嘉興童程童美少兒編程

植保無人機(jī)在農(nóng)業(yè)革命中的蛻變

在中國，鄉(xiāng)村人口總數(shù)已經(jīng)連續(xù)十年減少。

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2018年，鄉(xiāng)村人口約為5．64億人，占全國總?cè)丝诘?0．4％。另外，2017底公布的第三次全國農(nóng)業(yè)普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)（第五號）顯示，55歲及以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營人員占總?cè)藬?shù)的33．6％。

在新型城鎮(zhèn)化和人口老齡化的疊加作用下，未來，上述趨勢將持續(xù)加深，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的人才和人力稀缺問題將越發(fā)顯性。

從近幾年國家對農(nóng)業(yè)的政策和實(shí)踐來看，以植保無人機(jī)為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和機(jī)械化，是一種必然的解決辦法。

2015年以來，原本屬于“高科技產(chǎn)品”的無人機(jī)，逐漸變成一種各行各業(yè)的“基礎(chǔ)設(shè)施”，在農(nóng)業(yè)植保、地理測繪、消防救援、交通執(zhí)法等領(lǐng)域被大面積使用。其中，農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)是市場化程度最高的細(xì)分領(lǐng)域。

一系列頂層設(shè)計(jì)對此功不可沒：從2014年中央一號文件提出“加快農(nóng)用航空建設(shè)”，到2016年國務(wù)院印發(fā)《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016－2020年）》、提出“創(chuàng)新強(qiáng)農(nóng)，著力推進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級”， 再到2017年至今各省市持續(xù)不斷出臺的植保無人機(jī)購置補(bǔ)貼政策，國內(nèi)植保無人機(jī)保有量一路攀升，截至2018年已超過3．1萬架。

但這個(gè)數(shù)據(jù)還有很大提升空間。作為農(nóng)業(yè)航空的發(fā)達(dá)國家，美國農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)作業(yè)滲透率超過50％，日本則有60％的稻田采用無人機(jī)進(jìn)行植保作業(yè)。相比之下，國內(nèi)近18億畝的耕地植保無人機(jī)作業(yè)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?yàn)槭袌錾形窗俜职俪墒欤袌銎占?、服?wù)體系和盈利模式，都不夠清晰。另一方面則要?dú)w結(jié)于植保無人機(jī)本身——2016年至2017年期間，在市場和政策的雙重驅(qū)動(dòng)下，大量沒有核心技術(shù)的無人機(jī)廠商沖入賽道，但在實(shí)際操作中，因?yàn)楫a(chǎn)品的穩(wěn)定性和作業(yè)效率問題，這部分廠商往往會對植保公司和農(nóng)戶的使用體驗(yàn)帶來負(fù)面影響。

在2018年的大競爭和大降價(jià)過程后，植保無人機(jī)迫切需要一個(gè)“重新整理、再出發(fā)”的過程。一個(gè)簡單的邏輯是，當(dāng)我們討論植保無人機(jī)的市場規(guī)模和盈利模式時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)首先討論植保無人機(jī)的作業(yè)效率。

按動(dòng)力來源，植保無人機(jī)可分為電池驅(qū)動(dòng)無人機(jī)和燃油驅(qū)動(dòng)無人機(jī)。過去十年，在消費(fèi)級無人機(jī)市場上，電動(dòng)無人機(jī)勢不可擋：技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)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(yè)級無人機(jī)市場上，電動(dòng)無人機(jī)的缺點(diǎn)變得十分明顯。以植保為例，藥物載重不超過25升、續(xù)航時(shí)間在半小時(shí)內(nèi)的電動(dòng)無人機(jī)，想要在中國廣袤的田野上，特別是在新疆、黑龍江那些動(dòng)輒以千畝計(jì)的農(nóng)場上進(jìn)行植保作業(yè)，可謂心有余而力不足。受制于電池技術(shù)，電動(dòng)無人機(jī)的作業(yè)效率在短時(shí)間內(nèi)也很難有大的提升。

相比之下，油動(dòng)無人機(jī)可能是更好的選擇——有效載荷能達(dá)到50至120升，單架次作業(yè)范圍50－200畝，也不會有頻繁充電、電池?fù)p耗的問題 　　那么，為什么油動(dòng)無人機(jī)還沒有徹底取代電動(dòng)無人機(jī)呢？這是因?yàn)椋趯?shí)際應(yīng)用中，油動(dòng)無人機(jī)并不像電動(dòng)無人機(jī)那樣，結(jié)構(gòu)簡單，而需要解決發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)、飛控系統(tǒng)精確度和復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)等諸多問題。

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

這也是一場技術(shù)的闖關(guān)——一旦解開難題，行業(yè)的變革就會自然會發(fā)生。假如說，大疆引領(lǐng)了消費(fèi)級市場的革命，讓無人機(jī)真正飛入尋常百姓家，那么誰又會是燃油植保無人機(jī)的執(zhí)牛耳者，讓田間地頭都有植保無人機(jī)的身影？

從全球的角度來看，起步最早的當(dāng)屬日本。2016年，日本雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)公司推出農(nóng)業(yè)無人機(jī)Fazar R 。配備燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的Fazar R每次最多可攜帶32升藥劑，一天作業(yè)面積近400畝。

一種商品的成功與否，除了取決于技術(shù)之外，還要看其與市場需求的匹配程度。一臺Fazar R的售價(jià)約合人民幣87．11萬元，這個(gè)價(jià)格顯然“很不符合國情”。如果算上后期的保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，成本將更加“感人”。

在采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)降低價(jià)格，成為燃油植保無人機(jī)成功的關(guān)鍵——在這點(diǎn)上，中國人率先做到了。更具體而言，依托國家級導(dǎo)航信息技術(shù)研究平臺的深圳常鋒無人機(jī)，在軟硬件兩方面都完成得不錯(cuò)。

發(fā)動(dòng)機(jī)是油動(dòng)無人機(jī)的心臟，使用壽命卻一直是國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的短板。國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命是200到300小時(shí)，難以滿足大規(guī)模長時(shí)作業(yè)的要求。

為解決這個(gè)問題，常鋒先是和國外的發(fā)動(dòng)機(jī)廠家進(jìn)行技術(shù)合作，隨后又經(jīng)歷兩年多的自主技術(shù)攻關(guān)，對國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一系列的改良。其中一項(xiàng)最重要的改造，是以電控燃油噴射系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)，對發(fā)動(dòng)機(jī)的供油過程進(jìn)行精確控制和計(jì)算，確保發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)化器時(shí)刻處在最佳的工作狀態(tài)。目前，常鋒無人機(jī)所用的國產(chǎn)無人機(jī)，壽命已接近1000小時(shí)。

此外，對照“油動(dòng)直驅(qū)”的需要，團(tuán)隊(duì)還結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的具體情況和空氣動(dòng)力學(xué)原理，特別優(yōu)化一款全碳纖維螺旋槳，在更輕便的同時(shí)，讓無人機(jī)更加“抗造”。

軟件方面，常鋒團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)了一套燃油發(fā)動(dòng)機(jī)專用的控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)電啟動(dòng)單元和發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速單元，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的自主啟動(dòng)和調(diào)速。

植保無人機(jī)的應(yīng)用，為的是提升作業(yè)效果以及降低生產(chǎn)成本，要做到不重噴、漏噴，節(jié)省農(nóng)藥降低成本。這對精準(zhǔn)飛行以及精準(zhǔn)噴灑有更高要求，而常規(guī)的GPS系統(tǒng)的精度都是米級，根本無法勝任。常鋒采用RTK系統(tǒng)，將作業(yè)精度控制在5厘米以內(nèi)。

常鋒植保無人機(jī)在新疆進(jìn)行作業(yè)

在歷時(shí)18個(gè)月的研發(fā)之后，常鋒團(tuán)隊(duì)在2015年正式推出全球第一臺燃油直驅(qū)多旋翼無人機(jī)——“常鋒天馬－1”。

最大載荷70KG、最長續(xù)航3小時(shí)的“常鋒天馬－1”，能做到一鍵起飛、全自主作業(yè)功能，單天作業(yè)面積最高達(dá)到1500畝。過往數(shù)年，它在全國范圍內(nèi)共計(jì)完成數(shù)百萬畝農(nóng)田植保作業(yè)，工作效率和穩(wěn)定性獲得市場的認(rèn)可。更重要的是，可以說，常鋒已在技術(shù)與商業(yè)上取得平衡——“天馬“的價(jià)格不到雅馬哈Fazar R的三分之一。

如今，在產(chǎn)品迭代后，常鋒“天馬－2A”植保無人機(jī)正在憑借搭載的智能噴灑系統(tǒng)、RTK厘米級定位系統(tǒng)，以及業(yè)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的按壟測繪精準(zhǔn)施藥技術(shù)，進(jìn)入另一個(gè)剛需市場——果樹植保。

18．05億畝農(nóng)田和11136千公頃果園的植保市場上，不同技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都非常明確，市場不會只有一名玩家。目前看來，常鋒在細(xì)分賽道上處于領(lǐng)跑位置。在2018年的行業(yè)低迷之后，常鋒能否憑借技術(shù)優(yōu)勢，重塑植保無人機(jī)的市場形態(tài)，值得期待。