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植保無人機(jī)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程分析
植保無人機(jī)是指用于農(nóng)林植物保護(hù)作業(yè)的無人駕駛飛機(jī),該
型無人機(jī)由飛行平臺(tái)(固定翼、單旋翼、多旋翼)、GPS飛控、噴灑
機(jī)構(gòu)三部分組成,通過地面遙控或GPS飛控實(shí)現(xiàn)噴灑作業(yè),可噴灑
藥劑、種子、粉劑等.
與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比,無人機(jī)植保作業(yè)具有精準(zhǔn)、高效、環(huán)保、
智能化、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),止匕外,由于植保無人機(jī)體積小,重量輕,
運(yùn)輸方便,飛行操控靈活,對(duì)于不同的地塊、作物均具有良好的適用
性,因此近年來受到大眾的廣泛關(guān)注.
一、植保無人機(jī)分類
(1)按動(dòng)力可分為油動(dòng)無人機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置)、電
動(dòng)無人機(jī)(電機(jī)作為動(dòng)力裝置);
油動(dòng)單機(jī)價(jià)格貴,燃料成本便宜,操作復(fù)雜,日本普及率極高;電動(dòng)
單機(jī)價(jià)格便宜,燃料成本貴,操作簡(jiǎn)易,在國(guó)內(nèi)可能有優(yōu)勢(shì).
植保無人機(jī)按機(jī)型結(jié)構(gòu)劃分及作業(yè)特點(diǎn)
—燃油動(dòng)力無人機(jī)電動(dòng)動(dòng)力無人機(jī)
載
荷
載荷大,15-120L載荷小,5-15L
情
況
作
航時(shí)長(zhǎng)、單次作業(yè)時(shí)間15-30航時(shí)短、單架次作業(yè)時(shí)間一般
業(yè)
分鐘,單架次作業(yè)范圍15-307-15分鐘,作業(yè)面積5To畝/架
時(shí)
畝次
間
售價(jià)高,大功率植保無人機(jī)一
價(jià)售價(jià)相對(duì)較低,單價(jià)5T0萬,航
般售價(jià)在30-100萬(國(guó)產(chǎn)載
格模基礎(chǔ)普及化程度高
荷15L單價(jià)25萬)
動(dòng)采用鋰電作為動(dòng)力電源,單架次
力燃料易于獲得,采用汽油混合使用2-4組電池,一次配備5套
更物做燃料以上電池;500次充放電后更換
換電池組(成本0.5-1.5萬)
動(dòng)
發(fā)動(dòng)機(jī)磨損大,飛行500小時(shí)
力
左右需更換發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)口發(fā)動(dòng)電機(jī)壽命可達(dá)上萬小時(shí)
裝
機(jī)5000元/臺(tái)。
置
操
實(shí)際飛行中,操控相對(duì)麻煩,
作
飛行前的檢驗(yàn)程序很多,整體易于操作和維護(hù),一般7-15天就
及
維護(hù)較難,故障率高于電機(jī),可操作自如
維
培訓(xùn)期45天。
護(hù)
公開資料整理
(2)按機(jī)型結(jié)構(gòu)可分為固定翼無人機(jī)、單旋翼無人機(jī)、多旋
翼無人機(jī).
固定翼飛機(jī)主要應(yīng)用于農(nóng)田信息采集和農(nóng)田遙感,具有載量
大,飛行速度快,作業(yè)效率高等特點(diǎn).作業(yè)時(shí)一般采用超低空飛行,
距離作物冠層5?7m,對(duì)于作業(yè)區(qū)域的地形要求高,一般在開闊的農(nóng)
場(chǎng)里應(yīng)用較廣.
單旋翼植保無人機(jī)有雙槳、三槳2種型號(hào).其優(yōu)點(diǎn)是旋翼大,
抗風(fēng)能力強(qiáng),飛行穩(wěn)定,霧化效果好,下旋氣流大,穿透力強(qiáng),農(nóng)
藥可以打到農(nóng)作物的根莖部位,缺點(diǎn)是造價(jià)較高,操控難度比較大,
對(duì)飛手素質(zhì)要求較高.
多旋翼植保無人機(jī)有四旋翼、六旋翼、八旋翼、六軸十二旋翼、
八軸十六旋翼等機(jī)型.其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較低、簡(jiǎn)單易學(xué)、短時(shí)間即
可上手作業(yè).缺點(diǎn)是抗風(fēng)性能較低,連續(xù)作業(yè)能力較差,效率不高.
單旋翼和多旋翼無人機(jī)的體積、載重均相對(duì)較小,操縱靈活,
適宜于在較為分散的農(nóng)田區(qū)塊內(nèi)進(jìn)行作業(yè),在中國(guó)廣大農(nóng)村植保作
業(yè)中有較強(qiáng)的實(shí)用性.
植保無人機(jī)按機(jī)型結(jié)構(gòu)劃分及作業(yè)特點(diǎn)
固定翼無人機(jī)單旋翼無人機(jī)多旋翼無人機(jī)
旋翼大,抗風(fēng)能力強(qiáng),飛行
載量大,飛行速度快,造價(jià)相對(duì)較低,簡(jiǎn)
穩(wěn)定,霧化效果好,下旋氣
作業(yè)效率高單易學(xué)
流大,穿透力強(qiáng)
作業(yè)區(qū)域的地形要求抗風(fēng)性能較低,連
高,一般在開闊的農(nóng)造價(jià)較高,操控難度比較大續(xù)作業(yè)能力較差,
場(chǎng)里應(yīng)用較廣效率不高
體積、載重均相對(duì)較小,操
—縱靈活,適宜于在較為分散—
的農(nóng)田區(qū)塊內(nèi)進(jìn)行作業(yè)
二、植保無人機(jī)行業(yè)發(fā)展動(dòng)因
中國(guó)人口老齡化進(jìn)程加快,帶來一系列勞動(dòng)力市場(chǎng)效應(yīng):勞動(dòng)
力價(jià)格持續(xù)上漲、勞動(dòng)參與率持續(xù)下降和勞動(dòng)生產(chǎn)率面臨負(fù)面沖擊,
給中國(guó)農(nóng)業(yè)帶來巨大的沖擊.農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)作為科技與農(nóng)業(yè)的完
美結(jié)合體,具有人力不可比擬的優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在作業(yè)效率、作業(yè)成
本、作業(yè)效果、安全環(huán)保等方面.
人工植保與無人機(jī)植保對(duì)比(以水稻為例)
—人工植保無人機(jī)植保
作業(yè)效率(畝/
10-15300-400
天)
作業(yè)價(jià)格(元/
156-10
畝)
對(duì)作業(yè)人員有身體
作業(yè)效果節(jié)省農(nóng)藥50%;節(jié)省用水90%
傷害
作業(yè)特性易入性差;破壞農(nóng)作易入性強(qiáng),作業(yè)無痕跡,提高
物授粉率
目前,美國(guó)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)作業(yè)滲透率超過50%而日本,60%
水稻田采用無人機(jī)植保作業(yè).從人口老齡化程度和工業(yè)化率兩方面
分析,中國(guó)農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)發(fā)展可參考日本植保無人機(jī)發(fā)展史.
目前中國(guó)的人口老齡化程度與日本1986年左右類似,老齡化
增速也十分接近.為緩解人口老齡化帶來的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)壓力,日本
出臺(tái)相應(yīng)政策鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)航空植保,1987年日本植保無人機(jī)首次作業(yè).
與之對(duì)應(yīng),近兩年國(guó)內(nèi)也出臺(tái)一些農(nóng)業(yè)扶持政策,大力扶持農(nóng)業(yè)航
空植保.因此,從人口老齡化程度角度對(duì)比,中國(guó)植保無人機(jī)正值
快速發(fā)展期.
三、植保無人機(jī)保有量及作業(yè)面積
據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年,中國(guó)植保無人機(jī)保有量達(dá)到3.15萬架,作
業(yè)面積達(dá)2.67億畝次.歷經(jīng)10年探索,飛防植保讓中國(guó)農(nóng)藥施用產(chǎn)
業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)期.
不過,面對(duì)國(guó)內(nèi)近18億畝的耕地植保市場(chǎng),飛防植保占比仍
不足5%,大量未采用飛防的耕地,要么因?yàn)榈貕K復(fù)雜分散,植保飛
防行業(yè)發(fā)展如攀登險(xiǎn)峰艱難前進(jìn).“高投入、慢產(chǎn)出”的現(xiàn)狀更是考
驗(yàn)著眾多廠家的信心與耐心,市場(chǎng)拓展已經(jīng)進(jìn)入“啃硬骨頭”的階段.
四、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
整體看,在內(nèi)地20hm2以上的大戶,以及新疆和東北66.7hm2
以上的大戶對(duì)植保無人機(jī)接受度最高.至2018年底,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),
全國(guó)植保無人機(jī)保有量超過3.1萬架,作業(yè)面積達(dá)到2.67億畝.目
前,在主流的電動(dòng)多旋翼植保無人機(jī)市場(chǎng),已經(jīng)形成以大疆、極飛占
據(jù)多數(shù)市場(chǎng),漢和、全豐位居第二陣營(yíng),其他企業(yè)分食剩余市場(chǎng)的格
局.2017年整個(gè)飛防市場(chǎng)是跑馬圈地階段,2018年正式步入降價(jià)競(jìng)
爭(zhēng)階段,價(jià)格已經(jīng)成為各企業(yè)爭(zhēng)奪的焦點(diǎn).比較顯著的是在2018年
4月北京舉辦的“世界精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空大會(huì)”上湖北龍翼機(jī)器人有限公
司推出了6kg機(jī)型,采用鋁合金機(jī)身,簡(jiǎn)化操控系統(tǒng),成功將價(jià)格
壓縮在1萬元之內(nèi),而價(jià)格的降低,則意味著普通農(nóng)戶市場(chǎng)將會(huì)進(jìn)
一步被打開.
五、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程分析
隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展,農(nóng)業(yè)對(duì)植保無人機(jī)的需求
量逐年增加.需積極采取有效措施應(yīng)對(duì)發(fā)展難題,從政策扶持、體制
建設(shè)、技術(shù)保障、人員保障及安全監(jiān)管等多方面共同入手,提高無人
機(jī)植保作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物病蟲害的統(tǒng)防統(tǒng)治,加快中國(guó)農(nóng)業(yè)航
空植保無人機(jī)的發(fā)展步伐.
1、產(chǎn)學(xué)研合作模式有待推廣
企業(yè)和科研院校發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作,研發(fā)適用的
先進(jìn)植保無人機(jī)及其配套技術(shù),推動(dòng)科研院校的成果轉(zhuǎn)化,加快推
進(jìn)植保無人機(jī)的可持續(xù)發(fā)展.發(fā)揮國(guó)內(nèi)高校、科研單位、企業(yè)以及相
關(guān)農(nóng)業(yè)航空聯(lián)盟與學(xué)會(huì)的作用,普及農(nóng)業(yè)航空知識(shí),培養(yǎng)航空植保
人才.將目前企業(yè)進(jìn)行的植保無人機(jī)操控手的培訓(xùn)納入農(nóng)機(jī)培訓(xùn)的
范疇,對(duì)無人機(jī)操控手進(jìn)行無人機(jī)管理法規(guī)以及植保知識(shí)培訓(xùn)I,提
高行業(yè)整體水平.近年來,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技
術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心與安陽全豐、廣州極飛、北大荒通用、山東瑞達(dá)、
深圳高科新農(nóng)、新疆天山羽人航空植??萍加邢薰镜榷嗉移髽I(yè)簽訂
了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議,開展了包括技術(shù)開發(fā)、聯(lián)合施藥試驗(yàn)等實(shí)質(zhì)性合
作,并聯(lián)合國(guó)內(nèi)十幾個(gè)省(自治區(qū))進(jìn)行了有人機(jī)、無人機(jī)航空遙感
與施藥、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等合作試驗(yàn)與技術(shù)研發(fā),目前已初見成效,是
產(chǎn)學(xué)研合作的成功范例.
2、精準(zhǔn)噴施作業(yè)未來可期
精準(zhǔn)噴施作業(yè)是確保植保無人機(jī)有效防治病蟲的前提.通過
多傳感器、多光譜輔助、多時(shí)甚至多分辨率遙感數(shù)據(jù)融合,利用GIS
技術(shù)創(chuàng)建精確的植保作業(yè)處方圖,依據(jù)處方圖預(yù)設(shè)作業(yè)路線,通過
植保無人機(jī)的智能飛行控制,進(jìn)行無人機(jī)的遠(yuǎn)程控制或自主飛行.
植保無人機(jī)自主飛行時(shí),通過傳感器、GPS導(dǎo)航、遙感和超聲波測(cè)距
等技術(shù),在線感知環(huán)境形勢(shì),根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的環(huán)境信息進(jìn)行建模
分析和輔助決策,及時(shí)調(diào)整飛行路線和施藥設(shè)備參數(shù),進(jìn)行避障飛
行和精準(zhǔn)施藥,減少霧滴飄移,提高無人機(jī)作業(yè)效率.目前,大部
分植保無人機(jī)智能飛行控制的研究是在相對(duì)確定的環(huán)境下進(jìn)行,更
長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)在快速變化的不確定環(huán)境下,增強(qiáng)植保無人機(jī)
對(duì)地形的適應(yīng)能力,提高植保施藥和飛行控制精度,實(shí)現(xiàn)真正意義
上的植保無人機(jī)精準(zhǔn)噴施作業(yè).
3、“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”促進(jìn)服務(wù)增值
采用新一代信息技術(shù),建立“互聯(lián)網(wǎng)+”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空服務(wù)綜
合服務(wù)平臺(tái),為農(nóng)業(yè)航空植保作業(yè)服務(wù)商和終端農(nóng)戶提供溝通和服
務(wù)的橋梁,便于政府和有關(guān)部門對(duì)植保無人機(jī)實(shí)施跟蹤和監(jiān)管.通
過平臺(tái)可對(duì)植保服務(wù)、作業(yè)效果和植保無人機(jī)檢測(cè)進(jìn)行管理,對(duì)
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