农用无人机，现代农业的助航者

文/阮晓东

农用无人机，现代农业的助航者

文/阮晓东

在悄无声息地改变着农业的生产作业方式的同时，农用无人机将引领现代农业的智能化发展

随着全球信息通信技术和智能控制技术的快速发展，无人机在许多发达国家和新兴经济体都取得了突破进展，并在很多领域表现出巨大的应用前景，尤其是在农业领域。2015年发布的中央一号文件强调，强化农业科技创新驱动作用，突破智能农业的发展局限。由于智能农业的发展需要精准化的数据驱动和集约化的作业模式，而无人机在农业数据监测、信息采集、植保作业等方面具有突出的优势，多以无人机可以为农业现代化的推进提供强大的助力。可以预见的是，在悄无声息地改变着农业的生产作业方式的同时，农用无人机将引领现代农业的智能化发展之路。

农用无人机优势突出

没有驾驶舱，但安装有自驾仪和飞行姿态控制仪，没有灵巧的机动性能，但是有突出的稳定性和简约的结构设计，这就是农用无人机，无人机领域的一个小家族。近来，农用无人机真可谓大放异彩，吸引了了众多人的眼球，因为国际无人机系统协会的一份研究报告显示，在美国，无人机将在2015年正式开始商业化评估，其中无人机商业化的第一个十年当中将创造经济效益820亿美元，而其中农用无人机创造的经济效益会占到750亿美元。

农用无人机真的有那么强悍吗？在以往我们接触的领域中，无人机在民用领域的应用主要是在航空摄影，地面灾害评估，航空测绘，交通监视，消防人工增雨等方面，将无人机引入到农业生产中，究竟可以起到多大的作用呢？

让我们用相关数据来说话。无人机可用在农业生产中的地方实在是太多了，但主要体现在农作物的播种（授粉）、洒药、施肥，以及对农作物长势和病虫害进行监测等方面。

有了农用无人机，就可以大幅提升农业现代化水平与生产效率。

如利用无人机喷洒农药，可以将农民从繁重的植保劳动中解放出来，而且效果更佳。与纯手工喷洒相比，无人机喷洒效率提升近30倍，无人机洒药平均每亩仅需2分钟，每天可300亩，而人工每人每天仅能完成10亩。据统计，美国平均每个农民可耕种面积为100至200公顷，合1500亩到3000亩（有报道称美国最为现代化的农场可以实现一个农民耕作3000英亩，约合1.8万亩），相当于国内水平的3至6倍。

将无人机引入到农业生产中还可以大量节约资源，利于环境保护。还是以喷洒农药来说，无人机喷洒农药使用的是低量喷雾技术，不但可以节省20-40%的农药，重要的是相比人工操作，无人机还可节省90%的水，对我国这样一个缺水国家又是何等重要。由此带来的食品安全和环境保护效益也不可忽视，因为随着虫害抗药性的增强，农药的毒性也在与时俱进，而减少用药量无疑有利于食品安全，也利于水土保护。

此外通过无人机进行航拍测绘作业，可以极其廉价的方式收集到大量有效数据，监控作物长势或预估产量，同时这些数据也可作为进一步调整农业生产管理措施的依据。

综合来看，农用无人机具有作业效益高、速度快、防治范围广、操作安全性能稳定等优点，能大幅降低农业作业对人力在数量和劳动强度上的要求。而且无人机不受农作物长势及地理环境的限制，可有效应对农作物生长过程中人力以及施药(肥)等作业机械无法工作等情况，如在我国南方丘陵山地地区，耕作区域地形崎岖，土壤湿重且黏性大，普通机械很难下地作业，而无人机则可以在不损坏农作物及土壤物理结构的条件下省时省力地完成作业，很好地解决这一难题。

近日发布的中央一号文件强调，强化农业科技创新驱动作用，要在智能农业等领域取得突破。智能农业的发展需要精准化的数据驱动，而无人机在农作物数据监测和信息采集方面具有其他技术无可比拟的优势。2014年中央一号文件提出要“加强农用航空建设”，农用无人机产业发展政策环境良好。

我国是一个农业大国，发展安全节约高效的精准农业是农业现代化的重要标志，也是我国农业发展的一个目标。无人机在精准农业发展中具有非常重要的应用价值，因此将成为当前我国现代化农业发展中的迫切需求。

农业是无人机商业化的真正突破口

无论是中国还是美国，未来民用无人机最大的领域都一样，那就是农业和物流领域。但相比物流领域，农业所遇到的障碍要小得多。这其中并不是由于技术问题，而是无人机在物流领域中的应用需要较多的立法准入条件，以及需要通航政策的进一步放开，因为这涉及到空域的安全问题。

目前美国的无人机物流必须在 FAA（美国联邦航空管理局，Federal Aviation Administration） 登记，禁止其在人群上空飞行。无人机的时速被限制在 160 公里之内，最高只能在 500 英尺（约 152 米）海拔高度飞行，飞行时能见度必须超过 5 公里。而在中国，对无人机物流还没有具体规定出台，所以现在还处于禁止状态（虽然淘宝网曾经试探性地将货品通过圆通公司提供的无人机进行快递递送服务，但是在2015年2月国家空管委就淘宝网在北京送快递事件进行调查说明，并明确无人机相关单位责任，北京空军认为淘宝无人机快递不符合现在对无人机飞行航空管制规定的要求。）。

表1 ： 农业无人机结构种类

业内专家认为，面对种种障碍，农业才是无人机商业化的真正突破口，农业市场对无人机的“刚需”主要有以下理由：

首先，农业作业区往往处于偏远郊区，地广人稀，视野开阔，也不会对法律以及监管政策造成冲击；而且国内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发生冲突；其次是农业市场也足够大。国内无人机市场潜力非常大，市场可容纳15万架植保无人机，年服务总值预计在450亿元。

在美国，将农业视作美国无人机商业化的第一个突破口是经过了风险和回报比对所得出的结论。

美国无人机行业专家表示，从控制风险的角度来看，农田远离市区，地广人稀，视野开阔，完全可以符合监管部门要求的飞行距离不能过高，不能造成交通事故以及必在操作者视野范围之内的安全性要求。而且美国农田基本属于“私人用地”，这样就避免和公共利益发生冲突，也处在可商业、可私用的灰色地带。这都是农用无人机更容易获得监管部门批准的原因。

除了风险可控而经济效益巨大之外，农用无人机在其他国家已经开始使用的成功案例也给美国、中国的监管方提供了借鉴。美国农业部发展专家卡尼 (R.J. Karney) 就在美国国会呼吁，日本和澳大利亚从上世纪80年代开始就在使用农业无人机，美国应该赶紧立法迎头赶上。而《经济学人》的报告显示，在已经可以使用农用无人机的法国，每公顷的农田因此增加收入约62美元。

目前，农用无人机在美国、日本、西欧等地使用已非常普及。日本是无人机农业应用领域中的佼佼者，从1990年推出世界上第一架用于喷洒农药的无人机到现在，每年有超过2000台雅马哈生产的直升机被用来给大约1517万亩稻田喷洒农药，给该国农业植保带来了很大的便利。

农用无人机在中国的市场机会窗口则在2014年快速打开。

2014年中央一号文件首次提出加强农用航空建设。什么是农用航空？就是与农业作业相关的航空设备和服务。我国的农业植保仍以手动为主，既危险又低效。我国每年农药中毒人数有10万之众，致死率约20%。农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计。所以在以“规模化、集约化”为特征的中国现代农业对农用飞机提出了迫切需求；同时，中国“十二五”期间设立的农业航空补贴项目进一步扩大了农用航空市场。

目前我国已经有多个省市开始对农用无人机进行补贴，比如在2014年，河南省首次将农用航空器列入农机购置补贴范围，并实行累加补贴。农民或农民专业合作组织购置农用无人机，将享受到1/3省财政专项资金补贴和1/3农机购置补贴。农民或者合作社购买一架市场价卖18万的农用无人机，只需6万块钱就能买到。

湖南省也将农用无人机列入农机购置补贴范围。湖南的另一有益经验是在没有国家标准的情况下，2013年湖南出台了《超低空遥控飞行植保机》地方标准，为农用无人机的生产和使用提供了规范，农用无人机作业面积也迅速增长。

此外，行业的突破还在于在科技部中国农村技术开发中心、中国工程院农业学部、中国农机化协会等单位的协助下，我国农用航空产业技术创新联盟在2013年成立了，目前罗锡文院士担任理事长，联盟由积极投身于农业航空产业技术进步，从事相关技术与产品的研究、开发、生产、制造、服务的企业，科研单位和大专院校，以及农业航空市场管理，产品检测鉴定及技术推广等相关机构自愿组成。该平台为我国农用无人机长足发展提供了组织保证和技术交流平台，。

谁会挖到农用无人机的第一桶金

我国是农业大国，随着经济社会的快速发展和农业现代化的加快推进，以“高效精准”为特征的农用航空产业受到社会的广泛关注。农用航空在农情信息采集、植保机械化、农业特种作业等方面得到广大用户的认可，市场潜力巨大。

我国耕地面积超1.2亿平方公里，目前，中国18亿亩耕地红线，适合飞防植保的约为15亿亩。预测2015年土地承包经营权试点覆盖面积达到5亿亩，另农垦系统有约9180万亩耕地。以每年喷洒5次，每平方公里作业价格150元为例，农用无人机一年的理论作业收入接近千亿元。专家预计，到2015年，农用航空器国内总需求量将超过2000台，至2020年不低于5000台。那么，究竟谁会挖到农用无人机产业的第一桶金呢？

应该说，农用无人机生产领域的重点企业，是该产业的第一梯队，也掌握着对该行业的重要影响力。

目前农用无人机的重点生产企业有40多家，如荆门航空、西安飞行自动化控制研究所、贵州飞机、安阳全丰、无锡汉和、中航天宇、珠海银通、山东新晨、高科新农、韦德沃德等农用飞机整机企业、通航作业公司等业内领军企业。

比如“无锡汉和”等企业在引进国外微小型无人机型的基础上，开发了电动航拍系列和农业植保系列无人机型，目前已基本定型，任务载荷在10、15、20KG,产品已经进入小批量生产。此类无人机由于受机体和载质量限制，田间作业时无法完全实现自动驾驶而采用了半自驾的方式，经济性较好。汉和旗下的核心产品CD-15农用植保小型无人驾驶直升机，使用普通汽油为燃料，每次装药量为15公斤，喷洒时间12～15分钟，可以喷洒20～30亩地，集成有各种传感器在飞行时可保障飞行系统安全容易操作；拥有喷洒轨迹显示与信息化管理系统，对喷洒轨迹与喷洒面积进行远程记录、计算、管理与结算。产品可广泛应用于农药喷洒、作物授粉、农业测绘、病虫害监测等领域。该产品已出口至美国、俄罗斯、南美等国家。

位于重庆的金泰航空也是该领域的佼佼者。金泰航空工业以高尖端微型涡轮喷气发动机、共轴直升机和多轴无人飞行器为核心技术，在无人航空器制造领域，金泰航空工业相继开发并制造出具有多项国内外领先且独立知识产权的无人航空产品。金泰航空推出的农用无人机产品单价在40万～65万元。据悉，在此前的一次农业机械展览上，来自山东、新疆等地的买家就订购了金泰航空生产的农用无人机100多架。

另外，我国200多家航模企业中也已经有很多介入到农用无人机的生产。此类无人机多以电池提供动力，载质量在10KG以内，在国内已具备大批量生产能力，其优点是轻便，灵活，能效高、起降方便，价格低，缺点是载质量低，续航时间短，但也具备了一定的价格优势。

在科研方面，我国目前以浙江大学，农业部南京农业机械化研究所，华南农业大学，等单位为代表开展了航空施药技术，GPS自动导航技术，农用无人机平台技术，航空施药污染评价技术，低空遥感平台等技术的研究，并取得了多项技术成果，包括无人驾驶自动导航低空施药技术，低量低飘移施药技术研究在高精度GPS的无人驾驶自动导航低空施药技术研究方面取得突破性进展，精确的航路规划解决了航空喷雾作业喷幅的精确对接，提高作业质量。同时以解放军总参六十所、沈阳自动化所等单位为代表的无人机生产企业，研究开发了一批具有较高自主水平，能够在空中自主飞行，或进行远程引导，并执行任务的旋翼无人飞行器 。由于受到技术、市场等因素限制，此类无人机没有形成大批量生产，很多还处于样机阶段。

联合助推农用无人机进入新时代

近几年国内农用无人机发展迅猛，从业企业数量激增，包括国营企业、民营企业、大型企业和小型企业。农用无人机的应用也从喷药、播种、施肥、数据收集向着更广泛的领域发掘，目前农用无人机示范应用越来越多，形势喜人。2014年中央一号文件首次提出加强农用航空建设，为农用无人机提供了更大的机遇。然而，农用无人机在我国还属于新生事物，发展中难免会遇到一些问题。

其中之一是产品标准还没有出台，包括质量标准、作业规范、效果评价规范等基本还处于空白状态。这种标准的空白一方面是由于我国农用无人机的技术落后和企业实力不强造成的，比如在无人机的续航能力方面，我国的农用无人机普遍表现为无法满足长时间、高强度的农事生产需要。一般的无人机续航能力在半小时左右，作业时需要频繁更换电池，这使得其使用效率大打折扣。只有续航能力提高到2～3小时以上，才能体现出其效率优势，大范围推广应用。

所以，未来需要明确产品质量鉴定与监管部门，尽早制定我国农用无人机产品设计、生产、制造的技术标准，建立产品质量检测标准与质量管理体系；研究制定农业植保无人机飞行作业管理规范与标准，农业植保无人机飞行作业操作人员岗位培训与资质认证体系，实现持证上岗；研究制定无人机航空植保作业质量、防治效果评价和环境风险评估标准规范，促进无人机航空植保产业的高质量、高效益和安全可控发展。

其次是相应的政策法规还比较缺乏。

虽然我国相关部门也出台了一系列政策，旨在逐步放开1000m以下的低空空域，以鼓励和支持我国农业航空的发展。到目前为止，在国家层面尚未有促进农业无人机航空产业发展的行业政策，也没有对无人机进行采购或者能耗补贴的扶持政策。目前只有安徽、河南的几个省出台的补贴政策，类似于农用无人机这种贵重农机购置，补贴政策已成为左右农机市场的决定性因素，补贴政策实施的力度、执行的好坏直接影响着市场的动态和产业的发展。目前因飞机价格、维护、使用成本高，农用航空器材的推广受到很大限制。应加快对通过质量检测鉴定飞机和航空植保装备的农机补贴进度。

另外，目前对农用无人机的管理处于模糊地带。将农用无人机的管理体制参照目前的民用航空管理办法，明显不合时宜。因为这种超低空，超短距的飞行方式，是无须用原有的民用航空管理办法进行制约的。所以目前无人机航空作业的管理置于真空地带，如果不及时出台管理规范，将可能导致一系列相关社会、法律问题的出现。

最后则是农用无人机社会化配套服务体系还不健全。

农用无人机在农业生产，尤其是在农业植保方面起着非常重要的作用。虽然目前我国的农用无人机市场正在飞速增长，但是与其配套的形式多样的社会化服务体系尚不健全，中介、培训、维修、保险、租赁等还未实现规模化经营，少数从事相关服务的企业也因承受不了巨大的成本支出，而无法实现规模化、市场化。

我国目前亟需要建立确定安全监管机构，以健全航空植保准入和运行的安全监管法规体系，定期对农用无人机及航空植保装备进行资格检查，对训练学习和机具操作人员资质进行定期审核，对参加作业人员进行安全教育并签字，做到防患于未然，确保航空植保作业顺利进行。

针对上述问题，为确保我国农用无人机产业的健康发展，我国应进一步加强农用无人机作业的软硬件环境建设，切实提高农用无人机作业的适应性。在合适的条件下，针对农用无人机行业加强立法，出台有针对性的政策法规，以强化管理和规范。只有在各方的共同努力下，我国农用无人机产业才能优化内外部环境，带动我国农业的现代化进程步入一个崭新的时代。