植保無人機市場可行性實施報告

農(nóng)業(yè)植保無人機市場可研報告1.戰(zhàn)略目標(biāo)1.戰(zhàn)略目標(biāo) 10TOC\o"1-5"\h\z一、項目立項的必要性及需求分析 3.立項的必要性 3符合《綱要》所確定的重點領(lǐng)域 4是突發(fā)性大面積病蟲害防控的有力手段 4是我國土地經(jīng)營模式的必然選擇 52、需求分析 6農(nóng)業(yè)勞動力短缺的必然需求 6病蟲害專業(yè)化防治的必然需求 7施藥裝備市場競爭力的需求 7農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然需求 83.項目實施產(chǎn)生的重大經(jīng)濟(jì)、社會效益 9.經(jīng)濟(jì)效益分析 9社會效益分析\o"CurrentDocument"二、項目目標(biāo)及主要任務(wù) 102.具體任務(wù)指標(biāo)2.具體任務(wù)指標(biāo) 10\o"CurrentDocument"3.項目研究開發(fā)的重點 11航空施藥安全性評估 11精準(zhǔn)施藥控制系統(tǒng)研究 11航路規(guī)劃與自動導(dǎo)航系統(tǒng)研究 11無人駕駛輕型農(nóng)用直升機平?臺 123.5無人機平臺傻瓜化操控研究改造 123.6新型航空施藥藥劑研究 13三、相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ) 131.國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀、專利等知識產(chǎn)權(quán)及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況分析 ...13.國外農(nóng)業(yè)航空現(xiàn)狀及趨勢 13航空施藥與服務(wù)體系是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成 14農(nóng)業(yè)航空呈現(xiàn)不同的發(fā)展模式 14具有完善的航空施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系 16國內(nèi)農(nóng)業(yè)航空現(xiàn)狀及趨勢 165.項目實施的風(fēng)險分析5.項目實施的風(fēng)險分析 212.國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"四、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景 18.技術(shù)效益分析 18\o"CurrentDocument".經(jīng)濟(jì)效益分析 18作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析 18節(jié)省農(nóng)藥經(jīng)濟(jì)效益分析 19企業(yè)生產(chǎn)銷售效益分析 19新型藥劑生產(chǎn)銷售效益分析 19其他經(jīng)濟(jì)效益分析 19\o"CurrentDocument".社會效益 19提升科技裝備水平.緩解勞動力短缺矛盾 19組建新型服務(wù)體系.促進(jìn)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型 20提高糧食品質(zhì).保證糧食安全 20\o"CurrentDocument".推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景 205.1市場風(fēng)險5.1市場風(fēng)險 21.2政策風(fēng)險一、植保無人機市場調(diào)研報告.項目的必要性植物保護(hù)涉及我國糧食安全、食品安全、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收.在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。我國能以不到世界10%的耕地.解決了世界22%人口的糧食問題.機械化防治發(fā)揮了極其重要的作用。2010年.全國農(nóng)作物病蟲害發(fā)生48億次.防治55億次.為國家挽回9460萬噸糧食.棉花損失165萬噸.油料損失336萬噸。為國家糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。雖然高效機械化防治技術(shù)得到了較快發(fā)展 .但是.對于占全國糧食種植面積60%U上的水田、玉米等高稈作物.由于其特殊種植模式和作物特性.使得地面機具無法下田。長期以來.水田和高稈作物的病蟲害防治只能依賴手動噴霧器和背負(fù)式噴霧機進(jìn)行.在全球氣候變暖的今天.突發(fā)性大面積病蟲害頻繁爆發(fā).現(xiàn)有植保機具早已無法滿足防治需求.每年給國家造成巨大的糧食損失。裝備落后、作業(yè)效率低.致使農(nóng)藥噴灑成為我國糧生產(chǎn)過程中勞動強度最高、作業(yè)次數(shù)最多.勞動力消耗量最大的環(huán)節(jié).隨著我國城鎮(zhèn)化步伐加快.大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到城市.同時伴隨人口老齡化問題.農(nóng)業(yè)勞動力的日益短缺、勞動力成本不斷攀升.農(nóng)作物病蟲害防治已成為目前制約我國主要糧食生產(chǎn)的主要瓶頸。由于我國土地資源不足.東北平原、西北、華北平原大規(guī)模土地資源僅占耕地面積30溢右.而占總種植面積60%Z上的小規(guī)模種植模式.大型地面施藥機具難以適應(yīng)其病蟲害防治要求。由于需要專用的農(nóng)業(yè)航空專用機場和跑道.在丘陵山區(qū)、家庭式的種植模式下難以發(fā)揮固定翼飛機施藥的優(yōu)勢。因此開展農(nóng)用輕型無人機施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系研究具有十分重要的意義：符合《綱要》所確定的重點領(lǐng)域本項目研究內(nèi)容符合《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006——2020年)》重點支持方向；符合“全國新增千億斤糧食生產(chǎn)能力規(guī)劃”和“糧食豐產(chǎn)工程”的要求；符合中央一號文件“加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化”的要求；符合農(nóng)業(yè)部“關(guān)于推進(jìn)農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化防治的意見”精神；符合我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。無人機施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系研究是《綱要》農(nóng)業(yè)領(lǐng)域重點發(fā)展方向。符合多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施優(yōu)先主題中定位變量作業(yè)智能機械；符合環(huán)保型肥料、農(nóng)藥創(chuàng)制和生態(tài)農(nóng)業(yè)優(yōu)先主題中高效安全的有害生物綜合防治技術(shù)；符合農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化優(yōu)先主題中精準(zhǔn)作業(yè)和管理技術(shù)系統(tǒng)。貫徹落實中央一號文件關(guān)于農(nóng)業(yè)機械化與現(xiàn)代化的精神.把保障國家糧食安全作為首要任務(wù).把提高土地產(chǎn)出率、資源利用率、勞動生產(chǎn)率作為主要目標(biāo).把農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合作為基本要求.促進(jìn)水田、玉米等高稈作物機械化防治水平.構(gòu)建精準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的無人機施藥技術(shù)服務(wù)體系。是突發(fā)性大面積病蟲害防控的有力手段隨著全球氣候變化.突發(fā)性大面積的病蟲害發(fā)生頻繁.嚴(yán)重危害了我國糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展。據(jù)國家農(nóng)業(yè)部 2010年統(tǒng)計.全國農(nóng)作物病蟲害發(fā)生48億次.年損失糧食多達(dá)2157萬噸。2012年突發(fā)大面積的玉米黏蟲.缺乏專用高效的施藥技術(shù)裝備致使防治不利.僅這次玉米黏蟲發(fā)生面積近5000萬畝.占全國玉米播種面積的9.72%.其中嚴(yán)重發(fā)生面積650萬畝.占到全國播種面積的1.26%.這類突發(fā)性大面積的病蟲害已經(jīng)嚴(yán)重國家糧食安全 .破壞農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。無人機施藥作業(yè)效率高.較常規(guī)機具可提高100?150倍.而作業(yè)成本5?8元/畝.僅為常規(guī)作業(yè)的1/2?1/3。高效、低成本的無人機施藥技術(shù)為解決了突發(fā)性大面積病蟲害防控難題提供了全新的技術(shù)與裝備。是我國土地經(jīng)營模式的必然選擇我國規(guī)?；耐恋刭Y源不足.僅占耕地面積30%fc右.主要集中在北方東北平原、西北、華北平原。而在南方.有著占總種植面積60%以上的小規(guī)模種植土地.土地地貌復(fù)雜.民房耕地交織.經(jīng)營模式以一家一戶的聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制為主.土地的分散經(jīng)營、小塊經(jīng)營.使得耕地規(guī)模小、田塊分散、作物品種布局不一.作物長勢不一.包括固定翼飛機在內(nèi)的大型施藥機具難以適應(yīng)其病蟲害防治要求 .在很大程度上限制了農(nóng)業(yè)機械化實施。無人機施藥技術(shù)裝備無需專用機場和跑道 .靈活輕便、環(huán)境適應(yīng)性強、不受作物長勢和作業(yè)田塊條件的限制 .在應(yīng)對小區(qū)域種植作物的病蟲害防治中有著巨大優(yōu)勢。發(fā)展無人機施藥技術(shù)裝備.是解決制約我國南方分散經(jīng)營模式下.病蟲害機械化防治的瓶頸問題.是我國土地經(jīng)營模式下的必然選擇。2、需求分析當(dāng)前.國際經(jīng)濟(jì)形勢復(fù)雜嚴(yán)峻.全球氣候變化影響加深.我國農(nóng)作物病蟲害防治壓力加大.農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的風(fēng)險和不確定性明顯上升。加快精準(zhǔn)高效病蟲害防治技術(shù)與裝備研發(fā).確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的任務(wù)更加艱巨。開展高效低污染安全的無人機施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系的研究.突破我國水田、玉米等高稈作物機械化瓶頸.以服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展.對突發(fā)性大面積病蟲災(zāi)害控制.緩解農(nóng)村勞動力短缺.促進(jìn)病蟲害專業(yè)化防治.提升施藥裝備市場競爭力.實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的國家戰(zhàn)略需求。農(nóng)業(yè)勞動力短缺的必然需求常規(guī)的背負(fù)作業(yè)方式勞動強度大.作業(yè)質(zhì)量差.易發(fā)生中毒事故。隨著我國城鎮(zhèn)化步伐加快.大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到城市.同時伴隨人口老齡化問題.導(dǎo)致農(nóng)業(yè)勞動力的日益短缺、勞動力成本不斷攀升。據(jù)調(diào)查.96%的農(nóng)民認(rèn)為施藥作業(yè)是最繁重的田間勞動。因此.迫切需求開展新型高效無人機施藥技術(shù)裝備替代手動和背負(fù)式藥械.緩解農(nóng)村勞動力短缺。而且隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐不斷往前推進(jìn) .要求用現(xiàn)代的物質(zhì)裝備來改造農(nóng)業(yè).普遍實現(xiàn)了機械化和自動化以及信息化.科技在農(nóng)業(yè)進(jìn)步中的作用越來越凸顯.推動農(nóng)業(yè)由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。無人機施藥技術(shù)與裝備作業(yè)效率高.勞動力投入少.符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。高效的新型航空施藥技術(shù)與裝備的應(yīng)用.恰恰體現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求.真正做到勞動力投入少.解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的困境。施藥作業(yè)智能化、精量化、高效化.對促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型有著積極意義。病蟲害專業(yè)化防治的必然需求現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型已進(jìn)入新的發(fā)展階段.正在從千家萬戶的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)向區(qū)域化種植作業(yè)轉(zhuǎn)變.急需發(fā)展防治農(nóng)作物病蟲害的專業(yè)化施藥隊伍.如各地出現(xiàn)的“機防隊”和“施藥專業(yè)戶”等。但施藥專業(yè)戶的施藥設(shè)備多為人力攜帶的背負(fù)噴霧機具.單臺施藥設(shè)備一天防治面積在1?20畝（視操作人員、地塊和作物種類而定）.機具品種單一、工作效率低.不能滿足不同作物、不同規(guī)模的病蟲草害防治快速防治的需求.與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求不符。農(nóng)無人機施藥技術(shù)是以航空、信息、生物和農(nóng)業(yè)裝備為支撐點的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)系統(tǒng).具有作業(yè)效率高.突擊能力強.機動性好.適應(yīng)性強等優(yōu)點。滿足專業(yè)化防治對精準(zhǔn)、高效施藥技術(shù)與裝備迫切需求 .適于消滅暴發(fā)性病蟲害.符合“統(tǒng)防統(tǒng)治”理念.對加速手動藥械和小型機動藥械的更新?lián)Q代.促進(jìn)政策、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究、制定.提升機動施藥裝備的技術(shù)水平具有重大意義。是實現(xiàn)我國糧食安全、食品安全、環(huán)境安全的重大科技選擇.也是我國從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要標(biāo)志。施藥裝備市場競爭力的需求目前我國農(nóng)業(yè)科技和物質(zhì)裝備水平還不高.農(nóng)業(yè)科技研發(fā)和創(chuàng)新能力不強.技術(shù)集成度不高.“十五”期間科技進(jìn)步對農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)率只有48%大大低于發(fā)達(dá)國家70?80%勺平均水平。目前.與國外發(fā)達(dá)國家相比.我國植保機械產(chǎn)業(yè)的研究基礎(chǔ)比較薄弱 .植保機械行業(yè)240余家生產(chǎn)企業(yè)中.多數(shù)企業(yè)規(guī)模小.技術(shù)力量缺乏.產(chǎn)品技術(shù)含量較低缺乏核心競爭力.制約了我國植保機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。新型無人機施藥技術(shù)裝備.是在傳統(tǒng)植保裝備的基礎(chǔ)上.集成了超低空低量施藥技術(shù)、施藥裝備平臺技術(shù)、現(xiàn)代航空技術(shù)、GPSI航技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)以及現(xiàn)代自動控制技術(shù)的高技術(shù)產(chǎn)品。對于加大科技進(jìn)步對農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)提高我國植保機械領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力.增強產(chǎn)品核心競爭力和農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力具有積極的促進(jìn)作用。農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然需求我國的農(nóng)藥生產(chǎn)已取得長足發(fā)展.但因施藥技術(shù)和施藥設(shè)備落后各地仍沿用粗放的施藥方式.大霧滴大容量噴淋式噴霧等落后的施藥技術(shù)和設(shè)備盛行.農(nóng)藥有效利用率有的不足30%每年噴灑出去農(nóng)藥制劑有70%-80媼失到環(huán)境中.不僅浪費大量資源.還造成環(huán)境污染.導(dǎo)致施藥人員中毒和農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)等問題。無人機施藥采用低容量噴霧技術(shù)替代粗放的大容量噴霧技術(shù).采用高精度GPS的農(nóng)用無人機的自動導(dǎo)航技術(shù).實現(xiàn)航空噴霧作業(yè)噴幅的精確對接.極大地提高了我國航空植保作業(yè)的質(zhì)量.可把農(nóng)藥有效利用率提高到35%U上；通過本項目的實施.實現(xiàn)農(nóng)藥的減量、精確、高效、合理的使用.降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染.提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì).符合“建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會.發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì).高效利用資源.保護(hù)生態(tài)環(huán)境”的政策.也符合“減量化、再利用、再循環(huán)”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)實際操作原則.是建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型可持續(xù)農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐。3.項目實施產(chǎn)生的重大經(jīng)濟(jì)、社會效益.經(jīng)濟(jì)效益分析首先.農(nóng)業(yè)航空施藥的效率是常規(guī)施藥機具的100倍.作業(yè)效率按500畝/天.而且航空施藥采用低空低量施藥技術(shù).可節(jié)約農(nóng)藥20%.每年可產(chǎn)生較大的收益；采用高效航空施藥.節(jié)約了用水、人工成本；較傳統(tǒng)病蟲害防治.采用了新技術(shù).提高了防治效果.使得農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量提高。而高效的農(nóng)業(yè)航空施藥可以及時防控突發(fā)性大面積病蟲害.提高病蟲害防治效果.為國家挽回巨大的糧食損失.產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。社會效益分析農(nóng)作物病蟲害防治是勞動強度最大的田間管理項目。隨著我國人口老齡化.農(nóng)業(yè)勞動力日益短缺、勞動力成本不斷攀升與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的矛盾將越來越激化。高效的航空施藥可以緩解農(nóng)業(yè)施藥作業(yè)勞動力短缺與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的矛盾。探索規(guī)?；⑸鐣療o人機航空病蟲害防治的區(qū)域經(jīng)營模式 .以及植保、農(nóng)機等多部門聯(lián)合的無人機航空病蟲害防治技術(shù)與裝備推廣機制.最終提出包括技術(shù)推廣、技術(shù)指導(dǎo)、規(guī)模化應(yīng)用的無人機航空施藥裝備推廣使用體系.構(gòu)建完善的新型服務(wù)體系.加速我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。隨著航空施藥技術(shù)的發(fā)展.將帶動新型藥劑產(chǎn)業(yè)和航空施藥裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.這新型產(chǎn)業(yè)符合國家戰(zhàn)略發(fā)展需求.具有廣闊的市場前景.為國家創(chuàng)造大量的就業(yè)崗位.帶來巨大的社會效益。二、項目目標(biāo)及主要任務(wù).戰(zhàn)略目標(biāo)本項目根據(jù)國家對經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃中對主要農(nóng)作物病蟲害專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治.加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化需求.圍繞糧食生產(chǎn)中對高效施藥機械產(chǎn)品的重大需求.針對我國目前施藥技術(shù)落后、農(nóng)藥有效利用率低、施藥效率低、勞動量消耗巨大、高效施藥機械缺乏等關(guān)鍵問題.開展農(nóng)業(yè)輕型無人機施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系研究.突破高效低污染安全航空施藥技術(shù)、高效穩(wěn)定的施藥搭載平臺技術(shù)、施藥作業(yè)過程自動控制技術(shù)、精準(zhǔn)施藥技術(shù)等核心技術(shù) .切實提高農(nóng)藥的有效利用率、減少農(nóng)藥使用量.解放勞動力.降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染.實現(xiàn)施藥的精量化、機械化、自動化和安全化。通過項目實施.全面提升我國植保技術(shù)與裝備.特別是航空施藥裝備的自主創(chuàng)新能力和國際競爭力.為我國資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的可持續(xù)農(nóng)業(yè)的建設(shè)提供必要的技術(shù)支撐和保障。.具體任務(wù)指標(biāo)(1)突破無人駕駛輕型農(nóng)用直升機平臺技術(shù)；(2)完成無人駕駛輕型農(nóng)用直升機平臺與施藥裝備；(3)完成無人駕駛輕型農(nóng)用直升機平臺.無人機控制系統(tǒng)的高度與速度誤差小于5%.具備自動駕駛與傻瓜式操控功能；(4)完成航空施藥新型制劑研發(fā)；.項目研究開發(fā)的重點航空施藥安全性評估農(nóng)業(yè)航空作業(yè)相對地面機具作業(yè)而言有著更復(fù)雜的農(nóng)藥沉積與飄移規(guī)律.從標(biāo)靶上飄移的農(nóng)藥.不能真正發(fā)揮防治病蟲草害的作用.反而會導(dǎo)致浪費農(nóng)藥、降低防治效果.增加防治次數(shù)、相鄰地塊的敏感作物受損、過量噴藥、農(nóng)藥殘留超標(biāo)、空氣和水源污染等一系列后果.對人類、動物和植物產(chǎn)生不良的影響。為降低農(nóng)藥漂移.針對不同的無人機平臺.研究機身下方藥液霧滴在氣流場中的運動情況 .分析環(huán)境因素(溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等)、施藥量、作業(yè)速度等因子與藥液飄移距離、飄移量的復(fù)雜關(guān)系.評估施藥安全性.制定措施.減少農(nóng)藥對生態(tài)的污染。精準(zhǔn)施藥控制系統(tǒng)研究根據(jù)農(nóng)用輕型無人機航空施藥方式與方法.重點研究施藥過程全程自動控制技術(shù).針對我國的無人機平臺.研究設(shè)計開發(fā)新型的精準(zhǔn)施藥系統(tǒng)與GPSI航系統(tǒng).實現(xiàn)噴灑精確對接、定點施藥、自動導(dǎo)航、高效自主作業(yè).避免施藥過程中重噴漏噴現(xiàn)象.解決施藥操控問題。研究開發(fā)新型施藥控制系統(tǒng).使用嵌入式系統(tǒng)技術(shù).完成變量控制、無線電通訊、信號處理、功率分配等模塊化設(shè)計.實現(xiàn)施藥裝備遠(yuǎn)程變量控制與工作參數(shù)遙測反饋等功能航路規(guī)劃與自動導(dǎo)航系統(tǒng)研究使用C語言和MATLA晤言開發(fā)航路規(guī)劃和實時顯示系統(tǒng).集GPS和GIS于一體.實現(xiàn)自動規(guī)劃農(nóng)田邊界、自動規(guī)劃飛行航路、測算農(nóng)田面積、實時顯示飛行軌跡、定點精準(zhǔn)施藥功能。無人駕駛輕型農(nóng)用直升機平臺目前我國的農(nóng)用無人機平臺絕大多數(shù)是由軍工、 航拍、測量等各個領(lǐng)域轉(zhuǎn)換而來.具有高空、高速、長遙控距離的特點.而農(nóng)業(yè)航空施藥作業(yè)要求無人機低空、低速、平穩(wěn)飛行.加之作業(yè)周期內(nèi)使用頻繁.操作人員素質(zhì)參差不齊.還需要解決無人機耐用性、操作簡易性及經(jīng)濟(jì)性的問題。本課題針對目前我國的無人機平臺.從低空穩(wěn)定性控制、傻瓜化操控、機體動力系統(tǒng)改造、發(fā)動機增壽等方面進(jìn)行無人機平臺的農(nóng)業(yè)適應(yīng)性研究改造.使之能夠更好的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)植保。無人機超低空飛行.首先.由于地面反彈氣流的存在.使得旋翼下方氣流混亂.氣壓高度計數(shù)值波動劇烈.目前我國的無人機平臺.多數(shù)存在低空控制盲區(qū)；其次.GPS衛(wèi)星定位信號也會隨著地面溫度、云層變化、氣流流動等因素產(chǎn)生整體漂移。本課題擬以消減地面效應(yīng)影響.增加低空定位精度為研究目標(biāo).對目前我國的無人機平臺做進(jìn)一步的研究改造。無人機平臺傻瓜化操控研究改造我國的無人機平臺標(biāo)準(zhǔn)的遙控器上.裝有2搖桿、4微調(diào)以及其他10余個按鈕.操作人員需要從總距、橫滾、俯仰、航向8方向控制姿態(tài)調(diào)整.人工培訓(xùn)僅無人機操作上就需要經(jīng)歷軟件模擬一一航模練習(xí)一一真機操控3個階段.培訓(xùn)周期歷時3個月.另一方面.我國飛機農(nóng)業(yè)作業(yè)人員素質(zhì)參差不齊.無法在短時間內(nèi)達(dá)到專業(yè)人員水平。因此.本課題針對以上情況.結(jié)合無人機的飛行控制系統(tǒng)與操控界面.研究控制策略與算法改進(jìn).開發(fā)新型遙控裝備.實現(xiàn)無人機平臺的傻瓜化操作.大幅降低操作難度.縮短人員培訓(xùn)時間.提高無人機田間作業(yè)的靈活性和工作效率。新型航空施藥藥劑研究實驗證明.使用普通藥液于5mW度口?施.在旋翼氣流與外部環(huán)境因素綜合影響下.10%-20%勺藥劑在空中蒸發(fā)彌漫在空氣中.嚴(yán)重影響施藥效果.污染生態(tài)環(huán)境。本課題擬展開農(nóng)藥藥劑成分、劑型、添加劑等方面研究.開發(fā)多種適用于航空噴灑的超低量農(nóng)藥劑型。二號用未姻域國雙公枚術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及由內(nèi)現(xiàn)肴工作桌礎(chǔ).國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀、專利等知識產(chǎn)權(quán)及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況分析.國外農(nóng)業(yè)航空現(xiàn)狀及趨勢農(nóng)業(yè)航空發(fā)達(dá)國家以美國和日本為典型代表.發(fā)展?fàn)顩r主要表現(xiàn)為：農(nóng)業(yè)航空施藥作業(yè)是農(nóng)業(yè)航空服務(wù)最主要的作業(yè)項目.農(nóng)用航空裝備齊全.技術(shù)相對成熟.培訓(xùn)服務(wù)體系完善.相關(guān)規(guī)范健全.農(nóng)業(yè)航空作業(yè)比重大。航空施藥與服務(wù)體系是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成美國航空施藥作業(yè)規(guī)范齊全.相關(guān)的法律法規(guī)健全.航空施藥設(shè)備、部件系列完善.能適合不同作業(yè)要求.年航空施藥面積達(dá)3400萬公頃.占總耕地面積的25%U上.其中水稻施藥作業(yè)100麻用航空作業(yè)方式。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展.一些不同類型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)包括全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感系統(tǒng)（R0、作物生產(chǎn)專家管理系統(tǒng)和新類型的裝備及部件.也逐步應(yīng)用于農(nóng)業(yè)航空.這些精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用.提升了美國農(nóng)業(yè)航空技術(shù)水平.必將進(jìn)一步加大農(nóng)業(yè)航空在其農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用比重。日本農(nóng)業(yè)耕地面積470萬公頃.農(nóng)業(yè)航空作業(yè)面積253萬公頃.其中農(nóng)用無人直升飛機作業(yè)面積96.3萬公頃.占航空作業(yè)38%防治面積從1997年的20萬公頃增加到2010年的96.3萬公頃.其中水稻施藥作業(yè)全部采用無人機施藥裝備進(jìn)行防治.近年來麥類、豆類、蘿卜、洋蔥、生姜、甘蔗等也逐步采用農(nóng)用無人機進(jìn)行病蟲害防治。日本目前用于農(nóng)業(yè)方面的無人機.以YAMAHARMAXJ為主.每小時可噴灑農(nóng)藥7—10公頃.一架RMA海天可噴灑農(nóng)藥80公頃。采用農(nóng)用無人駕駛輕型直升飛機進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為發(fā)展趨勢之一。 在農(nóng)藥制劑方面.日本有水稻、小麥、玉米作物專用的無人機噴灑農(nóng)藥制劑.目前在冊登記的專用農(nóng)藥已達(dá)150余種。農(nóng)業(yè)航空呈現(xiàn)不同的發(fā)展模式現(xiàn)在世界上通用飛機多達(dá)33.6萬架.每年作業(yè)面積近4000萬h.我國只占其1%。。全世界已有農(nóng)用飛機60多種.其中固定翼飛機40多種.旋翼（直升）機20多種.共約3萬余架.其中美國8000多架.俄羅斯1萬多架.加拿大、澳大利亞等國也有數(shù)百架。經(jīng)農(nóng)業(yè)航空管理的耕地面積達(dá)2.4億h收，占世界耕地面積17%。其中美國、俄羅斯、日本3國分別達(dá)到1億hm2、7000萬hm2、180萬hm2.分別占本國耕地面積的45%、35%和39%。美國地耕地面積廣.呈大規(guī)?；?jīng)營.促進(jìn)了美國農(nóng)業(yè)航空的快速發(fā)展.使其成為農(nóng)業(yè)航空技術(shù)最先進(jìn)的國家?，F(xiàn)擁有農(nóng)用航空公司2000多家.農(nóng)用飛機近萬架（實際在用的飛機大約為4000架）.在冊的農(nóng)用飛機駕駛員2000多名.飛機大約有20多個品種.分為單翼、雙翼和直升飛機.多為有人駕駛機型.飛機的安全性能較高。據(jù)美國全國農(nóng)業(yè)航空協(xié)會（NAAA提供的數(shù)據(jù).現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中.25%#B是采用空中作業(yè)完成的.主要是谷物生產(chǎn)和病蟲害防具有完善的航空施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系國外不斷完善航空施藥技術(shù)裝備與服務(wù)體系.具體表現(xiàn)在.裝備量逐年增長.作業(yè)面積不斷擴大.裝備品種多.科技含量高.服務(wù)領(lǐng)域廣.航空作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì).而且農(nóng)業(yè)航空相關(guān)的法律法規(guī)齊全。農(nóng)業(yè)航空是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段.飛機可以播種、施肥和防蟲等作業(yè).所從事農(nóng)業(yè)航空植保作業(yè)的人員必須持證上崗 .美國農(nóng)業(yè)飛機必須符合美國聯(lián)邦航空局（FA網(wǎng)137部的要求。具有完善的農(nóng)業(yè)航空隊伍建設(shè)體系。美國約有1625家公司從事農(nóng)業(yè)航空作業(yè)飛行.平均每家擁有飛機2.2架.雇用飛行員2.7人.農(nóng)業(yè)飛機和航空材料生產(chǎn)廠家有500多個。日本目前從事農(nóng)用無人機培訓(xùn)的學(xué)校.僅雅馬哈在全國一共有134家培訓(xùn)學(xué)校。具有完善的作業(yè)服務(wù)管理制度。日本具有直接負(fù)責(zé)和從事水稻等無人機施藥作業(yè)的組織和個人團(tuán)體共1000多個.農(nóng)場主只需要支付服務(wù)費.除草、防蟲、防病和施肥等都由專門的公司運作。形成完善作業(yè)收費標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)服務(wù)協(xié)調(diào)制度、作業(yè)服務(wù)合同管理制度等。國內(nèi)農(nóng)業(yè)航空現(xiàn)狀及趨勢我國航空噴灑設(shè)備的研究和應(yīng)用在五十年代就開始了 .目前已有6個機種400多架飛機在大面積的墾區(qū)和農(nóng)場從事農(nóng)業(yè)航空工作。大多以通用的農(nóng)業(yè)航空噴灑為主.如在大面積的墾區(qū)和農(nóng)場運用國產(chǎn)的“農(nóng)業(yè)5”.“Y5BT.“Y11”等固定翼機型進(jìn)行農(nóng)業(yè)航空作業(yè).到了九十年代出現(xiàn)了專門為超輕型飛機配套設(shè)計的 3WQI?農(nóng)藥場和跑道.很難適應(yīng)于南方丘陵山地地區(qū)的小規(guī)模種植。而小規(guī)模種植方式是目前我國糧食生產(chǎn)的主要形式.無人機不受起降場地限制.適應(yīng)與小規(guī)模種的丘陵山區(qū).因此.近些年無人機施藥技術(shù)與裝備受到國家高度重視.是未來病蟲害防治的主要趨勢。.國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ)近幾年來.農(nóng)作物病蟲害機械化防治和突發(fā)性大面積病蟲害防控引起了國家主管部門的高度重視。在低空施藥技術(shù)及規(guī)范和無人機平臺技術(shù)等方面取得了長足的發(fā)展.并且取得了許多重大成果.無人機示范與宣傳.促進(jìn)了無人機施藥技術(shù)與服務(wù)體系不斷發(fā)展與完善 .科研力量與科研平臺不斷加強。航空專業(yè)噴霧制劑研究已經(jīng)起步。航空噴霧制劑研究中.經(jīng)歷了從懸浮劑、微乳劑、水劑到油劑的研究方式轉(zhuǎn)變.有效地抑制了霧滴在空中降落過程中的水分蒸發(fā)損失。已經(jīng)有兩個超低容量制劑品種在我國登記注冊。四、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景.技術(shù)效益分析在技術(shù)上.通過開展低空低量施藥技術(shù)、航空施藥飄移控制技術(shù)、飄移檢測及安全評估研究.創(chuàng)制農(nóng)業(yè)輕型無人機施藥技術(shù)裝備.建立農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)服務(wù)體系。為水田、高桿作物病蟲防治提供技術(shù)支持.提高國家對突發(fā)性大面積病蟲害防治水平.保障國家糧食安全。通過項目的實施.填補國內(nèi)航空靜電噴霧技術(shù)及裝備的缺陷 .降低農(nóng)藥使用量.提高病蟲害防治水平。通過航空噴嘴模型、飄移預(yù)測模型、航空噴灑質(zhì)量評估研究.形成我國自主航空施藥研究體系.探索適合我國國情的航空施藥技術(shù)服務(wù)體系.服務(wù)于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。.經(jīng)濟(jì)效益分析作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析單架油動無人直升飛機使用壽命按5年計算.作業(yè)效率為500畝/天.每年作業(yè)90天.則單架飛機作業(yè)總面積為5年5000畝/天X90天=225000畝次；每次施藥作業(yè)按照均價6元/畝計算.則使用無人機5年.可獲得作業(yè)收入225000畝次＞6元/畝=135.0萬元單架油動無人直升飛機使用壽命按3年計算.作業(yè)效率為200畝/天.每年作業(yè)90天.則單架飛機作業(yè)總面積為3年X200畝/天X90天=54000畝次；每次施藥作業(yè)按照均價6元/畝計算.則使用無人機5年.可獲得作業(yè)收入54000畝次X6元/畝=32.4萬元。節(jié)省農(nóng)藥經(jīng)濟(jì)效益分析單架飛機作業(yè)每畝可節(jié)省農(nóng)藥20%|32元/畝.則5年共可節(jié)?。?25000畝次+54000畝次）X2元/畝=55.8萬元。企業(yè)生產(chǎn)銷售效益分析每種機型以每年推廣1000套裝備.20%的利潤計算：單架油動無人機施藥裝備.50萬元/套.50萬元/套X1000套X20%=1.0億元；單架電動無人機施藥裝備.10萬元/套.10萬元/套X1000套x20%=200師元；新型藥劑生產(chǎn)銷售效益分析開發(fā)的新型航空超低量藥劑.每畝次按照150mL每百毫升按照10元計算.年需求（225000畝次+54000畝次）Xl50ml/畝次X10元/100=418.5萬元其他經(jīng)濟(jì)效益分析采用高效航空施藥.節(jié)約了用水、人工成本；較傳統(tǒng)病蟲害防治.采用了新技術(shù).提高了防治效果.使得農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量提高。.社會效益提升科技裝備水平.緩解勞動力短缺矛盾農(nóng)作物病蟲害防治是勞動強度最大的田間管理項目。 隨著我國人口老齡化.農(nóng)業(yè)勞動力日益短缺、勞動力成本不斷攀升與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的矛盾將越來越激化。開展新型施藥技術(shù)創(chuàng)新研究和農(nóng)藥高效利用的現(xiàn)代航空施藥裝備的研發(fā).加速科技成果轉(zhuǎn)化.對提高我國施藥技術(shù)與裝備的總體水平.緩解農(nóng)業(yè)施藥作業(yè)勞動力短缺與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的矛盾.大幅減少勞力投入和勞動強度.提高工作效率具有十分重要的意義。組建新型服務(wù)體系.促進(jìn)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型以輕型無人機施藥裝備為主體.通過對我國西南地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)、華南地區(qū)等水稻主產(chǎn)區(qū)社會、自然條件、生產(chǎn)經(jīng)營組織模式與規(guī)模、農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系現(xiàn)狀的調(diào)查和分析 .找出影響無人機航空施藥技術(shù)與裝備推廣的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與制度因素 .研究各類無人機施藥裝備的最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模與需求主體的經(jīng)營特征 .探索規(guī)?；?、社會化無人機航空病蟲害防治的區(qū)域經(jīng)營模式.以及植保、農(nóng)機等多部門聯(lián)合的無人機航空病蟲害防治技術(shù)與裝備推廣機制.最終提出包括技術(shù)推廣、技術(shù)指導(dǎo)、規(guī)?；瘧?yīng)用的無人機航空施藥裝備推廣使用體系.構(gòu)建完善的新型服務(wù)體系.加速我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。提高糧食品質(zhì).保證糧食安全農(nóng)藥施藥技術(shù)與裝備涉及糧食安全、食品安全、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。推廣使用新型航空施藥裝備.提高農(nóng)藥有效利用率.減少農(nóng)藥使用量.控制和逐步降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染.提高農(nóng)產(chǎn)品、食品的安全質(zhì)量水平.是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。.推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景從防治面積上來看.我國水稻種植面積2892萬公頃.常規(guī)水稻年施灑作業(yè)量10次計算.則作業(yè)面積為28920萬公頃；同時我國水稻主要產(chǎn)區(qū)主要在南方地區(qū)及田塊面積較小.地形也較為復(fù)雜。由于小型無人機無需專用起降機場.可在田間地頭起降、加油、加注藥液.減少了往返機場的飛行時間及燃料消耗.保證了作業(yè)效率噴灑機具的出現(xiàn)能夠很好的適合南方水稻作業(yè)條件。從機具使用承擔(dān)單位看.2009年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示.我國農(nóng)機作業(yè)服務(wù)組織16.56萬個。其中：擁有農(nóng)機原值20萬-50萬元（含20萬元）的4.21萬個.擁有農(nóng)機原值50萬元（含50萬元）以上的8704個。農(nóng)機戶3833萬個，其中：擁有農(nóng)機原值20萬-50萬元（含20萬元）的34.34萬個.擁有農(nóng)機原值50萬元（含50萬元）以上的3.289萬個。加上植保站與農(nóng)藥企業(yè).數(shù)量還會增加.這些都是使用先進(jìn)科技和生產(chǎn)手段的主要力量。據(jù)有關(guān)資料顯示.日本從20世紀(jì)90年代就開始了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)航空植保裝備的研發(fā).日本每1臺農(nóng)業(yè)植保無人機的產(chǎn)品報價為80萬人民幣.而本項目研發(fā)的系列產(chǎn)品價格只有國外產(chǎn)品報價的 1/5?1/4。我國目前擁有基本農(nóng)田18億畝.由此農(nóng)業(yè)植保無人機現(xiàn)每年至少有2萬架的市場需求.市場潛力巨大.前景廣闊。.項目實施的風(fēng)險分析市場風(fēng)險1）我國水稻種植面積2892萬公頃.常規(guī)水稻年施灑作業(yè)量10次計算.則作業(yè)面積為28920萬公頃；同時我國水稻主要產(chǎn)區(qū)主要在南方地區(qū).田塊面積較小且地形較為復(fù)雜。由于小型無人機無需專用起降機場.可在田間地頭起降、加油（或更換電池）、加注藥液.能夠很好的適合南方水稻作業(yè)條件。采用農(nóng)業(yè)植保作業(yè)機的效率是 500畝/天架（農(nóng)業(yè)植保作業(yè)系統(tǒng)配備三架無人植保機則是 1500畝左右）.相當(dāng)于近100人以上的工作效率.且避免了每年都有農(nóng)藥噴灑中毒事件的發(fā)生可能。日本目前有2300多架農(nóng)業(yè)植保無人機在從事農(nóng)業(yè)作業(yè).是世界上無人機農(nóng)業(yè)應(yīng)用的典范。隨著中國城市化進(jìn)程的加快.農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)發(fā)展趨勢.人口老齡化導(dǎo)致農(nóng)村勞動力迅速下降.同時農(nóng)民的生活水平有得以持續(xù)提高等因素 .高效的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代航空技術(shù)是必然發(fā)展趨勢.預(yù)計農(nóng)林植保無人機領(lǐng)域市場容量在10萬架以上。2）發(fā)展中國家的市場需求也是發(fā)展的.我國已加入世貿(mào)組織.經(jīng)過熟化后的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備可以質(zhì)量和價格優(yōu)勢參與國際競爭.可向植保機械化水平相對落后的東南亞、非洲、南美等地區(qū)銷售.出口創(chuàng)匯。3）在集成中試熟化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)提高.然后小批量試產(chǎn).最后批量生產(chǎn).同時采取訂單生產(chǎn)和“零庫存”的經(jīng)營方略。政策風(fēng)險農(nóng)藥施用技術(shù)與裝備涉及我國糧食安全、 食品安全、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收.在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。提高農(nóng)藥有效利用率.減少農(nóng)藥使用量.控制和逐步降低農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染.提高農(nóng)產(chǎn)品、食品的安全質(zhì)量水平.是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求符合國家中長期規(guī)劃重點支持方向要求。2015中央一號文件再一次把農(nóng)業(yè)擺上更加突出的位置.這是中央一號文件連續(xù)12年聚焦“三農(nóng)”.也是新中國成立以來中央文件首次對農(nóng)業(yè)科技進(jìn)行全面部署。文件特別要求加快農(nóng)業(yè)機械化建設(shè)及布局充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械集成技術(shù)、節(jié)本增效、推動規(guī)模經(jīng)營的重要作用 .不斷拓展農(nóng)機作業(yè)領(lǐng)域.提高農(nóng)機服務(wù)水平。加大信貸支持力度.鼓勵種養(yǎng)大戶、農(nóng)機大戶、農(nóng)機合作社購置大中型農(nóng)機具。落實支持農(nóng)機化發(fā)展的稅費優(yōu)惠政策.推動農(nóng)機服務(wù)市場化和產(chǎn)業(yè)化。后t己：國內(nèi)農(nóng)業(yè)無人機現(xiàn)狀和規(guī)則關(guān)于政策：2014年9月由臺無人機管理規(guī)定.對于自重7公斤以下.飛行高度不