文/阮曉東

農(nóng)用無人機，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的助航者

文/阮曉東

在悄無聲息地改變著農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)方式的同時，農(nóng)用無人機將引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展

隨著全球信息通信技術(shù)和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，無人機在許多發(fā)達國家和新興經(jīng)濟體都取得了突破進展，并在很多領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，尤其是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。2015年發(fā)布的中央一號文件強調(diào)，強化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新驅(qū)動作用，突破智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展局限。由于智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)驅(qū)動和集約化的作業(yè)模式，而無人機在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測、信息采集、植保作業(yè)等方面具有突出的優(yōu)勢，多以無人機可以為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進提供強大的助力?？梢灶A(yù)見的是，在悄無聲息地改變著農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)方式的同時，農(nóng)用無人機將引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展之路。

農(nóng)用無人機優(yōu)勢突出

沒有駕駛艙，但安裝有自駕儀和飛行姿態(tài)控制儀，沒有靈巧的機動性能，但是有突出的穩(wěn)定性和簡約的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這就是農(nóng)用無人機，無人機領(lǐng)域的一個小家族。近來，農(nóng)用無人機真可謂大放異彩，吸引了了眾多人的眼球，因為國際無人機系統(tǒng)協(xié)會的一份研究報告顯示，在美國，無人機將在2015年正式開始商業(yè)化評估，其中無人機商業(yè)化的第一個十年當(dāng)中將創(chuàng)造經(jīng)濟效益820億美元，而其中農(nóng)用無人機創(chuàng)造的經(jīng)濟效益會占到750億美元。

農(nóng)用無人機真的有那么強悍嗎？在以往我們接觸的領(lǐng)域中，無人機在民用領(lǐng)域的應(yīng)用主要是在航空攝影，地面災(zāi)害評估，航空測繪，交通監(jiān)視，消防人工增雨等方面，將無人機引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，究竟可以起到多大的作用呢？

讓我們用相關(guān)數(shù)據(jù)來說話。無人機可用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地方實在是太多了，但主要體現(xiàn)在農(nóng)作物的播種（授粉）、灑藥、施肥，以及對農(nóng)作物長勢和病蟲害進行監(jiān)測等方面。

有了農(nóng)用無人機，就可以大幅提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平與生產(chǎn)效率。

如利用無人機噴灑農(nóng)藥，可以將農(nóng)民從繁重的植保勞動中解放出來，而且效果更佳。與純手工噴灑相比，無人機噴灑效率提升近30倍，無人機灑藥平均每畝僅需2分鐘，每天可300畝，而人工每人每天僅能完成10畝。據(jù)統(tǒng)計，美國平均每個農(nóng)民可耕種面積為100至200公頃，合1500畝到3000畝（有報道稱美國最為現(xiàn)代化的農(nóng)場可以實現(xiàn)一個農(nóng)民耕作3000英畝，約合1.8萬畝），相當(dāng)于國內(nèi)水平的3至6倍。

將無人機引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還可以大量節(jié)約資源，利于環(huán)境保護。還是以噴灑農(nóng)藥來說，無人機噴灑農(nóng)藥使用的是低量噴霧技術(shù)，不但可以節(jié)省20-40%的農(nóng)藥，重要的是相比人工操作，無人機還可節(jié)省90%的水，對我國這樣一個缺水國家又是何等重要。由此帶來的食品安全和環(huán)境保護效益也不可忽視，因為隨著蟲害抗藥性的增強，農(nóng)藥的毒性也在與時俱進，而減少用藥量無疑有利于食品安全，也利于水土保護。

此外通過無人機進行航拍測繪作業(yè)，可以極其廉價的方式收集到大量有效數(shù)據(jù)，監(jiān)控作物長勢或預(yù)估產(chǎn)量，同時這些數(shù)據(jù)也可作為進一步調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施的依據(jù)。

綜合來看，農(nóng)用無人機具有作業(yè)效益高、速度快、防治范圍廣、操作安全性能穩(wěn)定等優(yōu)點，能大幅降低農(nóng)業(yè)作業(yè)對人力在數(shù)量和勞動強度上的要求。而且無人機不受農(nóng)作物長勢及地理環(huán)境的限制，可有效應(yīng)對農(nóng)作物生長過程中人力以及施藥(肥)等作業(yè)機械無法工作等情況，如在我國南方丘陵山地地區(qū)，耕作區(qū)域地形崎嶇，土壤濕重且黏性大，普通機械很難下地作業(yè)，而無人機則可以在不損壞農(nóng)作物及土壤物理結(jié)構(gòu)的條件下省時省力地完成作業(yè)，很好地解決這一難題。

近日發(fā)布的中央一號文件強調(diào)，強化農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新驅(qū)動作用，要在智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域取得突破。智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)驅(qū)動，而無人機在農(nóng)作物數(shù)據(jù)監(jiān)測和信息采集方面具有其他技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢。2014年中央一號文件提出要“加強農(nóng)用航空建設(shè)”，農(nóng)用無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策環(huán)境良好。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，發(fā)展安全節(jié)約高效的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個目標(biāo)。無人機在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有非常重要的應(yīng)用價值，因此將成為當(dāng)前我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中的迫切需求。

農(nóng)業(yè)是無人機商業(yè)化的真正突破口

無論是中國還是美國，未來民用無人機最大的領(lǐng)域都一樣，那就是農(nóng)業(yè)和物流領(lǐng)域。但相比物流領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)所遇到的障礙要小得多。這其中并不是由于技術(shù)問題，而是無人機在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用需要較多的立法準(zhǔn)入條件，以及需要通航政策的進一步放開，因為這涉及到空域的安全問題。

目前美國的無人機物流必須在 FAA（美國聯(lián)邦航空管理局，F(xiàn)ederal Aviation Administration） 登記，禁止其在人群上空飛行。無人機的時速被限制在 160 公里之內(nèi)，最高只能在 500 英尺（約 152 米）海拔高度飛行，飛行時能見度必須超過 5 公里。而在中國，對無人機物流還沒有具體規(guī)定出臺，所以現(xiàn)在還處于禁止?fàn)顟B(tài)（雖然淘寶網(wǎng)曾經(jīng)試探性地將貨品通過圓通公司提供的無人機進行快遞遞送服務(wù)，但是在2015年2月國家空管委就淘寶網(wǎng)在北京送快遞事件進行調(diào)查說明，并明確無人機相關(guān)單位責(zé)任，北京空軍認為淘寶無人機快遞不符合現(xiàn)在對無人機飛行航空管制規(guī)定的要求。）。

表1 ： 農(nóng)業(yè)無人機結(jié)構(gòu)種類

業(yè)內(nèi)專家認為，面對種種障礙，農(nóng)業(yè)才是無人機商業(yè)化的真正突破口，農(nóng)業(yè)市場對無人機的“剛需”主要有以下理由：

首先，農(nóng)業(yè)作業(yè)區(qū)往往處于偏遠郊區(qū)，地廣人稀，視野開闊，也不會對法律以及監(jiān)管政策造成沖擊；而且國內(nèi)大多跟政府或者合作社合作，也在一定程度上避免和公共利益發(fā)生沖突；其次是農(nóng)業(yè)市場也足夠大。國內(nèi)無人機市場潛力非常大，市場可容納15萬架植保無人機，年服務(wù)總值預(yù)計在450億元。

在美國，將農(nóng)業(yè)視作美國無人機商業(yè)化的第一個突破口是經(jīng)過了風(fēng)險和回報比對所得出的結(jié)論。

美國無人機行業(yè)專家表示，從控制風(fēng)險的角度來看，農(nóng)田遠離市區(qū)，地廣人稀，視野開闊，完全可以符合監(jiān)管部門要求的飛行距離不能過高，不能造成交通事故以及必在操作者視野范圍之內(nèi)的安全性要求。而且美國農(nóng)田基本屬于“私人用地”，這樣就避免和公共利益發(fā)生沖突，也處在可商業(yè)、可私用的灰色地帶。這都是農(nóng)用無人機更容易獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)的原因。

除了風(fēng)險可控而經(jīng)濟效益巨大之外，農(nóng)用無人機在其他國家已經(jīng)開始使用的成功案例也給美國、中國的監(jiān)管方提供了借鑒。美國農(nóng)業(yè)部發(fā)展專家卡尼 (R.J. Karney) 就在美國國會呼吁，日本和澳大利亞從上世紀(jì)80年代開始就在使用農(nóng)業(yè)無人機，美國應(yīng)該趕緊立法迎頭趕上。而《經(jīng)濟學(xué)人》的報告顯示，在已經(jīng)可以使用農(nóng)用無人機的法國，每公頃的農(nóng)田因此增加收入約62美元。

目前，農(nóng)用無人機在美國、日本、西歐等地使用已非常普及。日本是無人機農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的佼佼者，從1990年推出世界上第一架用于噴灑農(nóng)藥的無人機到現(xiàn)在，每年有超過2000臺雅馬哈生產(chǎn)的直升機被用來給大約1517萬畝稻田噴灑農(nóng)藥，給該國農(nóng)業(yè)植保帶來了很大的便利。

農(nóng)用無人機在中國的市場機會窗口則在2014年快速打開。

2014年中央一號文件首次提出加強農(nóng)用航空建設(shè)。什么是農(nóng)用航空？就是與農(nóng)業(yè)作業(yè)相關(guān)的航空設(shè)備和服務(wù)。我國的農(nóng)業(yè)植保仍以手動為主，既危險又低效。我國每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬之眾，致死率約20%。農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無官方統(tǒng)計。所以在以“規(guī)?；?、集約化”為特征的中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對農(nóng)用飛機提出了迫切需求；同時，中國“十二五”期間設(shè)立的農(nóng)業(yè)航空補貼項目進一步擴大了農(nóng)用航空市場。

目前我國已經(jīng)有多個省市開始對農(nóng)用無人機進行補貼，比如在2014年，河南省首次將農(nóng)用航空器列入農(nóng)機購置補貼范圍，并實行累加補貼。農(nóng)民或農(nóng)民專業(yè)合作組織購置農(nóng)用無人機，將享受到1/3省財政專項資金補貼和1/3農(nóng)機購置補貼。農(nóng)民或者合作社購買一架市場價賣18萬的農(nóng)用無人機，只需6萬塊錢就能買到。

湖南省也將農(nóng)用無人機列入農(nóng)機購置補貼范圍。湖南的另一有益經(jīng)驗是在沒有國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下，2013年湖南出臺了《超低空遙控飛行植保機》地方標(biāo)準(zhǔn)，為農(nóng)用無人機的生產(chǎn)和使用提供了規(guī)范，農(nóng)用無人機作業(yè)面積也迅速增長。

此外，行業(yè)的突破還在于在科技部中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心、中國工程院農(nóng)業(yè)學(xué)部、中國農(nóng)機化協(xié)會等單位的協(xié)助下，我國農(nóng)用航空產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在2013年成立了，目前羅錫文院士擔(dān)任理事長，聯(lián)盟由積極投身于農(nóng)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步，從事相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、制造、服務(wù)的企業(yè)，科研單位和大專院校，以及農(nóng)業(yè)航空市場管理，產(chǎn)品檢測鑒定及技術(shù)推廣等相關(guān)機構(gòu)自愿組成。該平臺為我國農(nóng)用無人機長足發(fā)展提供了組織保證和技術(shù)交流平臺，。

誰會挖到農(nóng)用無人機的第一桶金

我國是農(nóng)業(yè)大國，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加快推進，以“高效精準(zhǔn)”為特征的農(nóng)用航空產(chǎn)業(yè)受到社會的廣泛關(guān)注。農(nóng)用航空在農(nóng)情信息采集、植保機械化、農(nóng)業(yè)特種作業(yè)等方面得到廣大用戶的認可，市場潛力巨大。

我國耕地面積超1.2億平方公里，目前，中國18億畝耕地紅線，適合飛防植保的約為15億畝。預(yù)測2015年土地承包經(jīng)營權(quán)試點覆蓋面積達到5億畝，另農(nóng)墾系統(tǒng)有約9180萬畝耕地。以每年噴灑5次，每平方公里作業(yè)價格150元為例，農(nóng)用無人機一年的理論作業(yè)收入接近千億元。專家預(yù)計，到2015年，農(nóng)用航空器國內(nèi)總需求量將超過2000臺，至2020年不低于5000臺。那么，究竟誰會挖到農(nóng)用無人機產(chǎn)業(yè)的第一桶金呢？

應(yīng)該說，農(nóng)用無人機生產(chǎn)領(lǐng)域的重點企業(yè)，是該產(chǎn)業(yè)的第一梯隊，也掌握著對該行業(yè)的重要影響力。

目前農(nóng)用無人機的重點生產(chǎn)企業(yè)有40多家，如荊門航空、西安飛行自動化控制研究所、貴州飛機、安陽全豐、無錫漢和、中航天宇、珠海銀通、山東新晨、高科新農(nóng)、韋德沃德等農(nóng)用飛機整機企業(yè)、通航作業(yè)公司等業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)。

比如“無錫漢和”等企業(yè)在引進國外微小型無人機型的基礎(chǔ)上，開發(fā)了電動航拍系列和農(nóng)業(yè)植保系列無人機型，目前已基本定型，任務(wù)載荷在10、15、20KG,產(chǎn)品已經(jīng)進入小批量生產(chǎn)。此類無人機由于受機體和載質(zhì)量限制，田間作業(yè)時無法完全實現(xiàn)自動駕駛而采用了半自駕的方式，經(jīng)濟性較好。漢和旗下的核心產(chǎn)品CD-15農(nóng)用植保小型無人駕駛直升機，使用普通汽油為燃料，每次裝藥量為15公斤，噴灑時間12～15分鐘，可以噴灑20～30畝地，集成有各種傳感器在飛行時可保障飛行系統(tǒng)安全容易操作；擁有噴灑軌跡顯示與信息化管理系統(tǒng)，對噴灑軌跡與噴灑面積進行遠程記錄、計算、管理與結(jié)算。產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥噴灑、作物授粉、農(nóng)業(yè)測繪、病蟲害監(jiān)測等領(lǐng)域。該產(chǎn)品已出口至美國、俄羅斯、南美等國家。

位于重慶的金泰航空也是該領(lǐng)域的佼佼者。金泰航空工業(yè)以高尖端微型渦輪噴氣發(fā)動機、共軸直升機和多軸無人飛行器為核心技術(shù)，在無人航空器制造領(lǐng)域，金泰航空工業(yè)相繼開發(fā)并制造出具有多項國內(nèi)外領(lǐng)先且獨立知識產(chǎn)權(quán)的無人航空產(chǎn)品。金泰航空推出的農(nóng)用無人機產(chǎn)品單價在40萬～65萬元。據(jù)悉，在此前的一次農(nóng)業(yè)機械展覽上，來自山東、新疆等地的買家就訂購了金泰航空生產(chǎn)的農(nóng)用無人機100多架。

另外，我國200多家航模企業(yè)中也已經(jīng)有很多介入到農(nóng)用無人機的生產(chǎn)。此類無人機多以電池提供動力，載質(zhì)量在10KG以內(nèi)，在國內(nèi)已具備大批量生產(chǎn)能力，其優(yōu)點是輕便，靈活，能效高、起降方便，價格低，缺點是載質(zhì)量低，續(xù)航時間短，但也具備了一定的價格優(yōu)勢。

在科研方面，我國目前以浙江大學(xué)，農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，等單位為代表開展了航空施藥技術(shù)，GPS自動導(dǎo)航技術(shù)，農(nóng)用無人機平臺技術(shù)，航空施藥污染評價技術(shù)，低空遙感平臺等技術(shù)的研究，并取得了多項技術(shù)成果，包括無人駕駛自動導(dǎo)航低空施藥技術(shù)，低量低飄移施藥技術(shù)研究在高精度GPS的無人駕駛自動導(dǎo)航低空施藥技術(shù)研究方面取得突破性進展，精確的航路規(guī)劃解決了航空噴霧作業(yè)噴幅的精確對接，提高作業(yè)質(zhì)量。同時以解放軍總參六十所、沈陽自動化所等單位為代表的無人機生產(chǎn)企業(yè)，研究開發(fā)了一批具有較高自主水平，能夠在空中自主飛行，或進行遠程引導(dǎo)，并執(zhí)行任務(wù)的旋翼無人飛行器 。由于受到技術(shù)、市場等因素限制，此類無人機沒有形成大批量生產(chǎn)，很多還處于樣機階段。

聯(lián)合助推農(nóng)用無人機進入新時代

近幾年國內(nèi)農(nóng)用無人機發(fā)展迅猛，從業(yè)企業(yè)數(shù)量激增，包括國營企業(yè)、民營企業(yè)、大型企業(yè)和小型企業(yè)。農(nóng)用無人機的應(yīng)用也從噴藥、播種、施肥、數(shù)據(jù)收集向著更廣泛的領(lǐng)域發(fā)掘，目前農(nóng)用無人機示范應(yīng)用越來越多，形勢喜人。2014年中央一號文件首次提出加強農(nóng)用航空建設(shè)，為農(nóng)用無人機提供了更大的機遇。然而，農(nóng)用無人機在我國還屬于新生事物，發(fā)展中難免會遇到一些問題。

其中之一是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還沒有出臺，包括質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)規(guī)范、效果評價規(guī)范等基本還處于空白狀態(tài)。這種標(biāo)準(zhǔn)的空白一方面是由于我國農(nóng)用無人機的技術(shù)落后和企業(yè)實力不強造成的，比如在無人機的續(xù)航能力方面，我國的農(nóng)用無人機普遍表現(xiàn)為無法滿足長時間、高強度的農(nóng)事生產(chǎn)需要。一般的無人機續(xù)航能力在半小時左右，作業(yè)時需要頻繁更換電池，這使得其使用效率大打折扣。只有續(xù)航能力提高到2～3小時以上，才能體現(xiàn)出其效率優(yōu)勢，大范圍推廣應(yīng)用。

所以，未來需要明確產(chǎn)品質(zhì)量鑒定與監(jiān)管部門，盡早制定我國農(nóng)用無人機產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、制造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立產(chǎn)品質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量管理體系；研究制定農(nóng)業(yè)植保無人機飛行作業(yè)管理規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)植保無人機飛行作業(yè)操作人員崗位培訓(xùn)與資質(zhì)認證體系，實現(xiàn)持證上崗；研究制定無人機航空植保作業(yè)質(zhì)量、防治效果評價和環(huán)境風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，促進無人機航空植保產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量、高效益和安全可控發(fā)展。

其次是相應(yīng)的政策法規(guī)還比較缺乏。

雖然我國相關(guān)部門也出臺了一系列政策，旨在逐步放開1000m以下的低空空域，以鼓勵和支持我國農(nóng)業(yè)航空的發(fā)展。到目前為止，在國家層面尚未有促進農(nóng)業(yè)無人機航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行業(yè)政策，也沒有對無人機進行采購或者能耗補貼的扶持政策。目前只有安徽、河南的幾個省出臺的補貼政策，類似于農(nóng)用無人機這種貴重農(nóng)機購置，補貼政策已成為左右農(nóng)機市場的決定性因素，補貼政策實施的力度、執(zhí)行的好壞直接影響著市場的動態(tài)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前因飛機價格、維護、使用成本高，農(nóng)用航空器材的推廣受到很大限制。應(yīng)加快對通過質(zhì)量檢測鑒定飛機和航空植保裝備的農(nóng)機補貼進度。

另外，目前對農(nóng)用無人機的管理處于模糊地帶。將農(nóng)用無人機的管理體制參照目前的民用航空管理辦法，明顯不合時宜。因為這種超低空，超短距的飛行方式，是無須用原有的民用航空管理辦法進行制約的。所以目前無人機航空作業(yè)的管理置于真空地帶，如果不及時出臺管理規(guī)范，將可能導(dǎo)致一系列相關(guān)社會、法律問題的出現(xiàn)。

最后則是農(nóng)用無人機社會化配套服務(wù)體系還不健全。

農(nóng)用無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是在農(nóng)業(yè)植保方面起著非常重要的作用。雖然目前我國的農(nóng)用無人機市場正在飛速增長，但是與其配套的形式多樣的社會化服務(wù)體系尚不健全，中介、培訓(xùn)、維修、保險、租賃等還未實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營，少數(shù)從事相關(guān)服務(wù)的企業(yè)也因承受不了巨大的成本支出，而無法實現(xiàn)規(guī)模化、市場化。

我國目前亟需要建立確定安全監(jiān)管機構(gòu)，以健全航空植保準(zhǔn)入和運行的安全監(jiān)管法規(guī)體系，定期對農(nóng)用無人機及航空植保裝備進行資格檢查，對訓(xùn)練學(xué)習(xí)和機具操作人員資質(zhì)進行定期審核，對參加作業(yè)人員進行安全教育并簽字，做到防患于未然，確保航空植保作業(yè)順利進行。

針對上述問題，為確保我國農(nóng)用無人機產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，我國應(yīng)進一步加強農(nóng)用無人機作業(yè)的軟硬件環(huán)境建設(shè)，切實提高農(nóng)用無人機作業(yè)的適應(yīng)性。在合適的條件下，針對農(nóng)用無人機行業(yè)加強立法，出臺有針對性的政策法規(guī)，以強化管理和規(guī)范。只有在各方的共同努力下，我國農(nóng)用無人機產(chǎn)業(yè)才能優(yōu)化內(nèi)外部環(huán)境，帶動我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進程步入一個嶄新的時代。