年，漢和航空推出了載藥量15公斤的CD－15無人機，進一步提升了我國的植保無人機的作業(yè)力量，使得農(nóng)藥噴灑效率實現(xiàn)每天300～500畝的目標更為現(xiàn)實［5］。隨著土地流轉(zhuǎn)和每畝噴灑收入的提升，高載藥量的無人機需求會逐步顯現(xiàn)出來。因此，為應(yīng)對越來越增長的大地塊數(shù)量和越來越高的人工費用，2024年以后市場對載藥量15～20公斤的無人機需求會越來越明顯，而到2024年會消失對載藥量超過20公斤的無人機?？傊?，高載重、高效率是市場進展的必定趨勢。

圖：中國植保無人機進展路線圖

（注：上述時間方案為國家參考方案，各企業(yè)可能不同，如漢和航空已于2024年推出15

公斤載藥量無人機，并方案于2024年推出20公斤載藥量機型。）

中國植保無人機進展的路線圖還將體現(xiàn)在植保無人機的飛行掌握系統(tǒng)（簡稱飛控）上。漢和航空是中國第一家研發(fā)專業(yè)植保無人機飛控的企業(yè)，下面給出了從2024年以來的飛控進展的技術(shù)路線圖，從第一代半自動飛控（2024～2024），到其次代全自動飛控（2024～2024），再到第三代高精度智能飛控（2024～2024）。

漢和第一代半自動飛控（2024～2024）

?半自動飛行

?GPS傳感

?自動增穩(wěn)技術(shù)

?分體設(shè)計：飛控計算機＋IMU＋GPS

圖：漢和第一代半自動飛控

載藥量5～10公斤

載藥量15公斤載藥量15～20公斤載藥量>20公斤

2024前

2024～2024

2024～2024

2024以后

動力系統(tǒng)五成新狀況下，10

公斤載荷滯空時間約15分鐘動力系統(tǒng)五成新狀況下，15公斤載荷滯空時間約20分鐘動力系統(tǒng)五成新狀況下，20公斤載荷滯空時間約30分

動力系統(tǒng)五成新狀況下，25公斤載荷滯空時間約40分鐘

漢和其次代全自動飛控（2024～2024）

?全自動、半自動飛行狀態(tài)自動切換

?GPS傳感

?航路規(guī)劃

?定高飛行

?自動增穩(wěn)

?自動懸停

?軌跡記錄儀

（漢和專利，自動噴灑掩蓋率統(tǒng)計，漏噴、復(fù)噴警告）

圖：漢和其次代全自動飛控（獲得高新技術(shù)產(chǎn)品認定證書）

漢和第三代全自動智能飛控（2024～2024）

?全自動、半自動飛行狀態(tài)自動切換

?氣壓傳感、GPS傳感、加速傳感融合系統(tǒng)

?自動航路規(guī)劃

?定高飛行（精度達到0.5米）

?自動增穩(wěn)

?自動懸停

?自動起降

?“幾字形”規(guī)定姿勢飛行（或其他規(guī)定姿勢自動飛行）

?三合一設(shè)計：［飛控計算機＋IMU＋GPS］

?平安設(shè)計：三臺飛控計算機備份表決系統(tǒng)

?配備軌跡記錄儀（漢和專利，自動噴灑掩蓋率統(tǒng)計，漏噴、復(fù)噴警告）

注：漢和第三代智能飛控已獲得功能驗證和試驗勝利，目前正在產(chǎn)品化流程中，估計2024年可以投入商用市場。

4中日植保無人機對比

日本雅馬哈植保無人機RMAX［6］有近三十年的技術(shù)積累和持續(xù)改進，使得該產(chǎn)品成為全球行業(yè)的標桿。我國始終都很關(guān)注日本植保無人機的進展，農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)技推廣普及中心組織技術(shù)代表團對日本現(xiàn)代植保機械及雅馬哈無人直升機噴灑農(nóng)藥技術(shù)進行了特地調(diào)研。2024年7月5～12日期間訪問了日本農(nóng)林水產(chǎn)省植物防疫課，日本農(nóng)藥協(xié)會，日本農(nóng)業(yè)機械協(xié)會，福岡縣植物防疫課，植保服務(wù)公司等機構(gòu)和企業(yè)。漢和航空公司作為企業(yè)技術(shù)代表參加了這次訪日調(diào)研，代表團的其他技術(shù)成員分別來自全國農(nóng)技推廣普及中心，中國農(nóng)業(yè)高校農(nóng)業(yè)藥械與施藥技術(shù)討論中心，省地植保站等單位。這是特別有意義的一次調(diào)研，對我國植保無人機進展起到了很好的促進作用。

圖：2024年農(nóng)業(yè)部組織技術(shù)代表包括農(nóng)業(yè)高校、植保站、漢和航空等調(diào)研雅馬哈無人機

考慮到日本植保田地作業(yè)的方式和中國田地作業(yè)方式的相近之處，特別有必要進行中日植保無人機的對比。我們以中國市場上從載藥量和成熟程度都較高的漢和CD－15無人機對雅馬哈RMAX進行比較。下表給出了兩者的參數(shù)比較，可以看出大部分參數(shù)是相同的，但是在載藥量來講，RMAX達到20公斤。當然RMAX的價格達到100萬以上，是中國市場消費力量所不能接受的，同時110公斤的起飛重量使得該產(chǎn)品在中國的田地上是不易使用的——需要三、四個人才可以抬到田間作業(yè)，在日本有完備的水泥機耕道系統(tǒng)，但是在中國考慮到溝渠、樹木、電線、田埂等簡單因素，中國要建成完整的機耕道系統(tǒng)需要很長的時間。相對來講，載藥量15公斤比較符合現(xiàn)階段中國無人機植保行業(yè)的需求，一方面載藥量達到15公斤，滯空時間可以達到近20分鐘，從而可以達到每天300～500畝的作業(yè)效率，另一方面，25萬的價格從性價比來講要高于雅馬哈RMAX無人機。此外，從參數(shù)對比中也可以看出，漢和自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的軌跡記錄儀是漢和無人機的特色，可以進行噴灑軌跡的記錄和管理，對漏噴和復(fù)噴進行警告，從而使得農(nóng)業(yè)噴灑作業(yè)更加智能化，也可以做為作業(yè)管理的依據(jù)。

圖：漢和CD－15無人機（左）與雅馬哈RMAX無人機（右）

表：中日植保無人機對比（漢和CD－15對比日本雅馬哈RMAX）

上面對中日目前比較領(lǐng)先的植保無人機進行了比較，都有各自適合目前市場的產(chǎn)品。從長遠進展的角度來講，隨著土地流轉(zhuǎn)、每畝噴灑費用上升以及勞動力短缺等變化，載藥量高的無人機是必定的進展趨勢。關(guān)于這一點，在前一章節(jié)也以及進行了描述。

5解開中國植保無人機市場的鑰匙——“十萬天兵”方案

無人機飛防是我國加速實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的助推器，植保無人機、飛防員、農(nóng)藥構(gòu)成了飛防體系的三大要素。日本是無人機飛防最成熟的國家，目前在田間作業(yè)的無人機有3000多架，飛手14000多人。中國的水稻面積是日本的28倍，估計到2024年，中國植保無人機需求量是10萬架，無人機植保從業(yè)人員需求量是40萬人。而且無人機植保是一個可以做大的行業(yè)，在她的下游產(chǎn)業(yè)：飛防員培訓(xùn)服務(wù)、飛防員派遣服務(wù)、無人機修理保養(yǎng)服務(wù)、噴灑植保服務(wù)、無人機租賃、專用農(nóng)藥銷售、無人機代理銷售、空中災(zāi)情評估、飛機及平安保險、飛行俱樂部及競技表演等項目無一不是可以獨立經(jīng)營具有進展前景的項目。

圖：中國無人機植保行業(yè)的瓶頸是人，解決之道是“十萬天兵”方案。

中國無人機事業(yè)進展的瓶頸是“有機無人”，需要大量的專業(yè)的農(nóng)夫飛防員。面對如此巨大的市場需求，2024年，漢和航空成立了“漢和航空植保商學(xué)院”并推出了“十萬天兵”方案［5］，盼望與在農(nóng)村市場勝利運作的企業(yè)合作，在當?shù)爻闪⒑腺Y公司，共同組建飛防學(xué)校，培育集植保無人機操作、修理養(yǎng)護及經(jīng)營于一身的復(fù)合型人才，并在此基礎(chǔ)上逐步在全國開設(shè)無人機銷售和修理保養(yǎng)的4S店，代理銷售配套農(nóng)藥，在當?shù)爻闪⒆畲蟮霓r(nóng)藥噴灑專業(yè)服務(wù)隊，打造最專業(yè)的飛防品牌，提高雙方企業(yè)的知名度，實現(xiàn)雙贏。為此，漢和航空也在樂觀查找有農(nóng)村市場運作的勝利閱歷、具備投資辦學(xué)的意愿和實力、擁有廣泛的社會資源、與當?shù)卣约稗r(nóng)機、農(nóng)藥、植保機構(gòu)保持良好的社會關(guān)系的合作伙伴，產(chǎn)學(xué)研合作，利用一切可能的社會資源，共同培育大批農(nóng)夫飛行員，共同實現(xiàn)“十萬天兵方案”。

researchofnew-typeagriculturalaviationtechnologies.JiangxiForestryScienceandTechnology,2024(1):25～31.

［4］HuangY.,HoffmannW.C.,LanY.,etal.Developmentofaspraysystemforanunmannedaerialvehicleplatform.2024AmericanSocietyofAgriculturalandBiologicalEngineersISSN0883-8542.2024,25(6):803~809.

［5］.hanhe-aviation.漢和航空CD－10、CD－15植保無人機、十萬天兵方案。［6］rmax.yamaha-motor..au雅馬哈RMAX植保無人機。

介紹：

溫源：博士，漢和航空CTO，畢業(yè)于新加坡南洋理工高校，曾獲上海