植保无人机行业现状和发展建议

植保无人机行业现状和发展建议

顾 伟1，2，薛新宇1，2，杨 林2

【摘 要】 植保无人机近年来发展迅速，推动了我国农业现代化进程，已成为农机行业的一个热点。详细分析了我国植保无人机行业现状，并从不同方面提出了现阶段行业发展建议。

【期刊名称】《农业工程》

【年(卷),期】2019(009)010

【总页数】6

【关键词】 植保；无人机；现状；发展建议

修回日期：2019-09-17

基金项目：国家重点研发计划项目“农用航空作业关键技术研究与装备研发”(项目编号：2017YFD0701000)

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0 引言

植保无人机近年来在我国病虫害防治作业中的地位越来越突出。植保无人机作业相对于地面施药作业，具有高效、机动性强的优势和超强的地形适用能力，其作业效率是背负式弥雾机的20倍以上，特别适应大面积、突发性农业病虫草害防治的需求。

2018年，植保无人机进入规模化应用阶段，市场保有量、作业量和驾驶员人数较2017年均有大幅提升，用户对飞防作业的认可度不断提高。通过近年来良好的市场竞争，我国植保无人机无论在产品种类、数量还是技术，尤其智能化控制技术方面均突飞猛进，已经达到国际领先地位。但是植保无人机的运行管理、驾驶员管理以及作业质量等方面，仍然有较大的提升空间。

1 行业发展现状

1.1市场规模快速扩大

根据全国农业技术推广服务中心不完全统计，2018年我国植保无人机市场保有量约3.1万架，年作业面积约1 800万hm2·次，根据中国农业机械化协会农用航空分会调研部分会员企业后估计，2018年全国年作业面积已达到2 000万hm2·次，其中黑龙江、新疆和江苏作业面积位列全国前3位。而在2017年市场保有量约1.4万架，年作业面积约667万hm2·次，近年来我国植保无人机市场规模呈跨越式发展。经测算，早在2016年，我国植保无人机市场保有量就已超过日本，位居世界第一位，2017年，年作业面积也超过日本，位居世界第一位[1-3]。同时，我国植保无人机产品类型多样化，主要应用的有电动多旋翼无人机、电动无人直升机和油动无人直升机，如图1所示，其中电动多旋翼无人机最受市场欢迎。

我国最初研发植保无人机的目的，是为了解决水田以及丘陵等复杂地形农田打药难的问题。但从现在的作业情况来看，作业对象已从最初的水稻，延伸至小麦、玉米和棉花等多种作物。植保无人机高效低成本的优点已经被农户广泛接受，飞防作业方式已经逐渐代替了传统植保作业方式。目前，我国农村劳动力短缺问题日益突出，植保无人机的大规模应用，有效弥补了农村劳动力老化和不足的问题，无人机飞防作业已经成为重要的植保手段。

1.2驾驶员培训同步发展

根据中国农业机械化协会农用航空分会调研数据估计，2018年由企业培训合格的植保无人机驾驶员2万余人，历年累积3万人，合格驾驶员人数与植保无人机保有量大致相当。企业培训人次与企业植保无人机销量正相关，仅大疆的“慧飞学院”和极飞的“极飞学院”，2018年合计就培训约1.7万人。

数据显示，对于自主控制型机型，多旋翼机型操控培训最低仅需10 h，单旋翼机型操控培训最低仅需30 h，而早期的手动控制机型操控培训长达300 h以上，理论培训时长大多则在15～30 h。得益于植保无人机智能化程度的提高，培训时长不断降低，有利于植保无人机的大规模推广和安全使用。

中国民航局2018年8月末公布的《民用无人机驾驶员管理规定》(AC-61-FS-2018-20R2)规定：“担任操纵植保无人机系统并负责无人机系统运行和安全的驾驶员，应当持有按本规定颁发的具备V分类等级的驾驶员执照，或经农业农村部等部门规定的由符合资质要求的植保无人机生产企业自主负责的植保无人机操作人员培训考核”。因此，植保无人机生产企业还需经农业农村部等部门认证才算完全符合法规要求，但是目前农业农村部尚未开始培训资质认证。

目前民用无人机驾驶员执照，主要由中国AOPA协会无人机驾驶员训练机构培训、考核，颁发的民用无人机驾驶员合格证依据《民用无人机驾驶员管理规定》转换而来，2018年当年经考核通过颁发民用无人机驾驶员合格证约20 166人，历年累积44 573人，其中多旋翼机型驾驶员占比高达80%以上，现均已全部转换为驾驶员执照[4-5]。

然而，AOPA培训植保无人机驾驶员，可能存在以下问题。一是随着植保无人机智能化程度越来越高，操作越来越傻瓜化，植保作业飞行低空低速，飞行路线为平面“几”字形，操作单一，而AOPA培训课程显得过于精细；二是植保无人机不同企业不同机型间的差别较大，如使用传统遥控器手动操控，比较先进的则使用手机APP操作自主作业，生产企业最了解其产品的特性，能更好地做好培训工作；三是AOPA的培训价格较高，而现在生产企业大多都能提供免费培训，降低使用者负担，即有利于技术推广，也有利于农产品节本。因此目前看来，植保无人机生产企业负责培训考核的方式，更符合植保无人机行业发展需要。

1.3高效云系统管理方式

2017年9月，农业农村部、财政部和中国民航局发布的《关于开展农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作的通知》(农办机〔2017〕10号)提出植保无人机补贴试点企业应“建立有智能化管控平台，能够对其产品的作业飞行实行远程实时监测、安全管控，且该平台已直接或间接接入中国民用航空局无人机云交换系统”。2018年3月，农业农村部、财政部发布的《关于做好2018—2020年农机新产品购置补贴试点工作的通知》(农办机〔2018〕5号)规定仍按上述要求执行。

但是除了行业领先的几大植保无人机生产企业以外，大多数企业并没有能力建设一个功能完备的管控平台，并且不同企业的平台差异很大，企业之间也不愿意互相接入，造成资源浪费，也不利于中小企业成长，而为了符合政策法规要求，他们又不得不接入第三方平台，截止2019年8月，经中国民航局批准的第三方平台(云系统)有10家，如表1所示[6]。

其中极飞云为植保专用云，但是仅接入了极飞的植保无人机。同时，运营企业在实际生产中时常会购买多家产品，各家的平台并不能互通，运营过程中不得不使用多套平台，学习成本高。此外，各级主管部门在实施植保无人机的管理中，也需要统一的监测管理模式和评价标准。因此无论是政府还是企业，都需要一个公共的第三方植保无人机专用管控平台。

因此，为确保植保无人机的规范应用、高效安全使用和信息溯源，自2018年起，在各方支持下，中国农业机械化协会和农业农村部南京农业机械化研究所着手建设了植保无人机监管平台，旨在为各级主管部门提供辖区内所有植保无人机的运营信息，为生产企业提供独立的第三方运维服务，为植保无人机的所有者或运营人提供全面的作业和售后管理服务，为科研团队积累大量的作业数据。

1.4标准逐步完善

由农业农村部南京农业机械化研究所起草的NY/T 3213—2018《植保无人飞机质量评价技术规范》于2018年3月发布。作为我国首个植保无人机行业标准，该项标准的发布实施，引导企业规范植保无人机的生产经营活动，促进植保无人机推广应用，为相关的检测机构提供检测依据，满足三部委联合发布的《关于开展农机购置补贴引导植保无人机规范应用试点工作的通知》中试点产品技术条件检测的需要。标准的全面实施，将大幅提升植保无人机的安全性，淘汰部分不合格产品。

但仅一项行业标准还无法构建完整的标准体系。因此，2018年，中国农业机械化协会组织农业农村部南京农业机械化研究所、华南农业大学、中国农业机械化科学研究院、北大荒通用航空公司、安阳全丰生物科技有限公司、广州极飞科技有限公司、深圳市大疆创新科技有限公司、深圳高科新农技术有限公司、无锡汉和航空技术公司和南京模拟技术研究所等会员单位成立了团体标准工作组。标准从基础、技术、应用和管理4个方面设计，进一步保证植保无人机安全高效作业，共有9项团体标准于2019年7月发布，如表2所示[7]。基础方面包括术语、分类与型号编制规则2项标准；技术方面包括电磁兼容性试验方法、云系统接口数据规范2项标准；应用方面包括作业质量、农药使用规范和安全操作规程3项标准；管理方面包括运营人要求、驾驶员培训要求2项标准。

此外，中国农业技术推广协会、国家农业航空产业技术创新战略联盟和无人机系统标准化协会等全国性社会团体也正在制定或已经发布了一批植保无人机团体标准[8]。团体标准作为行业标准的有效补充，将进一步规范植保无人机运营主体按照标准化的方式组织生产、经营、管理和服务，驱动全行业自主创新，提升植保无人机产业在国内外市场的竞争力。

1.5产品性能提升明显

近年来，由于有高精度定位需求的植保无人机的大量应用，RTK硬件需求量也不断增大，RTK硬件产能不断扩大，价格大幅下降。同时NY/T 3213—2018《植保无人飞机质量评价技术规范》对植保无人机提出了更高的航迹精度要求。因此，越来越多的植保无人机配备了RTK定位功能，实现厘米级精准定位，作业幅宽拼接精度大幅提高，飞防作业质量得到了有效改善，而产品价格却有所下降[9]。

随着植保无人机智能化水平的不断提高，市场自主控制型产品接受度越来越高。部分优秀企业开发的仿地飞行和环境感知避障功能已在高端产品中投入应用。仿地飞行通过超声波、毫米波雷达等方式帮助植保无人机精确控制高度，能随着作物冠层高度的变化始终保持恒定的相对喷雾高度，相对喷雾高度最低可达0.5 m。环境感知避障依靠毫米波雷达、双目视觉和红外等方式感知远处障碍物，并设计有躲避策略，大幅降低了植保无人机发生安全事故的概率，如极飞植保无人机可识别在20 m外，半径>5 cm的障碍物；大疆植保无人机可识别前方15 m处，半径0.5 cm的横拉电线[10]。

同时，随着飞行精度的提高，随速变量施药也已成为标配，基于处方图的变量施药以及基于冠层探测的变量施药也在研发中，使得喷雾均匀性进一步提高[11-12]。近年来，科研院校和部分研发实力较强的企业则对各类植保无人机雾滴输运特征、最佳喷雾参数、飘移沉积特性和田间防治效果等展开了研究与优化，植保无人机防治效果与传统地面机具基本一致[13-21]。

少数龙头企业则开发了一控多机功能，大幅提高作业效率，降低了劳动力需求。而可靠性设计在企业的研发环节中，也愈发被看重，全行业产品安全性和寿命均大幅提高。

1.6飞防药剂研发逐步加快

目前市场上销售的农药剂型多数为可湿性粉剂、悬浮剂和分散粒剂等，是传统地面喷雾设备所用，用于无人机飞防作业，常引发喷头堵塞、作物药害等现象。常规农药制剂一般需稀释200倍使用，而飞防药剂只稀释2～5倍，甚至不稀释。飞防药剂的缺乏一直影响植保无人机的推广应用。

在日本，飞防专用药剂登记已有266种，占所有登记农药品种的6.2%；在韩国，飞防专用药剂登记已有110种，占所有登记农药品种的3.6%[22-23]。在我国，目前登记的农药品种总量大约有4万余种，而适用于植保无人机飞防作业的超低容量液剂登记仅有19种(含生产调节剂)，如表3所示，不过在2018年就登记了10种，说明研发力度逐步加快[24]。

除此之外，飞防助剂的研制也成为国内外公司研发重点。飞防助剂主要用于提高药剂的抗飘移和抗蒸发性能。使用常规药剂进行飞防作业大多依靠添加助剂改善药剂理化特性，试验证明，添加助剂后雾滴沉积效果改善明显[25-26]。

2 行业发展建议

2018年以来，植保无人机行业发展势头良好，产品保有量、作业量和驾驶员培训人次急剧提升，产品智能化水平和作业质量明显提高，飞防药剂研发逐渐加快，植保无人机市场接受度越来越高。未来，植保无人机相关产业将继续放量增长，为进一步提升植保无人机行业竞争力，提出以下建议。

2.1驾驶员培训方面

行业主管部门应加快植保无人机驾驶员相关的法规政策制定，规范植保无人机驾驶员资质要求，制定培训流程和培训机构资质认定方法，强化植保知识培训，提升驾驶员素质，进一步促进驾驶员执业合法化。

2.2无人机管理方面

行业主管部门协同协会、企业应强化行业管理能力，将植保无人机纳入统一的云系统，便于各方管理，保障植保无人机安全运行，了解飞防作业情况，掌握行业发展动态；提高用户管理效率，降低使用成本。

2.3标准制修订方面

行业主管部门、协会应始终关注行业发展动态，对行业急需标准进行制修订立项。各社会团体之间，应加强交流，减少重复性团体标准的制定，建议联合建立团体标准体系，分工制定团体标准。

2.4无人机产品研发方面

制造企业和科研机构应进一步提升植保无人机智能化水平，降低操控难度，同时进行作业质量和防效研究，从而改善植保无人机安全性和高效性。

2.5药剂研发方面

药剂企业和科研机构应加强飞防专用药剂的研发力度，加快超低容量液剂的检定登记流程；开展常用常规药剂和助剂的筛选工作，指导现阶段飞防作业中的药剂合理施用。

3 结束语

植保无人机行业发展势头良好，2018年进入规模化应用阶段，产品保有量、作业量和驾驶员培训人次都快速提升，行业管理和标准制定也步入正轨，产品智能化水平和作业质量明显提高，飞防药剂研发也逐渐加快。科学发展植保无人机，提高航空喷药质量，对减轻从业者劳动强度，减少农药污染，从而为保障国家粮食安全和实现农业现代化都有重要意义。

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【文献来源】https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_agricultural-engineering_thesis/0201273566840.html

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e50eba5bbed126fff705cc1755270722192e59ab.html