技術大闖關，看植保無人機在農業革命中蛻變

　　在中國,鄉村人口總數已經連續十年減少。

　　國家統計局數據顯示,截至2018年,鄉村人口約為5.64億人,占全國總人口的40.4%。另外,2017底公布的第三次全國農業普查主要數據公報(第五號)顯示,55歲及以上的農業生產經營人員占總人數的33.6%。

　　在新型城鎮化和人口老齡化的疊加作用下,未來,上述趨勢將持續加深,農業領域的人才和人力稀缺問題將越發顯性。

　　從近幾年國家對農業的政策和實踐來看,以植保無人機為代表的現代農業信息技術和機械化,是一種必然的解決辦法。

　　2015年以來,原本屬于“高科技產品”的無人機,逐漸變成一種各行各業的“基礎設施”,在農業植保、地理測繪、消防救援、交通執法等領域被大面積使用。其中,農業植保無人機是市場化程度最高的細分領域。

　　一系列頂層設計對此功不可沒:從2014年中央一號文件提出“加快農用航空建設”,到2016年國務院印發《全國農業現代化規劃(2016-2020年)》、提出“創新強農,著力推進農業轉型升級”, 再到2017年至今各省市持續不斷出臺的植保無人機購置補貼政策,國內植保無人機保有量一路攀升,截至2018年已超過3.1萬架。

　　但這個數據還有很大提升空間。作為農業航空的發達國家,美國農業植保無人機作業滲透率超過50%,日本則有60%的稻田采用無人機進行植保作業。相比之下,國內近18億畝的耕地植保無人機作業面積只有0.77億畝次,飛防植保占比不足5%。

　　究其原因,一方面是因為市場尚未百分百成熟,市場普及、服務體系和盈利模式,都不夠清晰。另一方面則要歸結于植保無人機本身——2016年至2017年期間,在市場和政策的雙重驅動下,大量沒有核心技術的無人機廠商沖入賽道,但在實際操作中,因為產品的穩定性和作業效率問題,這部分廠商往往會對植保公司和農戶的使用體驗帶來負面影響。

　　在2018年的大競爭和大降價過程后,植保無人機迫切需要一個“重新整理、再出發”的過程。一個簡單的邏輯是,當我們討論植保無人機的市場規模和盈利模式時,我們應當首先討論植保無人機的作業效率。

　　按動力來源,植保無人機可分為電池驅動無人機和燃油驅動無人機。過去十年,在消費級無人機市場上,電動無人機勢不可擋:技術成熟,結構簡單,上手容易,基本上是一種人見人愛的玩具。

　　但在2015年之后興起的工業級無人機市場上,電動無人機的缺點變得十分明顯。以植保為例,藥物載重不超過25升、續航時間在半小時內的電動無人機,想要在中國廣袤的田野上,特別是在新疆、黑龍江那些動輒以千畝計的農場上進行植保作業,可謂心有余而力不足。受制于電池技術,電動無人機的作業效率在短時間內也很難有大的提升。

　　相比之下,油動無人機可能是更好的選擇——有效載荷能達到50至120升,單架次作業范圍50-200畝,也不會有頻繁充電、電池損耗的問題。

　　那么,為什么油動無人機還沒有徹底取代電動無人機呢?這是因為,在實際應用中,油動無人機并不像電動無人機那樣,結構簡單,而需要解決發動機震動、飛控系統精確度和復雜的機械結構等諸多問題。

　　這實際上是一種倒逼而來的難題——為了給農戶提供更高的效率和更好的體驗,油動無人機的廠商給自己提出了更多的難題。

　　這也是一場技術的闖關——一旦解開難題,行業的變革就會自然會發生。假如說,大疆引領了消費級市場的革命,讓無人機真正飛入尋常百姓家,那么誰又會是燃油植保無人機的執牛耳者,讓田間地頭都有植保無人機的身影?

　　從全球的角度來看,起步最早的當屬日本。2016年,日本雅馬哈發動機公司推出農業無人機Fazar R 。配備燃油噴射發動機的Fazar R每次最多可攜帶32升藥劑,一天作業面積近400畝。

　　一種商品的成功與否,除了取決于技術之外,還要看其與市場需求的匹配程度。一臺Fazar R的售價約合人民幣87.11萬元,這個價格顯然“很不符合國情”。如果算上后期的保養維護費用,成本將更加“感人”。

　　在采用先進技術的同時降低價格,成為燃油植保無人機成功的關鍵——在這點上,中國人率先做到了。更具體而言,依托國家級導航信息技術研究平臺的深圳常鋒無人機,在軟硬件兩方面都完成得不錯。

　　發動機是油動無人機的心臟,使用壽命卻一直是國產發動機的短板。國產發動機的壽命是200到300小時,難以滿足大規模長時作業的要求。

　　為解決這個問題,常鋒先是和國外的發動機廠家進行技術合作,隨后又經歷兩年多的自主技術攻關,對國產發動機進行一系列的改良。其中一項最重要的改造,是以電控燃油噴射系統取代傳統的機械系統,對發動機的供油過程進行精確控制和計算,確保發動機和催化轉化器時刻處在最佳的工作狀態。目前,常鋒無人機所用的國產無人機,壽命已接近1000小時。

　　此外,對照“油動直驅”的需要,團隊還結合發動機的具體情況和空氣動力學原理,特別優化一款全碳纖維螺旋槳,在更輕便的同時,讓無人機更加“抗造”。

　　軟件方面,常鋒團隊設計研發了一套燃油發動機專用的控制系統,包括發動機電啟動單元和發動機電子調速單元,以實現發動機的自主啟動和調速。

　　植保無人機的應用,為的是提升作業效果以及降低生產成本,要做到不重噴、漏噴,節省農藥降低成本。這對精準飛行以及精準噴灑有更高要求,而常規的GPS系統的精度都是米級,根本無法勝任。常鋒采用RTK系統,將作業精度控制在5厘米以內。

　　常鋒植保無人機在新疆進行作業

　　在歷時18個月的研發之后,常鋒團隊在2015年正式推出全球第一臺燃油直驅多旋翼無人機——“常鋒天馬-1”。

　　最大載荷70KG、最長續航3小時的“常鋒天馬-1”,能做到一鍵起飛、全自主作業功能,單天作業面積最高達到1500畝。過往數年,它在全國范圍內共計完成數百萬畝農田植保作業,工作效率和穩定性獲得市場的認可。更重要的是,可以說,常鋒已在技術與商業上取得平衡——“天馬“的價格不到雅馬哈Fazar R的三分之一。

　　如今,在產品迭代后,常鋒“天馬-2A”植保無人機正在憑借搭載的智能噴灑系統、RTK厘米級定位系統,以及業內獨創的按壟測繪精準施藥技術,進入另一個剛需市場——果樹植保。

　　18.05億畝農田和11136千公頃果園的植保市場上,不同技術方案的優點和缺點都非常明確,市場不會只有一名玩家。目前看來,常鋒在細分賽道上處于領跑位置。在2018年的行業低迷之后,常鋒能否憑借技術優勢,重塑植保無人機的市場形態,值得期待。

　　轉自：中華網

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