神通廣大的農(nóng)用無(wú)人機(jī)

李博翰

第六屆中國(guó)國(guó)際現(xiàn)代農(nóng)業(yè)博覽會(huì)暨國(guó)際農(nóng)用航空技術(shù)裝備展于2015年4月19-21日在全國(guó)農(nóng)業(yè)展覽館舉辦。本屆農(nóng)用博覽會(huì)首次將無(wú)人機(jī)囊括其中。面對(duì)“未來(lái)10年內(nèi)我國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)利潤(rùn)高達(dá)500多億元”這樣一塊誘人的“蛋糕”，眾多無(wú)人機(jī)企業(yè)紛紛亮出“絕活”，希望在農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域占得先機(jī)。下面，結(jié)合這次展會(huì)從應(yīng)用、服務(wù)、用戶擔(dān)憂及未來(lái)發(fā)展方面對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)做一簡(jiǎn)介。

一、主要應(yīng)用

此次展出的眾多農(nóng)用無(wú)人機(jī)裝備，根據(jù)用途不同大致可分為兩類：農(nóng)作物監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)和無(wú)人植保機(jī)。

1.農(nóng)作物監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)。

主要應(yīng)用：災(zāi)害天氣預(yù)警、農(nóng)田范圍劃分、農(nóng)作物健康狀況監(jiān)測(cè)等。

主要機(jī)型：固定翼無(wú)人機(jī)。

主要特點(diǎn)：飛行速度快、飛行高度高、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)。

利用固定翼無(wú)人機(jī)攜帶的光譜檢測(cè)儀和高清攝像機(jī)，可對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的地形進(jìn)行航拍測(cè)繪，或?qū)z測(cè)區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的健康狀況進(jìn)行分析。無(wú)人機(jī)在高空進(jìn)行測(cè)繪的方法較傳統(tǒng)的人力勘測(cè)更加快捷和方便，通過(guò)航拍照片即可拼接出整個(gè)農(nóng)田區(qū)域的高清測(cè)繪圖，在很大程度上改變了傳統(tǒng)地面人工調(diào)查效率低的問(wèn)題。

有些企業(yè)提供的固定翼無(wú)人機(jī)還配有專業(yè)的分析軟件，能有效幫助用戶分析植物健康狀況。在這些專業(yè)軟件的幫助下，計(jì)算機(jī)可通過(guò)與資料庫(kù)預(yù)設(shè)參量對(duì)比為用戶提供科學(xué)的合理化種植建議，幫助他們快速對(duì)農(nóng)作物生物量、氮素等長(zhǎng)勢(shì)參量做分析，以進(jìn)行高效率的施肥，避免了人工作業(yè)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、時(shí)效性差等問(wèn)題。在高空飛行的無(wú)人機(jī)猶如氣象熱氣球，可預(yù)測(cè)出短時(shí)間內(nèi)的天氣變化，提前判斷災(zāi)害天氣到來(lái)時(shí)間，以減小其對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生的損害。

2.無(wú)人植保機(jī)。

主要應(yīng)用：噴灑農(nóng)藥和授粉。

主要機(jī)型：多旋翼無(wú)人機(jī)和農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)。根據(jù)植物特性、耕種要求不同，兩種飛行器在使用時(shí)各有不同優(yōu)勢(shì)。

多旋翼無(wú)人機(jī)體積一般較農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)小、攜帶的藥量也相對(duì)較少。但前者操作更簡(jiǎn)單，對(duì)從未接觸過(guò)無(wú)人機(jī)的用戶來(lái)說(shuō)，其學(xué)習(xí)成本相對(duì)較低。同時(shí)，多旋翼無(wú)人機(jī)的價(jià)格選擇區(qū)間也較農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)更大、款式也更多。其一般可攜帶5-15千克農(nóng)藥，全部噴灑完成所需的時(shí)間僅有幾至十幾分鐘，比傳統(tǒng)的人力作業(yè)更快速。部分安裝了自動(dòng)駕駛儀的多旋翼無(wú)人機(jī)，甚至可以在計(jì)算機(jī)中預(yù)設(shè)好農(nóng)田范圍，然后按照“之”字形路線在農(nóng)田內(nèi)實(shí)施自動(dòng)作業(yè)。目前市面上的多旋翼無(wú)人機(jī)多采用鋰電池，滿載情況下飛行時(shí)間一般在10-15分鐘左右。

農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)在進(jìn)行農(nóng)藥噴灑時(shí)的優(yōu)勢(shì)與其自身的飛行原理有關(guān)。由于其飛行時(shí)旋翼吹出的氣流會(huì)向下方、側(cè)方流動(dòng)，因此下方噴撒出的霧化農(nóng)藥會(huì)在其作用下二次霧化，使藥液的顆粒更小、更利于植物吸收。此外，農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)飛行時(shí)，旋翼的風(fēng)力很大，可將噴灑的農(nóng)藥壓向地面，經(jīng)地面反彈后藥液會(huì)均勻地附著于農(nóng)作物葉片背面。這是多旋翼無(wú)人機(jī)和人力噴灑農(nóng)藥所無(wú)法做到的。同級(jí)別下，農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)載荷一般會(huì)大于多旋翼無(wú)人機(jī)，每個(gè)起落的裝藥量更多，相同作業(yè)時(shí)間內(nèi)農(nóng)藥的噴灑面積也更大。目前市面上的農(nóng)用無(wú)人直升機(jī)多是在模型直升機(jī)或無(wú)人直升機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。

二、經(jīng)銷商服務(wù)

目前，市面上的多旋翼無(wú)人機(jī)售價(jià)主要根據(jù)其是否帶自動(dòng)駕駛儀或其他裝備而定，普遍在10-20萬(wàn)。相比之下，無(wú)人直升機(jī)會(huì)比相同載荷的多旋翼無(wú)人機(jī)價(jià)格貴20%-50%。我國(guó)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的銷售商一般也是研發(fā)者和制造商。因無(wú)人機(jī)價(jià)格昂貴，并非所有用戶都能買(mǎi)得起， 所以廠商不僅直接銷售無(wú)人機(jī)，也提供農(nóng)用作業(yè)的相關(guān)服務(wù)。

針對(duì)擁有大面積農(nóng)田的用戶，經(jīng)銷商更傾向于向其出售無(wú)人機(jī)并通過(guò)培訓(xùn)使其自己操縱進(jìn)行作業(yè)。這樣做的好處有兩點(diǎn)：

1.在大型耕種地區(qū)，以往的傳統(tǒng)耕種過(guò)程中，因用戶不可能對(duì)每一塊作物的狀況都了如指掌，故只能對(duì)農(nóng)田采取統(tǒng)一的種植和作業(yè)方式。這就可能導(dǎo)致一些農(nóng)田噴灑的農(nóng)藥過(guò)量，作物發(fā)育遲緩，而另一些農(nóng)田的噴藥量不足，蟲(chóng)害增多使作物死亡。而使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行作物監(jiān)測(cè)和農(nóng)藥噴灑，可針對(duì)作物健康狀況不同，決定藥量多少，不僅增加了農(nóng)藥的使用效率也降低了成本。

2.一架農(nóng)用無(wú)人機(jī)的正常使用壽命在5年以上，從長(zhǎng)遠(yuǎn)使用來(lái)看，購(gòu)買(mǎi)無(wú)人機(jī)的成本會(huì)更低。

對(duì)于那些一年僅需噴灑農(nóng)藥1-2次、每次持續(xù)3-4天、農(nóng)田面積在數(shù)百畝以下的中小型用戶來(lái)說(shuō)，更需要包括監(jiān)測(cè)和植保的一整套服務(wù)。經(jīng)銷商或代理商可采用承包制的方式提供相應(yīng)的服務(wù)，一畝地的噴灑價(jià)格一般在10-20元錢(qián)不等。這樣用戶既無(wú)需花費(fèi)少則1個(gè)月多則數(shù)個(gè)月的培訓(xùn)時(shí)間，也不用負(fù)擔(dān)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的日常維護(hù)及保養(yǎng)費(fèi)用，大大降低了使用成本。

三、用戶的擔(dān)憂

雖然我國(guó)一直在大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，但無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的應(yīng)用還屬新型產(chǎn)業(yè)，僅在我國(guó)西部、南部地區(qū)的農(nóng)田進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)性應(yīng)用，很多用戶從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)無(wú)人機(jī)。面對(duì)這種新型農(nóng)用器械，很多人既抱有極大的興趣，也有很多擔(dān)心，主要表現(xiàn)在：

1.農(nóng)用無(wú)人機(jī)的可靠性。傳統(tǒng)的人力耕種會(huì)受到天氣、地形等因素的影響，那么無(wú)人機(jī)在面對(duì)刮風(fēng)、雷雨等惡劣天氣時(shí)的可靠性如何尤其令人關(guān)注。很多用戶在咨詢時(shí)都會(huì)問(wèn)到同一個(gè)問(wèn)題：無(wú)人機(jī)是否容易壞？因?yàn)檗r(nóng)業(yè)耕種非常注重時(shí)效性，所以早幾天或晚幾天噴灑農(nóng)藥都可能無(wú)法達(dá)到效果。如果無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障而耽誤農(nóng)藥噴灑，將造成巨大的損失。

2.農(nóng)用無(wú)人機(jī)的安全性。我國(guó)的農(nóng)業(yè)耕地南北差異極大。南方多是高低起伏的丘陵地帶或梯田，有些農(nóng)田周圍緊挨著居住區(qū)，有些農(nóng)田之中還立有電線桿等障礙物。在如此復(fù)雜的地形下操作，無(wú)論是對(duì)操縱手還是無(wú)人機(jī)本身都是一種考驗(yàn)。無(wú)人機(jī)的安全保障功能是否齊全，成為用戶非常關(guān)心的問(wèn)題。

3.農(nóng)用無(wú)人機(jī)操縱的便利性。從沒(méi)接觸過(guò)無(wú)人機(jī)的用戶對(duì)于農(nóng)用無(wú)人機(jī)的要求不僅是能又快又好地完成任務(wù)，更需要農(nóng)用無(wú)人機(jī)具有簡(jiǎn)單易用的操作方式，最好是能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)農(nóng)藥噴灑或授粉，將人為操縱過(guò)程簡(jiǎn)化到只需控制無(wú)人機(jī)起飛和降落，以便進(jìn)一步降低人工成本。

如何解決或化解上述這些擔(dān)憂，都是無(wú)人機(jī)制造商或服務(wù)商面臨的重大課題。

四、未來(lái)發(fā)展前景

一些發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度極高，很多作業(yè)過(guò)程均由機(jī)器完成。近年來(lái)，我國(guó)也一直大力推動(dòng)現(xiàn)代化耕種模式的發(fā)展。在政策方面，國(guó)內(nèi)各地區(qū)已出臺(tái)了新型農(nóng)耕器具的相關(guān)補(bǔ)貼政策，每臺(tái)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的補(bǔ)貼價(jià)格從幾千到幾萬(wàn)元不等。同時(shí)，已有保險(xiǎn)公司專門(mén)針對(duì)農(nóng)用無(wú)人機(jī)推出了相關(guān)業(yè)務(wù)，投保還可享受最高50%的保險(xiǎn)補(bǔ)貼。如某地區(qū)耕地面積500畝，保費(fèi)為6元錢(qián)/畝，最高補(bǔ)貼可達(dá)3元錢(qián)/畝，農(nóng)民只需繳納3元錢(qián)/畝即可享有保險(xiǎn)，降低了使用成本。某些經(jīng)銷商還與地方政府合作，進(jìn)一步降低農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)農(nóng)用無(wú)人機(jī)的價(jià)格。此外，無(wú)論是之前設(shè)計(jì)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的新興科技公司，還是農(nóng)用機(jī)械制造領(lǐng)域的老牌廠商，已有越來(lái)越多的商家進(jìn)入到農(nóng)用無(wú)人機(jī)領(lǐng)域。在各方面的大力投入下，農(nóng)用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)將進(jìn)入快速發(fā)展期。

另一方面，目前農(nóng)用無(wú)人機(jī)的使用依然有局限性。首先，其使用的便利程度不夠，性價(jià)比較高的農(nóng)用無(wú)人機(jī)還需要人來(lái)操縱，在作業(yè)時(shí)勢(shì)必受到操縱技術(shù)等因素的制約。從技術(shù)角度看，即使是安裝了自動(dòng)駕駛儀的無(wú)人機(jī)，在使用時(shí)也無(wú)法做到真正的自動(dòng)化。由于農(nóng)用無(wú)人機(jī)整個(gè)定位過(guò)程較為復(fù)雜，因此需要人為使用GPS定位桿在田地四周確立飛行路徑。如果是北方的大面積農(nóng)田，數(shù)千千米的邊界范圍定位會(huì)大大增加人力成本。而面對(duì)南方復(fù)雜的地形，設(shè)置無(wú)人機(jī)行駛路線時(shí)更需特別小心，使用者必須具備一定的計(jì)算機(jī)、地理等方面的專業(yè)知識(shí)。

綜合此次展會(huì)來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)今農(nóng)用無(wú)人機(jī)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，既有國(guó)家支持，又有市場(chǎng)的自發(fā)推動(dòng)。因此在未來(lái)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，無(wú)人機(jī)必將占據(jù)越來(lái)越重要的位置。