植保无人机的应用现状及发展趋势

无人机,相信我们大多数朋友们都了解一些,是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,即无人机驾驶飞机的简称,英文缩写为UAV。“植保”即“植物保护、防护”,植保无人机顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,主要由飞行平台(固定翼、直升机、多轴飞行器)、导航飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或导航飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等,是推动“智慧农业”的强有力科技工具。

植保无人机的应用现状及发展趋势红蜘蛛四轴多旋翼20KG级植保无人机

农业植保的时间最早可追溯到1911年,当时的德国有一名名叫阿尔福莱德•齐梅尔曼的林务官,他是世界上首次利用有人驾驶的飞机喷洒液体和粉末农药,防治森林病虫害的人。到了1918年,美国有人开始尝试使用有人驾驶飞机喷施农药灭杀棉花虫害。自此,有人驾驶的航空施药拉开了历史序幕。

以上都是载人飞机用于农业植保,时间来到1987年,无人机技术得到快速发展。根据网上资料显示,世界上第一台用于农业生产的是名为“R-50”的20KG喷药无人机,由日本Yamaha(雅马哈)公司受日本农业部委托生产制造出来的,之后便在日本开始推广应用至田间作物。如今日本的农业航空植保应用率达到惊人的50%,这些成绩离不开当初日本政府对植保无人机的大力推广应用和企业长期的技术升级和长远考虑规划。

植保无人机的应用现状及发展趋势1987年日本Yamaha公司生产的“R-50”20KG级植保无人机

不过,根据2016年的一则新闻报道,Yamaha公司最新发布上市的一架型号为“Fazer R”农用无人机售价竟高达1342万日元,折合87万元人民币,相当于一辆最新款的奥迪A8L轿车,而国内的植保无人家价格普遍还控制在10万以内。

2016年上市的Yamaha “Fazer R”32KG级植保无人机

随着中国改革开放,人民的生活水平不断提高,科技发展也是日新月异,国内的无人机企业取得了辉煌的成绩。

首先是大疆创新在无人机消费级领域占据世界无人机的大半市场份额,通过旗下的消费级无人机在航拍领域无人能及。国内其他的无人机品牌如科卫泰则另辟蹊径,在工业级领域发力,应用于警用安防、电力巡检、城市测绘和影视拍摄等领域,计划打造“智慧城市”。广州极飞、深圳天鹰、河南酷农等无人机品牌则主要在农业领域发力,主要服务于国内中西部广大农业地区,受到当地老百姓的喜爱。根据数据分析,农业植保无人机的推广应用前三名是黑龙江、新疆和江苏,中原地区以河南为例呈点状分布,并逐渐开始向周边地区扩散开来。据最新资料统计,我国的农业航空植保应用率比例在1.65%,远低于17%的世界平均水平,未来的无人机农业植保市场还将有广大的发展空间。

植保无人机的应用现状及发展趋势剧最新资料统计,世界各国的农业航空植保应用率对比

我国是农业大国,有着近18亿亩的农业用地,但并非农业强国,无人机机械化程度来处在相对原始的阶段。再加上近几十年来的国家经济发展趋势,农村大量的劳动力人口流失,全部聚集到北上广深等城市打工,使得农业劳动人口老年化和严重不足,农业发展相对来说进展缓慢。

近年来,随着我国的科技水平不断提升,我国的农业发展也进入了新的历史阶段。植保无人机的出现,既符合了现代化发展“智慧农业”的要求,又满足了城市人口回归农村的市场需求。企业通过联合专业院校,培养青年一代成为无人机飞手,让他们加入到乡村振兴的队伍中来。创业的年轻人也可以通过购买无人机组成植保飞防队,通过政府政策或企业平台推动,让飞手获得相应植保订单,带动青年劳动力乡村创业,也符合我们的国家扶贫政策。在我们的教育体系中,也通过青少年无人机教育培训课程,引导孩子们学习了解无人机相关知识,提高他们的科技素养,为航空飞行人才输送提高基础保障。

植保无人机的应用推广还需要国家政策、当地政府、企业单位以及农业从业者多方面的协调配合,才能让我们这个农业大国,逐渐发展壮大成为农业强国。

1国内外植保无人机的应用现状

1.1国外植保无人机的应用现状

国外发达国家植保无人机的应用比较早,但是困于当时技术水平的限制,早期的植保无人机主要以机动单旋翼机为主,这类无人机操作复杂,需要具有较高操作水平的专业飞手来进行操作,且不具备断点续航、自主飞行功能,漏喷、复喷在所难免,无人机发动机的使用寿命很短,无人机的价格高昂,限制了其大规模应用。

雅马哈公司机动单旋翼无人植保飞机比较成功的经验来自日本,上世纪雅马哈公司的机动单旋翼无人植保飞机独领风骚。无人植保飞机能在日本取得广泛应用是由其独特的国情决定的。日本国土面积比较小,而且多山地、耕地少、农业经营规模小,大型的植保器械很难适应,因而日本选择发展外形尺寸小、机动灵活、操控简便、单位面积施药液量小、作业效率高的无人机。[1]在欧美主要发达国家,农田地块面积大、地势平坦,便于大型机械的作业,再加上植保无人机自身的一些缺点,导致其并未在农作物植保领域得到大规模广泛应用。更多的是应用在农业数据的采集方面。

1.2国内植保无人机的应用现状

我国植保无人机的起步较晚,但是发展速度非常迅猛,掌握核心科技。得益于我国先进成熟的电动多旋翼无人机技术,植保无人机在我国得到了大规模广泛应用。其中,深圳大疆公司广州极飞公司为代表的高科技无人机企业是行业的翘楚。

大疆公司T16植保无人机图 3极飞公司P系列2019款植保无人机系统以黑龙江为例,早在2012年第一架单旋翼无人机投入使用,2014年第一台多旋翼无人机投入应用。到了2016年飞控平台进入航化作业,黑龙江全省植保无人机超过900台,作业面积达到280万亩。2017年成为了植保无人机的爆发元年,黑龙江全省植保无人机达1200台,约占全国1/10,作业面积620万亩,约占全国1/12。

2存在的问题

(1)我国农村的经济模式还是以家庭联产承包责任制为主的分散式的个体经济为主,虽然成立了很多种植业合作社、农机合作社,但是其数量与规模还远远达不到适应未来农业农村经济发展的规模与质量。植保飞防的作业是不以人为界限来发生的,当灾害来临时必须要进行大面积相关地块的统防统治,这样才能达到防治的效果。

(2)现有的植保无人机系统人机黏合度还是比较高的。现在主要的作业模式为两个飞手一套无人机的作业模式,作业前期还需要做大量的准备工作,与植保无人机完全配套使用的药剂还比较少,由于这些制约因素的存在无人机的高效率优点还没有被完全发挥出来。

(3)人们从观念上还是把植保无人机当做单纯的农机设备来购买,而植保无人机飞防喷洒有偿服务的观念在短时间内难以被广大农民接受,在实际操作中由于涉及的环节较多也不易厘清权责。

3发展趋势与建议

针对我国植保无人机行业应用发展的现状,笔者对未来该行业应用的发展趋势做出几点预测,与本行业人士进行探讨:

(1) 未来植保无人机的生态应该类似于现有的共享经济模式,集成基于云平台、大数据等信息技术的最新科技成果,由单一机具、飞防作业队的模式向植保无人生态链转变。

(2) 未来植保无人机为农业植保的实物载体,气象数据、地理数据、农业数据为其灵魂,植保无人机高度智能化。根据对各项数据的综合分析形成准确的、有实用价值趋势报告,对农作物病虫害的趋势做出准确的预测,针对预测的结果做出适当的防治方案。真正实现植保人多年的防患于未然的理想。

(3) 优秀的农业方面的技术与方案的落地离不开政府的扶持与鼓励,植保无人机应列入农机补贴目录。植保无人机飞防服务应参照秸秆还田补助的经验进行补贴。有关部门在农业数据的采集、管理、分析、运用等方面要积极行动为政府的科学决策提供数据支持,为农业生产提供有力的数据保障。

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