徐劍

植物保護涉及我國糧食安全、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。近年來，江蘇省揚州市高效機械化防治技術(shù)得到了較快發(fā)展，但散戶作業(yè)和背負式、擔(dān)架式機械植保仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，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全市防治需求。裝備落后、作業(yè)效率低，致使農(nóng)藥噴灑成為糧食生產(chǎn)過程中勞動強度最高、作業(yè)次數(shù)最多、勞動力消耗最大的環(huán)節(jié)。隨著城鎮(zhèn)化步伐加快，大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到城市，同時伴隨著人口老齡化，農(nóng)村勞動力日益短缺、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實現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機械化的主要瓶頸。

植保無人機的問世，在很大程度上解決了當(dāng)前農(nóng)作物防治中裝備落后、勞動力短缺等問題。植保無人機是通過遙控器控制的用于農(nóng)業(yè)植保作業(yè)的飛行器，有固定翼、單旋翼、多旋翼三種類型（多旋翼居多），具有用途固定，低空、低速飛行等特點。其主要優(yōu)勢包括：作業(yè)效率高，有利于規(guī)模化生產(chǎn)；體積小巧，方便轉(zhuǎn)場和運輸；操作簡便，作業(yè)靈活；適用性好，應(yīng)用范圍廣；安全性高，降低作業(yè)人員危險性和勞動強度。因此不管在我國北方還是南方，丘陵還是平原，大地塊還是小地塊，農(nóng)用植保無人機都擁有廣闊的應(yīng)用前景。

1 國內(nèi)外及揚州市發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展?fàn)顩r

從世界范圍來看，農(nóng)業(yè)植保無人機應(yīng)用較為普遍的有日本、韓國等農(nóng)業(yè)機械化水平較發(fā)達的國家。由于美國農(nóng)業(yè)組織方式采用大農(nóng)場為主，大面積農(nóng)業(yè)植保采用載質(zhì)量更大的有人駕駛飛機噴藥，使用無人機植保較少。

日本農(nóng)民戶均耕地面積小，地形多山，因此適應(yīng)單旋翼植保無人機作業(yè)。早在1987年Yamaha（雅馬哈）公司受日本農(nóng)業(yè)部委托，生產(chǎn)出世界上第一臺20 kg級噴藥無人機“R-50”。經(jīng)過20多年的發(fā)展，目前日本已有2 346架已注冊的農(nóng)用無人直升機，操作人員14 163人，成為世界上應(yīng)用無人機植保的第一大國。日本雅馬哈公司生產(chǎn)的植保無人機可以實現(xiàn)短時間內(nèi)更換油箱、補充藥劑、定高飛行、傻瓜式操作，用戶只要一鍵操作，飛機將自主起飛，達到設(shè)定高度后懸停，用戶可方便地操縱飛機前進后退，降低了對農(nóng)民的技術(shù)要求，飛機的穩(wěn)定性、作業(yè)效率和安全性大大提高。[1]

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國植保無人機起步于2004年，科技部“863”計劃、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機化所等開始植保無人機的研究和推廣，至2007年我國第一架工程型植保無人機開始產(chǎn)業(yè)化探索。從2010年起，隨著國家政策推動，全國無人機企業(yè)達到300多家。深圳高科新農(nóng)植保無人機產(chǎn)品從2012年開始參與國家雜交水稻全程機械化制種的項目研究，其節(jié)約農(nóng)藥使用量、提高產(chǎn)量的效果明顯，得到多方肯定。截至目前，該公司已經(jīng)在黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆、河南、安徽、海南等地對其生產(chǎn)的HY-B-15L型植保無人機做了大量田間試驗,對性能和植保效果進行了充分驗證。廣州極飛在新疆試點組建了植保無人機直營服務(wù)團隊，由傳統(tǒng)的農(nóng)民購買農(nóng)機向購買植保服務(wù)轉(zhuǎn)變，總作業(yè)面積累計達到了3.73萬hm2[2]。極飛植保無人機從載機、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、航測系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)到智能氣象系統(tǒng)等主要裝備技術(shù)系統(tǒng)均自主研發(fā)生產(chǎn)，并可實現(xiàn)“自主規(guī)劃航線，定高定速、精準(zhǔn)飛行”，該公司開發(fā)應(yīng)用“遠程調(diào)度系統(tǒng)”，運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可通過手持地面站對無人機實施遠程控制，大大降低了操控者的難度系數(shù)。深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司于2015年11月推出的一款智能農(nóng)業(yè)噴灑防治無人機——大疆MG-1農(nóng)業(yè)植保機，其精準(zhǔn)控制的藥劑噴灑泵能有效調(diào)整噴灑的方案，應(yīng)對不同地形時可選擇智能、手動及增強型手動的不同操作模式，該機能在無藥時自動記憶中斷坐標(biāo)點，補充藥液后可返回中斷坐標(biāo)點繼續(xù)作業(yè)，數(shù)據(jù)保護功能可有效保障飛控系統(tǒng)等不受斷電的影響，并能自動保持與農(nóng)作物的間距。

1.3 揚州市植保無人機發(fā)展現(xiàn)狀

揚州市位于長江中下游，屬于里下河地區(qū)，全市種植面積20.8萬hm2，是江蘇省糧、油、畜的重要產(chǎn)區(qū)。全市的航空植保也隨著全國發(fā)展的步伐快速前進。2015年底，揚州紅旗電纜聯(lián)合具有多年航空植保研究經(jīng)驗技術(shù)的專家，共同出資成立了江蘇紅旗航空科技有限公司，并于2016年推出了兩款具備國內(nèi)先進技術(shù)水平的植保無人機——紅旗N10型和紅旗N15型，這兩種機型具備獨有專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及外觀設(shè)計，一改以往植保無人機粗糙、笨重的視覺感受，小巧精致；具備全自主作業(yè)模式，作業(yè)過程無需人工干預(yù)，無人機自動生成作業(yè)軌跡，循跡性能優(yōu)越，直線飛行誤差極??；高精準(zhǔn)的地形匹配系統(tǒng)，能適應(yīng)不同地形地貌，實現(xiàn)自動仿地飛行功能；其系統(tǒng)隨動的噴灑控制系統(tǒng)，能在作業(yè)過程中精準(zhǔn)匹配施藥量，并實時監(jiān)控流量流速；配置的一體式地面站操作系統(tǒng)，操作尤為簡單易用，用戶只需如同操作普通手機一樣，極大提升了非專業(yè)技術(shù)人員的作業(yè)能力。

近年來，植保無人機在全市已經(jīng)出現(xiàn)小規(guī)模的使用，已擁有植保無人機85架（其中：寶應(yīng)9架、高郵45架、儀征4架、邗江27架），均為電動多旋翼，控制模式有手動和電動遙控式，藥液容量大都在10 L以上，品牌以大疆、極飛、新和萊特、紅旗、綠農(nóng)、即墨等為主。全市范圍內(nèi)，僅邗江區(qū)（2016年區(qū)財政補貼45%、2017年區(qū)財政補貼35%）、高郵市的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)（從0.5萬～1.5萬元不等）對購機者實施購機補貼政策，其他縣（市、區(qū)）尚無相關(guān)優(yōu)惠政策。全市植保無人機的作業(yè)模式主要表現(xiàn)為單戶自購自用及開展植保服務(wù)，2016年，全市無人機植保面積近2 000 hm2，2017年達到了6 000 hm2，無人機植保在揚州市發(fā)展空間巨大。邗江區(qū)還專門成立了“飛防大隊”，作業(yè)區(qū)域除了周邊地區(qū)外，還進行了跨省作業(yè)，2017年以來該大隊已累計完成植保服務(wù)面積6 667 hm2。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一架植保無人機可盛放10 L農(nóng)藥，為0.67 hm2左右的農(nóng)作物進行農(nóng)藥噴灑，每架飛機每天可以起降50次，完成植保作業(yè)33.3 hm2左右。以植保水稻價格120元/hm2計算，一架無人機一天收入可達4 000元，一切順利的情況下，用戶一年左右就能收回成本。而人工打藥的作業(yè)效率大致為0.67～1 hm2/d，植保無人機作業(yè)是人工作業(yè)效率的30～50倍；人工打藥作業(yè)的人工費約為150～200元/d，約225元/hm2，植保無人機作業(yè)費用僅需120元/hm2，以全市20.8萬hm2種植面積計算，如果全部采用植保無人機進行植保作業(yè)，可直接節(jié)省費用2 000萬元左右。在收益可觀的同時，植保無人機的用戶也反映了使用過程中存在的一些不足：植保無人機充電比較麻煩、續(xù)航時間短、電池價格高，操作要求高，遇電網(wǎng)電磁干擾大，藥劑效果不明顯，維修不方便等。

2 當(dāng)前制約植保無人機發(fā)展的因素

2.1 農(nóng)業(yè)航空法規(guī)不健全

農(nóng)業(yè)航空作業(yè)涉及到民航、農(nóng)機、質(zhì)檢等多個部門，目前存在監(jiān)管部門不明確的問題。盡管我國出臺了1 000 m以下低空空域?qū)⒅鸩綄γ裼妙I(lǐng)域開放和 《民用無人駕駛航空器從事經(jīng)營性飛行活動管理辦法（征求意見稿）》等政策，對農(nóng)業(yè)航空的發(fā)展具有一定的推動作用，但相關(guān)法規(guī)體系中的相關(guān)條款存在針對性不強、結(jié)合不緊密等問題。

2.2 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系不完善

目前植保無人機產(chǎn)品既無國家標(biāo)準(zhǔn)也無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)企業(yè)無據(jù)可循，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，農(nóng)民權(quán)益及植保作業(yè)效果也得不到保證，制約了植保無人機的發(fā)展。而地方標(biāo)準(zhǔn)方面，僅湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于 2014年1月13發(fā)布了《超低空遙控飛行植保機》一個地方標(biāo)準(zhǔn)，遠遠沒有達到保障植保無人機發(fā)展應(yīng)用的要求。

2.3 使用成本過高

一架植保無人機的價格基本上在5萬～10萬元之間，有的甚至10萬元以上，另外還要額外配備發(fā)電機和10～12組電池，昂貴的購置費用讓大多數(shù)農(nóng)戶望而卻步。在使用過程中電池兩年就要更換，其費用也不菲，大大增加了植保無人機的使用成本。

2.4 起降次數(shù)頻繁

由于目前生產(chǎn)的植保無人機載藥量為10 L左右，續(xù)航能力僅為 10 min左右，作業(yè)過程中必須通過頻繁的起降來補充能量和藥液，影響了植保無人機的作業(yè)效率。

2.5 飛行控制系統(tǒng)仍未成熟

植保無人機進入商業(yè)領(lǐng)域的最后一塊拼圖是導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)的成熟化。雖然目前無人機的控制系統(tǒng)已經(jīng)由半自動、自動控制發(fā)展到智能控制，但是控制系統(tǒng)仍未成熟，甚至在現(xiàn)場演示過程中都出現(xiàn)過失控和墜落的情況。一旦墜落進水，飛行器將完全報廢，損失慘重。在實際噴灑農(nóng)藥過程中還會出現(xiàn)重復(fù)噴施或遺漏作業(yè)的問題。

2.6 未納入農(nóng)業(yè)政策性保險

我國絕大多數(shù)植保無人機未納入農(nóng)業(yè)政策性保險，其問題在于：一是定損難。車險理賠定損因為有大量的4S店存在，有可資參考的依據(jù)。與汽車不同，無人機缺乏大量實體的4S店，具體零部件的價格與修理價格在市場上尚沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一旦發(fā)生墜機或炸機事故，理賠定損成了難題。二是保費高。無人機一年的保費少則數(shù)千、多則上萬，讓很多機友望而卻步，這也是眾多植保無人機沒有參加保險的重要根源所在。

3 相關(guān)對策和建議

3.1 配套完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)

相關(guān)管理部門應(yīng)早日制定我國農(nóng)業(yè)無人機的制造標(biāo)準(zhǔn)、鑒定標(biāo)準(zhǔn)等，爭取盡早將農(nóng)業(yè)航空飛行器納入農(nóng)機補貼目錄，將植保無人機納入農(nóng)業(yè)保險的扶持范疇，加大無人機植保技術(shù)的宣傳，使其在生產(chǎn)中早日推廣普及。

3.2 加強技術(shù)人員培養(yǎng)擴充人才儲備

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求看，農(nóng)用植保無人機的需求旺盛，市場潛力巨大，需要的技術(shù)人員數(shù)量多。植保無人機屬于高科技產(chǎn)品，操作難度大，需大量專業(yè)飛手，而目前全國無人機操作培訓(xùn)學(xué)校較少，目前全國僅有三家企業(yè)獲得 “民用無人駕駛航空系統(tǒng)駕駛員訓(xùn)練機構(gòu)合格證”。國家應(yīng)出臺相應(yīng)政策，增加和扶持無人機操作培訓(xùn)技工學(xué)校,以培養(yǎng)更多的無人機飛手。

3.3 創(chuàng)新核心技術(shù)

無人機的便攜性、操控性、智能化是決定用戶能否正常使用與獲得良好體驗的關(guān)鍵。植保無人機必須在以下幾個方面加大創(chuàng)新，打造產(chǎn)品差異性：一是創(chuàng)新設(shè)計，提升動力系統(tǒng)的續(xù)航能力；二是優(yōu)化操控，打造簡單、便捷、智能的飛控系統(tǒng)；三是優(yōu)化性能，適應(yīng)低空低量飛行，進一步提升噴霧均勻度（按照國際標(biāo)準(zhǔn)，無人機噴霧不均勻度要求是10%以下，但我國大部分植保無人機噴霧不均勻度高達40%～50%），提高產(chǎn)品適應(yīng)性；四是對標(biāo)國際標(biāo)桿，學(xué)習(xí)改進，進一步提升產(chǎn)品整體品質(zhì)。

3.4 完善售后服務(wù)體系

植保無人機面向廣大農(nóng)民朋友，這一用戶群體決定了任何廠家想要構(gòu)建更完善的售后服務(wù)體系，就需要建立一體化服務(wù)站點，必須要有專業(yè)的維修與技術(shù)人員向作業(yè)人員普及、指導(dǎo)必要的技術(shù)知識。從當(dāng)前情況來看，這方面專業(yè)人才缺口巨大，大部分公司在短時間難以培養(yǎng)足夠的專業(yè)人才和投入較大的售后網(wǎng)點資金。同時，只有產(chǎn)品在當(dāng)?shù)赜泻艽箐N量時，廠家才會考慮建立自己的服務(wù)站點。因此，我國植保無人機售后服務(wù)體系還需進一步完善。

[1]中國無人機應(yīng)用創(chuàng)新中心.農(nóng)用植保無人機技術(shù)白皮書：2015 修訂[R/OL].(2015-07-07)[2018-03-06].https：//wenku.baidu.com/view/2481cd3d65ce050877321386.html?qq-pf-to=pcqq.c2c###.

[2]中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心.中國植保無人機產(chǎn)業(yè)化發(fā)展分 析 [R/OL].(2016-10-15)[2018-03-06].https：//wenku.baidu.com/view/f5cb972f360cba1aa911dab0.html?qq-pfto=pcqq.c2c.