“互联网+”优秀案例:无人机植保大数据产业平台

 一、基本情况

  洛克希德(武汉)无人机科学研究院有限公司于2014年6月在中国武汉光谷成立,专注无人机智能控制、精准变量施药、农业植保大数据系统的产业化开发应用,集产品研制、销售、植保服务于一体。公司研发的12L、10L、6L遥控植保机已通过2014年湖北省选型鉴定,列入2016年湖北省重点推广植保机械产品目录。公司的多项核心专利技术居国内领先水平。实施的“互联网+无人机植保服务及大数据产业平台”战略属国内首创。

  公司是“武汉3551光谷人才计划”入选企业;被认定为“武汉市大数据企业”;“遥控植保机变量施药智能调节控制技术”入选“2016年武汉市科技计划应用基础研究”项目;“无人机植保大数据产业平台”被评选为“中国第二届创新科技成果”和武汉光谷 “双创成果”;已申报国家发改委“促进大数据发展重大工程三年滚动计划”项目库。

  公司与中国农科院农机化研究所、中国农业大学、荷兰瓦赫宁根大学等科研机构达成紧密合作关系。已投入一千多万元,开发完成“植保无人机智能变量精准施药暨植保数据采集/应用系统”,建立了国内唯一的“无人机植保大数据系统平台”。

  二、主要做法

  无人机植保大数据产业平台是利用无人机植保作业,实时收集、自动传输作业相关数据,建立植保及农业大数据库,集信息采集、传输、处理、服务、应用于一体。从而颠覆传统植保服务利益模式,重构新型的农药生产、销售、植保作业服务生态链和利益链。

  (一)市场和政策背景

  农作物植保对于保障农业生产安全、促进粮棉油稳产丰收非常重要。然而我国植保工作与现代农业发展需求仍有很大差距。

  1.市场需求迫切

  目前我国植保服务社会化、机械化程度低,安全用药意识差,农药滥用普遍,造成了作物药害、农残超标、人畜中毒、环境污染、专业植保组织经营难以为继等诸多问题,植保已成为种植业全程机械化发展的瓶颈。

  2.顶层政策支持

  2013年农业部提出:“到2020年,全面建成国家、省、市、县四级植保公共服务体系”。2015年印发《到2020年农药使用量零增长行动方案》,明确强化推进农作物航空植保工作。

  自2014年以来,连续三年的中央一号文件将“农业现代化”“航空农业”写入文件标题。要求强化现代农业科技创新推广体系建设,大力推进“互联网+”现代农业,应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术,推动农业全产业链改造升级。

  随着农业航空技术革新,植保无人机施药效率高、施药效果好、全地型作业、易操作,相对其它植保器械优势明显。无人机开始在农业植保领域迅速发展。

  (二)平台系统介绍

  公司自主研发的飞控系统、整合智能变量精准施药系统和RTK导航系统,建立了国内唯一的植保大数据系统平台。平台由植保飞防组织、高精度卫星导航植保无人机、移动网络APP、互联网、大数据平台及云计算中心等组成。

  平台系统数据网络拓扑结构如下图所示。

无人机植保大数据平台系统数据网络拓扑结构

  植保无人机作业同时,利用传感采集与植保飞防作业系统数据处理,融合地面站信息等多源数据,实现对气象条件、病虫害信息等农业基础数据的低成本精准采集和同步转输,后台建立植保大数据库分析挖掘应用。

  (三)主要关键技术点

  1.多旋翼植保无人机

  公司结合农业植保应用环境和功能要求,设计出适用于植保作业的多旋翼飞行器,工业化一体设计,操纵、维护、运输简便,机身防水、防尘、防腐蚀。

  2.智能飞控

  公司依据植保作业特点自主研发的智能飞控系统,支持多旋翼扩展,采用RTK(载波相位动态实时差分)定位,实现定点定高及航线规划作业飞行,具备黑匣子功能,可切换自动、半自动、遥控飞行控制方式。

  3.高精度导航定位技术

  平台采用RTK卫星导航技术,通过系统解算位置精度达到厘米级,历时不到一秒钟,实现实时高精度定位。公司目前采用的技术方案具备接入CORS系统(连续运行卫星定位服务综合系统)的软硬件接口。

  4.智能精准变量施药系统

  用户通过移动终端设定农作物类型、药物类型、病虫害类型、药物浓度、待喷面积等参数,精准施药系统会自动生成参考配方。

  自主研发的离心式雾化喷头,可根据系统获取作业飞行速度、飞行姿态、环境温湿度参数,自适应调节喷洒量、雾滴粒径,实现智能喷洒。

  5.数据采集、传输及监管系统

  植保无人机搭载的植保数据采集/应用终端及配套APP能实时采集作业信息和作业参数,通过移动网络自动上传到数据中心,数据中心可对接收的原始数据进行分析归纳挖掘。

  终端具备实时监控功能,可实时上传飞行状态信息和用户信息,便于监管人员对植保无人机实现安全监管、作业调度等工作。

  6.无人机植保大数据平台

  植保大数据平台引入数据挖掘理念,可为用户提供多角度、多层次、多维度的农业数据在线分析,让用户实现从数据查询、数据分析到成果展现的一站式操作,多方面满足用户的需求。

  下图为植保大数据库总体框架。

植保大数据库总体框架

  三、经验效果

  (一)项目实施情况

  公司以采集、建立、运营农业大数据为最终目标,建立“互联网+无人机植保服务及大数据产业平台”。平台运行以来,在多个省份建立了60余支、700余人的无人机植保服务示范队伍,开展了水稻、小麦、油菜、玉米、萝卜、包菜、大白菜、马铃薯等作物综合防治的试验示范工作。2016年,平台无人机植保防防治面积达到90万亩次。从前期运行情况来看,效果显著。

  1.无人机植保大数据平台化运行探索出一条全生育期病虫害综合防治的植保服务新模式。

  2.互联网+无人机植保模式创造新的价值利益链,提升了传统植保服务利润空间,利于植保队伍稳定壮大发展。

  3.逐步推广专用大包装药剂在无人机植保作业中的应用,降低农药使用量,减少包装污染。

  4.大数据的综合应用,平台化的模式,利于全国统一品牌运营和推广。

  (二)项目应用的经济、社会效益

  随着大数据应用系统的积累,是构建未来农业互联网平台的关键,“互联网+无人机植保服务及大数据产业平台”运行产生的经济效益、社会效益日益明显。

  1.经济效益

  按照我国8—10年达到日本植保无人机的现阶段普及水平,60%以上的农林面积实现无人机作业服务计算,我国年飞防作业面积将达到50亿亩次,全国将需要约30万架植保无人机,由此带来的无人机植保服务及专用药剂市场规模将超过千亿元人民币。

  依托“互联网+无人机植保服务及大数据产业平台”的新型运营模式,公司有能力占据我国无人机植保市场30%以上的市场份额,形成年产值100亿以上的市场规模。

  2.社会效益

  (1)产业平台的推广应用,实现农业数据精准采集和大数据应用,成为农业农村大数据建设的重要组成部分;

  (2)将催生10万架无人机作业,带动8万名以上新型农民创业,提供20万个以上就业岗位,吸收新型职业化农民的操作、售后就业;

  (3)随着植保无人机社会化统防统治体系的建立,平台植保大数据的应用颠覆了传统农药销售利益链,快速促进我国农药使用量零增长目标的实现。

  (4)无人机植保大数据建设实现了种植业数据的快速收集与动态管理,全面提升植保技术水平,有助于构建农技、农机服务社会化服务体系。提高农产品生产效率及产品品质,升级流通模式,稳定农业生产。

  (5)大数据可为政府部门管理决策和各类市场主体生产经营活动提供更加完善的数据服务,有助于政府管理决策的民主化和科学化,推进农业结构调整,指导农业灾害防控,严控农业面源污染,保障粮食安全,打造农业农村发展新优势。

  “互联网+无人机植保服务及大数据产业平台”项目建设以来,得到了政府管理部门、行业专家的高度评价和支持,获得了媒体的广泛关注、产业链各方的认可。公司已申报多项技术成果。项目在农业方面的创新应用,将在我国农业生产及农业决策中发挥重要作用。

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