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龙科多:植保无人机,路在何方?

2017-10-17 07:45:46

【文/观察者网专栏作者 龙科多】

说起无人机,你的第一反应是什么?

可能是它:

大疆无人机在这两年几乎风靡全球,人们用这些小巧而又不贵的四轴无人机记录下各种美好的影像,甚至有一些电影在拍摄的时候也采用了大疆产品系列中较为专业的型号,获得了不错的效果。

对于军迷来说,也可能是它:

这是最近才首飞并完成实弹打靶试验的“彩虹-5号”察打一体无人机,最大外挂达1吨,可以携带各种导弹、炸弹,也就是说有各种手段可以送敌人“上西天”。

以上两种无人机所分别代表的领域在近些年可以说是飞速的发展,大疆公司去年的销售额超过100亿元;“彩虹”系列无人机在国际市场上屡屡斩获订单,且型号和配套武器一应俱全。

大疆代表的是民用无人多旋翼飞行器,特点是垂直升降,空中悬停,结构简单等,而且在飞控快速发展之后,操作起来也是非常简单。不过缺点也很明显,续航时间很短,通常消费级的产品只有20分钟左右的飞行时间,载荷也不大,带一个稳定云台就已经差不多。

“彩虹”系列无人机则是典型的固定翼无人机,续航时间长,载荷大,但是需要地方来助跑起飞和降落滑行,也不一定要是专用机场,一大块平地即可,但是依旧不能随心所欲地在任何地点就放飞使用。

虽然有车载无人机弹射类的设备,但那也与“彩虹”一样,大多归属军用专业无人机。民用无人机也有不少固定翼机型,不过专业性同样都很高,比如资源勘测,海洋保护,石油管道巡检等等。

无人直升机最初的应用是在军事方面,图为美军的RQ-8A火力侦察兵无人机

上面没有提到的还有一种便是无人直升机,直升机的特点几乎是众所周知,能垂直升降,空中悬停,对起降场地要求不是太高。而且通常来说无人机直升机的起飞重量都能达到上百甚至几百千克,这样的体量相比以千克记的小型四轴无人机可以提供更大的载荷空间,用于满足专业性的应用,比如植物保护,而在植物保护领域,与普通人最密切相关却又不受到太多关注的自然是农作物植保。

中国的耕地面积超过18亿亩,各种各样的粮食、蔬菜和经济作物从这片广袤的土地上种植出来。大部分粮食作物和经济作物在种植期间都需要进行保护,更通俗一些就是“打药”。传统的打药操作手段是依靠人力,笔者小时候在上海郊区的农村长大,就记得童年时家里有2个手动打药桶,把活塞杆往下压,农药就会从手柄顶端的喷口以雾状喷出,当然给笔者印象最深刻的还是农药以雾状喷出之后那空气中弥漫着的难闻气味。

人力喷洒农药在我国还是最为普遍的植保作业方式

再后来生产队里就会统一安排打药,一个像是喷火枪一样的设备,药桶背在人身上,手持喷管将农药喷出,喷农药的人都裹着严严实实,尤其是头部还会带着防具。

90年代的上海郊区农村人均耕地已经很少了,整个生产队的地加起来也没多少,但是打药的通常要花上一两天才能把整个生产队的地给照顾过来,效率实在说不上是很高,只能说比手动药机要强。

相比“打药”的效率低下,收割过程倒是轻松愉快,联合收割机很早就已经在中国的粮食生产中普及,即便是一台小型收割机,一天下来也基本上能把整个队的地收的差不多,要知道这过程中还有不少其他工作,比如秸秆的处理,按照每个地块所属人家不同进行稻谷的分装。

这样的情况实际上就是中国农业机械化情况的一个缩影,根据农业部的数据,截止到2016年底,全国的农业机械化率大约是63%。如果进行细分研究,就会发现大部分的农机类型集中在耕种和收割。相应的产业链也基本集中于此,无论是农机、拖拉机的生产销售,还是农机合作社提供的主要服务,大部分都与耕种和收割有关。

说起耕地,今年上半年观察者网曾经有过相关方面的报道和评论文章,说的是黑龙江的农民们只喜欢用更贵的进口犁,而不愿意用价格只有十分之一的国产犁。这其中一个重要的原因便是生产效率,国产犁容易坏,耕地效果也不是很好,表面上看价格便宜,实际上把全寿命成本和使用效果综合计算,进口犁总之都是更好的选择。

千里沃野的黑龙江大农田

小型多轴无人机在植保方面的应用在前几年的时候就已经开展,一架8轴电动无人机(比如浙江天行创科的G1八旋翼植保机),每小时的作业面积差不多能有45亩(连续飞行情况下)。多轴无人机载荷不高,续航较短,因此还要花费不少的事情来更换电池,填充农药。总的下来一天的作业量几乎能到300亩,这如果是在笔者小时候的生产队,大概只要半天就能作业完毕。

这样的工作效率放在中国南方或者江南一带确实已经相当够用,受限于地形地貌的制约,南方的农田最大的特点就是碎片化,因此对植保无人机的极限作业能力要求并不是太高,倒是较为小巧灵活的特点可以更好的适应山区间的操作。不过缺点也很明显,还是以天行创科的G1为例,药箱容量仅为10L,而且使用的是电池,续航短,飞出去作业没多久就需要回来换电池加药,对作业效率影响不小。

前面提到黑龙江农业在发展的过程中遇到了是选择国产犁还是进口犁的问题,根源是当地农民对农具生产效率的严格要求。而这背后是黑龙江种植类家庭农场平均面积超过200亩,同时国有农垦农场更是大的无边无际的现实情况。种植面积大,自然对农机效率要求就更高,因为有的时候一旦耽误了农时,就会造成不小的经济损失。

八旋翼植保无人机,装药量通常在10公斤左右

包括笔者从小生活成长的上海农村在内,全国有很多地方的粮食作物植保都是由基层(村一级)统一安排操作,费用通常也都由村里统一补贴。还是以黑龙江为例,单个农户种植面积都超过200亩的情况下,整村的耕地面积就相当可观了,通常会有上万亩。在这样的情况下,小型多轴无人机一天300亩地的喷洒效率就显得不那么够用了。

这个时候,载荷能力有几十甚至上百公斤的无人直升机就很合适了,而且这样的机型普遍采用的是油动动力,续航时间有一定保证,两三个小时没有问题。以国内中航智研发的TD-220系列无人机为例,共轴反转双旋翼结构,最大起飞重量400公斤,最大载荷80公斤,满载情况下续航时间接近2小时。而且在此基础上研制的植保专用机型TDN-01具有自主飞行能力和多机协调编队能力,也就是说,一个多机编队在做好航路规划之后,可以在人工不进行过多干预的情况下以很快的速度在农田上喷洒农药,总体效率可以达到传统植保机械或人工作业的50倍。

中航智研发的TDN-01植保无人机,可载荷80公斤

当然了,在植保无人直升机方面处世界先进水平的是日本雅马哈,产品有Fazer R和Fazer R G2等,性能优异作业效率高。价格也是非常感人,在日本的售价折合到人民币高达87万,显然不适合中国的国情。

从本质上看,植保用途的无人直升机其实也是农机,只不过从原先的“地上跑”变成了现在的“天上飞”。而无论是哪一种农机,在中国都无法避开政策补贴的问题,即便是农机合作社,在采购农机时也相当依赖各种政府补贴。

去年底,江西首次将植保无人机纳入购置补贴,对主体所购金额的50%予以补助,单个经营主体项目最高补贴达到20万元,其他地方如河南等也已经出台农用无人机的补贴政策。当然,在讲究市场化的今天,通过融资租赁来解决农户/合作社采购植保无人机的经济压力也不失为一个好办法。

农业专用版TDN-01试飞

与中航智合作的中湛租赁就有一整套的植保业务金融方案,同时他们还投资2800万元参与了以TD-220为基础研发的农用专业版本TDN-01,并以此为基础进行了农业金融创新,以产能租赁和全球独家代理的方式适应国内的植保市场。除此之外飞手的培训也由厂家中航智一应负责。

2014年的中央1号文件曾提出要推进农业科技创新,加快农用航空建设。调查数据显示,美国农业航空作业占总耕地面积的50%,不过美国传统航空业发达,这其中大部分是有人驾驶固定翼飞机。日本农业航空作业面积占比是54%,这其中无人机作业有大约40%。

而中国的农业航空作业占总耕地面积不足2%,但是行业发展速度非常快。2015年才开始有真正做植保农用无人机的企业出现,到了2016年,全国的农用无人机保有量已经有4890架。

别的不说,中国每年因农药中毒的人数就有约9万,其中致死致残约7300人,但是“打药”又是必不可少的农活,光是这一点,农用植保无人机就值得大力推广。

在此基础上,植保无人机还要兼顾实用性和经济性,动辄几万甚至十几万的价格很难让普通农户接受,农机合作社采购的话也有不小的压力。目前国家还没有针对专业航空植保服务公司给出专项补贴和政策支持,但是一些地方政府如前面提到的江西和河南,已经开始尝试用地方财政先进行支持和推广。

中国的农民最讲求实在,植保无人机真的好用,方便,效率高又经济实惠,那么普及起来的速度必定不会慢。

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龙科多

龙科多

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来源:观察者网 | 责任编辑:王宇波
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