植保无人机市场可行性报告

农业植保无人机农业植保无人机 市 场 可 研 报 告 一 项目立项的必要性及需求分析 3 1 立项的必要性 3 1 1 符合 纲要 所确定的重点领域 4 1 2 是突发性大面积病虫害防控的有力手段 4 1 3 是我国土地经营模式的必然选择 5 2 需求分析 6 2 1 农业劳动力短缺的必然需求 6 2 2 病虫害专业化防治的必然需求 7 2 3 施药装备市场竞争力的需求 7 2 4 农业可持续发展的必然需求 8 3 项目实施产生的重大经济 社会效益 9 3 1 经济效益分析 9 3 2 社会效益分析 二 项目目标及主要任务 10 1 战略目标 10 2 具体任务指标 10 3 项目研究开发的重点 11 3 1 航空施药安全性评估 11 3 2 精准施药控制系统研究 11 3 3 航路规划与自动导航系统研究 11 3 4 无人驾驶轻型农用直升机平台 12 3 5 无人机平台傻瓜化操控研究改造 12 3 6 新型航空施药药剂研究 13 三 相关领域国内外技术现状 发展趋势及国内现有工作基础 13 1 国内外技术发展趋势与现状 专利等知识产权及相关技术标准情况分析 13 1 1 国外农业航空现状及趋势 13 1 1 1 航空施药与服务体系是农业生产的重要组成 14 1 1 2 农业航空呈现不同的发展模式 14 1 1 3 具有完善的航空施药技术装备与服务体系 16 1 2 国内农业航空现状及趋势 16 2 国内现有工作基础 四 技术 经济效益 推广应用及产业化前景 18 1 技术效益分析 18 2 经济效益分析 18 2 1 作业经济效益分析 18 2 2 节省农药经济效益分析 19 2 3 企业生产销售效益分析 19 2 4 新型药剂生产销售效益分析 19 2 5 其他经济效益分析 19 3 社会效益 19 3 1 提升科技装备水平 缓解劳动力短缺矛盾 19 3 2 组建新型服务体系 促进向现代农业转型 20 3 3 提高粮食品质 保证粮食安全 20 4 推广应用及产业化前景 20 5 项目实施的风险分析 21 5 1 市场风险 21 5 2 政策风险 一 植保无人机市场调研报告一 植保无人机市场调研报告 1 项目的必要性项目的必要性 植物保护涉及我国粮食安全 食品安全 生态安全和农业丰产 农民丰收 在我国农业生产中起着举足轻重的作用 我国能以不到 世界 10 的耕地 解决了世界 22 人口的粮食问题 机械化防治发 挥了极其重要的作用 2010 年 全国农作物病虫害发生 48 亿次 防治 55 亿次 为国家挽回 9460 万吨粮食 棉花损失 165 万吨 油 料损失 336 万吨 为国家粮食安全和农业生产稳定发展做出巨大贡 献 虽然高效机械化防治技术得到了较快发展 但是 对于占全国 粮食种植面积 60 以上的水田 玉米等高秆作物 由于其特殊种植 模式和作物特性 使得地面机具无法下田 长期以来 水田和高秆 作物的病虫害防治只能依赖手动喷雾器和背负式喷雾机进行 在全 球气候变暖的今天 突发性大面积病虫害频繁爆发 现有植保机具 早已无法满足防治需求 每年给国家造成巨大的粮食损失 装备落 后 作业效率低 致使农药喷洒成为我国粮生产过程中劳动强度最 高 作业次数最多 劳动力消耗量最大的环节 随着我国城镇 化步伐加快 大量的农村劳动力转移到城市 同时伴随人口老龄化 问题 农业劳动力的日益短缺 劳动力成本不断攀升 农作物病虫 害防治已成为目前制约我国主要粮食生产的主要瓶颈 由于我国土地资源不足 东北平原 西北 华北平原大规模土 地资源仅占耕地面积 30 左右 而占总种植面积 60 以上的小规模 种植模式 大型地面施药机具难以适应其病虫害防治要求 由于需 要专用的农业航空专用机场和跑道 在丘陵山区 家庭式的种植模 式下难以发挥固定翼飞机施药的优势 因此开展农用轻型无人机施 药技术装备与服务体系研究具有十分重要的意义 1 1 符合符合 纲要纲要 所确定的重点领域所确定的重点领域 本项目研究内容符合 国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006 2020 年 重点支持方向 符合 全国新增千亿斤粮食 生产能力规划 和 粮食丰产工程 的要求 符合中央一号文件 加快 推进农业机械化 的要求 符合农业部 关于推进农作物病虫害专业 化防治的意见 精神 符合我国现代农业发展的需求 无人机施药技术装备与服务体系研究是 纲要 农业领域重点 发展方向 符合多功能农业装备与设施优先主题中定位变量作业智 能机械 符合环保型肥料 农药创制和生态农业优先主题中高效安 全的有害生物综合防治技术 符合农业精准作业与信息化优先主题 中精准作业和管理技术系统 贯彻落实中央一号文件关于农业机械 化与现代化的精神 把保障国家粮食安全作为首要任务 把提高土 地产出率 资源利用率 劳动生产率作为主要目标 把农机农艺结 合作为基本要求 促进水田 玉米等高秆作物机械化防治水平 构 建精准 优质 高效 生态 安全的无人机施药技术服务体系 1 2 是突发性大面积病虫害防控的有力手段是突发性大面积病虫害防控的有力手段 随着全球气候变化 突发性大面积的病虫害发生频繁 严重危 害了我国粮食安全和农业生产稳定发展 据国家农业部 2010 年统计 全国农作物病虫害发生 48 亿次 年损失粮食多达 2157 万吨 2012 年突发大面积的玉米黏虫 缺乏专用高效的施药技术装备致使防治 不利 仅这次玉米黏虫发生面积近 5000 万亩 占全国玉米播种面积 的 9 72 其中严重发生面积 650 万亩 占到全国播种面积的 1 26 这类突发性大面积的病虫害已经严重国家粮食安全 破 坏农业可持续发展 无人机施药作业效率高 较常规机具可提高 100 150 倍 而作 业成本 5 8 元 亩 仅为常规作业的 1 2 1 3 高效 低成本的无人 机施药技术为解决了突发性大面积病虫害防控难题提供了全新的技 术与装备 1 3 是我国土地经营模式的必然选择是我国土地经营模式的必然选择 我国规模化的土地资源不足 仅占耕地面积 30 左右 主要集 中在北方东北平原 西北 华北平原 而在南方 有着占总种植面 积 60 以上的小规模种植土地 土地地貌复杂 民房耕地交织 经 营模式以一家一户的联产承包责任制为主 土地的分散经营 小块 经营 使得耕地规模小 田块分散 作物品种布局不一 作物长势 不一 包括固定翼飞机在内的大型施药机具难以适应其病虫害防治 要求 在很大程度上限制了农业机械化实施 无人机施药技术装备 无需专用机场和跑道 灵活轻便 环境适应性强 不受作物长势和 作业田块条件的限制 在应对小区域种植作物的病虫害防治中有着 巨大优势 发展无人机施药技术装备 是解决制约我国南方分散经 营模式下 病虫害机械化防治的瓶颈问题 是我国土地经营模式下 的必然选择 2 需求分析 需求分析 当前 国际经济形势复杂严峻 全球气候变化影响加深 我国 农作物病虫害防治压力加大 农业发展面临的风险和不确定性明显 上升 加快精准高效病虫害防治技术与装备研发 确保农业生产稳 定的任务更加艰巨 开展高效低污染安全的无人机施药技术装备与 服务体系的研究 突破我国水田 玉米等高秆作物机械化瓶颈 以 服务于现代农业发展 对突发性大面积病虫灾害控制 缓解农村劳 动力短缺 促进病虫害专业化防治 提升施药装备市场竞争力 实 现农业生态环境可持续发展的国家战略需求 2 1 农业劳动力短缺的必然需求农业劳动力短缺的必然需求 常规的背负作业方式劳动强度大 作业质量差 易发生中毒事 故 随着我国城镇化步伐加快 大量的农村劳动力转移到城市 同 时伴随人口老龄化问题 导致农业劳动力的日益短缺 劳动力成本 不断攀升 据调查 96 的农民认为施药作业是最繁重的田间劳动 因此 迫切需求开展新型高效无人机施药技术装备替代手动和背负 式药械 缓解农村劳动力短缺 而且随着我国农业现代化的步伐不 断往前推进 要求用现代的物质装备来改造农业 普遍实现了机械 化和自动化以及信息化 科技在农业进步中的作用越来越凸显 推 动农业由粗放型向集约型转变 无人机施药技术与装备作业效率高 劳动力投入少 符合现代 农业发展要求 高效的新型航空施药技术与装备的应用 恰恰体现 了现代农业的要求 真正做到劳动力投入少 解决当前农业生产面 临的困境 施药作业智能化 精量化 高效化 对促进传统农业向 现代农业的转型有着积极意义 2 2 病虫害专业化防治的必然需求病虫害专业化防治的必然需求 现代农业的转型已进入新的发展阶段 正在从千家万户的小农经 济向区域化种植作业转变 急需发展防治农作物病虫害的专业化施 药队伍 如各地出现的 机防队 和 施药专业户 等 但施药专 业户的施药设备多为人力携带的背负喷雾机具 单台施药设备一天 防治面积在 1 20 亩 视操作人员 地块和作物种类而定 机具品 种单一 工作效率低 不能满足不同作物 不同规模的病虫草害防 治快速防治的需求 与现代农业的需求不符 农无人机施药技术是以航空 信息 生物和农业装备为支撑点的 现代农业技术系统 具有作业效率高 突击能力强 机动性好 适 应性强等优点 满足专业化防治对精准 高效施药技术与装备迫切 需求 适于消灭暴发性病虫害 符合 统防统治 理念 对加速手 动药械和小型机动药械的更新换代 促进政策 法规和相关标准的 研究 制定 提升机动施药装备的技术水平具有重大意义 是实现 我国粮食安全 食品安全 环境安全的重大科技选择 也是我国从 传统农业向现代农业转型升级的重要标志 2 3 施药装备市场竞争力的需求施药装备市场竞争力的需求 目前我国农业科技和物质装备水平还不高 农业科技研发和创 新能力不强 技术集成度不高 十五 期间科技进步对农业的贡献 率只有 48 大大低于发达国家 70 80 的平均水平 目前 与国 外发达国家相比 我国植保机械产业的研究基础比较薄弱 植保机 械行业 240 余家生产企业中 多数企业规模小 技术力量缺乏 产 品技术含量较低 缺乏核心竞争力 制约了我国植保机械产业的发展 新型无人机施药技术装备 是在传统植保装备的基础上 集成了超 低空低量施药技术 施药装备平台技术 现代航空技术 GPS 导航 技术 数字信息技术以及现代自动控制技术的高技术产品 对于加 大科技进步对农业的贡献 提高我国植保机械领域的自主创新能力 增强产品核心竞争力和农业抗风险能力具有积极的促进作用 2 4 农业可持续发展的必然需求农业可持续发展的必然需求 我国的农药生产已取得长足发展 但因施药技术和施药设备落 后 各地仍沿用粗放的施药方式 大雾滴大容量喷淋式喷雾等落后 的施药技术和设备盛行 农药有效利用率有的不足 30 每年喷洒 出去农药制剂有 70 80 流失到环境中 不仅浪费大量资源 还 造成环境污染 导致施药人员中毒和农产品农药残留超标等问题 无人机施药采用低容量喷雾技术替代粗放的大容量喷雾技术 采用高精度 GPS 的农用无人机的自动导航技术 实现航空喷雾作业 喷幅的精确对接 极大地提高了我国航空植保作业的质量 可把农 药有效利用率提高到 35 以上 通过本项目的实施 实现农药的减 量 精确 高效 合理的使用 降低农业生态环境污染 提高农产 品品质 符合 建立资源节约型和环境友好型社会 发展循环经济 高效利用资源 保护生态环境 的政策 也符合 减量化 再利用 再循环 的循环经济实际操作原则 是建立资源节约型和环境友好 型可持续农业的技术支撑 3 项目实施产生的重大经济 社会效益项目实施产生的重大经济 社会效益 3 1 经济效益分析经济效益分析 首先 农业航空施药的效率是常规施药机具的 100 倍 作业效 率按 500 亩 天 而且航空施药采用低空低量施药技术 可节约农药 20 每年可产生较大的收益 采用高效航空施药 节约了用水 人工成本 较传统病虫害防 治 采用了新技术 提高了防治效果 使得农产品产量 质量提高 而高效的农业航空施药可以及时防控突发性大面积病虫害 提高病 虫害防治效果 为国家挽回巨大的粮食损失 产生巨大的经济效益 3 2 社会效益分析社会效益分析 农作物病虫害防治是劳动强度最大的田间管理项目 随着我国人口 老龄化 农业劳动力日益短缺 劳动力成本不断攀升与我国现代 农业发展的矛盾将越来越激化 高效的航空施药可以缓解农业施药 作业劳动力短缺与农业发展之间的矛盾 探索规模化 社会化无人机航空病虫害防治的区域经营模式 以及植保 农机等多部门联合的无人机航空病虫害防治技术与装备 推广机制 最终提出包括技术推广 技术指导 规模化应用的无人 机航空施药装备推广使用体系 构建完善的新型服务体系 加速我 国农业向现代化转型 随着航空施药技术的发展 将带动新型药剂产业和航空施药装 备产业的发展 这新型产业符合国家战略发展需求 具有广阔的市 场前景 为国家创造大量的就业岗位 带来巨大的社会效益 二 项目目标及主要任务二 项目目标及主要任务 1 战略目标战略目标 本项目根据国家对经济和社会发展规划中对主要农作物病虫害 专业化统防统治 加快推进农业机械化需求 围绕粮食生产中对高 效施药机械产品的重大需求 针对我国目前施药技术落后 农药有 效利用率低 施药效率低 劳动量消耗巨大 高效施药机械缺乏等 关键问题 开展农业轻型无人机施药技术装备与服务体系研究 突破高效低污染安全航空施药技术 高效稳定的施药搭载平台技术 施药作业过程自动控制技术 精准施药技术等核心技术 切实提高 农药的有效利用率 减少农药使用量 解放劳动力 降低农业生态 环境污染 实现施药的精量化 机械化 自动化和安全化 通过项 目实施 全面提升我国植保技术与装备 特别是航空施药装备的自 主创新能力和国际竞争力 为我国资源节约型 环境友好型的可持 续农业的建设提供必要的技术支撑和保障 2 具体任务指标具体任务指标 1 突破无人驾驶轻型农用直升机平台技术 2 完成无人驾驶轻型农用直升机平台与施药装备 3 完成无人驾驶轻型农用直升机平台 无人机控制系统的高度与 速度误差小于 5 具备自动驾驶与傻瓜式操控功能 4 完成航空施药新型制剂研发 3 项目研究开发的重点项目研究开发的重点 3 1 航空施药安全性评估航空施药安全性评估 农业航空作业相对地面机具作业而言有着更复杂的农药沉积与 飘移规律 从标靶上飘移的农药 不能真正发挥防治病虫草害 的作用 反而会导致浪费农药 降低防治效果 增加防治次数 相 邻地块的敏感作物受损 过量喷药 农药残留超标 空气和水源污 染等一系列后果 对人类 动物和植物产生不良的影响 为降低农 药漂移 针对不同的无人机平台 研究机身下方药液雾滴在气流场 中的运动情况 分析环境因素 温度 风速 风向等 施药量 作 业速度等因子与药液飘移距离 飘移量的复杂关系 评估施药安全 性 制定措施 减少农药对生态的污染 3 2 精准施药控制系统研究精准施药控制系统研究 根据农用轻型无人机航空施药方式与方法 重点研究施药过程 全程自动控制技术 针对我国的无人机平台 研究设计开发新型的 精准施药系统与 GPS 导航系统 实现喷洒精确对接 定点施药 自 动导航 高效自主作业 避免施药过程中重喷漏喷现象 解决施药 操控问题 研究开发新型施药控制系统 使用嵌入式系统技术 完成变量 控制 无线电通讯 信号处理 功率分配等模块化设计 实现施药 装备远程变量控制与工作参数遥测反馈等功能 3 3 航路规划与自动导航系统研究航路规划与自动导航系统研究 使用 C 语言和 MATLAB 语言开发航路规划和实时显示系统 集 GPS 和 GIS 于一体 实现自动规划农田边界 自动规划飞行航路 测算农田面积 实时显示飞行轨迹 定点精准施药功能 3 4 无人驾驶轻型农用直升机平台无人驾驶轻型农用直升机平台 目前我国的农用无人机平台绝大多数是由军工 航拍 测量等 各个领域转换而来 具有高空 高速 长遥控距离的特点 而农业 航空施药作业要求无人机低空 低速 平稳飞行 加之作业周期内 使用频繁 操作人员素质参差不齐 还需要解决无人机耐用性 操 作简易性及经济性的问题 本课题针对目前我国的无人机平台 从 低空稳定性控制 傻瓜化操控 机体动力系统改造 发动机增寿等 方面进行无人机平台的农业适应性研究改造 使之能够更好的应用 于农业植保 无人机超低空飞行 首先 由于地面反弹气流的存在 使得旋 翼下方气流混乱 气压高度计数值波动剧烈 目前我国的无人机平 台 多数存在低空控制盲区 其次 GPS 卫星定位信号也会随着地 面温度 云层变化 气流流动等因素产生整体漂移 本课题拟以消 减地面效应影响 增加低空定位精度为研究目标 对目前我国的无 人机平台做进一步的研究改造 3 5 无人机平台傻瓜化操控研究改造无人机平台傻瓜化操控研究改造 我国的无人机平台标准的遥控器上 装有 2 摇杆 4 微调以及 其他 10 余个按钮 操作人员需要从总距 横滚 俯仰 航向 8 方向 控制姿态调整 人工培训仅无人机操作上就需要经历软件模拟 航模练习 真机操控 3 个阶段 培训周期历时 3 个月 另一方面 我国飞机农业作业人员素质参差不齐 无法在短时间内达到专业人 员水平 因此 本课题针对以上情况 结合无人机的飞行控制系统 与操控界面 研究控制策略与算法改进 开发新型遥控装备 实现 无人机平台的傻瓜化操作 大幅降低操作难度 缩短人员培训时间 提高无人机田间作业的灵活性和工作效率 3 6 新型航空施药药剂研究新型航空施药药剂研究 实验证明 使用普通药液于 5m 高度喷施 在旋翼气流与外部环境 因素综合影响下 10 20 的药剂在空中蒸发弥漫在空气中 严重 影响施药效果 污染生态环境 本课题拟展开农药药剂成分 剂型 添加剂等方面研究 开发多种适用于航空喷洒的超低量农药剂型 三 相关领域国内外技术现状 发展趋三 相关领域国内外技术现状 发展趋 势及国内现有工作基础势及国内现有工作基础 1 国内外技术发展趋势与现状 专利等知识产权及相关技术标国内外技术发展趋势与现状 专利等知识产权及相关技术标 准情况分析准情况分析 1 1 国外农业航空现状及趋势国外农业航空现状及趋势 农业航空发达国家以美国和日本为典型代表 发展状况主要表 现为 农业航空施药作业是农业航空服务最主要的作业项目 农用 航空装备齐全 技术相对成熟 培训服务体系完善 相关规范健全 农业航空作业比重大 1 1 1 航空施药与服务体系是农业生产的重要组成航空施药与服务体系是农业生产的重要组成 美国航空施药作业规范齐全 相关的法律法规健全 航空施药 设备 部件系列完善 能适合不同作业要求 年航空施药面积达 3400 万公顷 占总耕地面积的 25 以上 其中水稻施药作业 100 采用航空作业方式 随着精准农业技术的发展 一些不同类型的精 准农业技术包括全球定位系统 GPS 地理信息系统 GIS 遥感系 统 RS 作物生产专家管理系统和新类型的装备及部件 也逐步 应用于农业航空 这些精准农业技术的应用 提升了美国农业航空 技术水平 必将进一步加大农业航空在其农业领域的应用比重 日本农业耕地面积 470 万公顷 农业航空作业面积 253 万公顷 其中农用无人直升飞机作业面积 96 3 万公顷 占航空作业 38 防 治面积从 1997 年的 20 万公顷增加到 2010 年的 96 3 万公顷 其中 水稻施药作业全部采用无人机施药装备进行防治 近年来麦类 豆 类 萝卜 洋葱 生姜 甘蔗等也逐步采用农用无人机进行病虫害 防治 日本目前用于农业方面的无人机 以 YAMAHA RMAX 系列 为主 每小时 可喷洒农药 7 10 公顷 一架 RMAX 每天可喷洒农药 80 公顷 采用农用无人驾驶轻型直升飞机进行农业生产已成为发展趋势之一 在农药制剂方面 日本有水稻 小麦 玉米作物专用的无人机喷洒 农药制剂 目前在册登记的专用农药已达 150 余种 1 1 2 农业航空呈现不同的发展模式农业航空呈现不同的发展模式 现在世界上通用飞机多达 33 6 万架 每年作业面积近 4000 万 h 我国只占其 1 全世界已有农用飞机 60 多种 其中固定翼飞机 40 多种 旋翼 直升 机 20 多种 共约 3 万余架 其中美国 8000 多架 俄罗斯 1 万多架 加拿大 澳大利亚等国也有数百架 经农 业航空管理的耕地面积达 2 4 亿 hm2 占世界耕地面积 17 其中美 国 俄罗斯 日本 3 国分别达到 1 亿 hm2 7000 万 hm2 180 万 hm2 分别占本国耕地面积的 45 35 和 39 美国地耕地面积广 呈大规模化经营 促进了美国农业航空的 快速发展 使其成为农业航空技术最先进的国家 现拥有农用航空 公司 2000 多家 农用飞机近万架 实际在用的飞机大约为 4000 架 在册的农用飞机驾驶员 2000 多名 飞机大约有 20 多个品种 分为 单翼 双翼和直升飞机 多为有人驾驶机型 飞机的安全性能较高 据美国全国农业航空协会 NAAA 提供的数据 现在农产品生产 中 25 都是采用空中作业完成的 主要是谷物生产和病虫害防 1 1 3 具有完善的航空施药技术装备与服务体系具有完善的航空施药技术装备与服务体系 国外不断完善航空施药技术装备与服务体系 具体表现在 装备量 逐年增长 作业面积不断扩大 装备品种多 科技含量高 服务领 域广 航空作业质量标准详细 而且农业航空相关的法律法规齐全 农业航空是农业发展的重要手段 飞机可以播种 施肥和防虫 等作业 所从事农业航空植保作业的人员必须持证上岗 美国农业 飞机必须符合美国联邦航空局 FAA 137 部的要求 具有完善的 农业航空队伍建设体系 美国约有 1625 家公司从事农业航空作业飞 行 平均每家拥有飞机 2 2 架 雇用飞行员 2 7 人 农业飞机和航空 材料生产厂家有 500 多个 日本目前从事农用无人机培训的学校 仅雅马哈在全国一共有 134 家培训学校 具有完善的作业服务管理制度 日本具有直接负责和从事水稻 等无人机施药作业的组织和个人团体共 1000 多个 农场主只需要支 付服务费 除草 防虫 防病和施肥等都由专门的公司运作 形成 完善作业收费标准 作业服务协调制度 作业服务合同管理制度等 1 2 国内农业航空现状及趋势国内农业航空现状及趋势 我国航空喷洒设备的研究和应用在五十年代就开始了 目前已 有 6 个机种 400 多架飞机在大面积的垦区和农场从事农业航空工作 大多以通用的农业航空喷洒为主 如在大面积的垦区和农场运用国 产的 农业 5 Y5B Y11 等固定翼机型进行农业航空作业 到了九十年代出现了专门为超轻型飞机配套设计的 3WQF 型农药 场和跑道 很难适应于南方丘陵山地地区的小规模种植 而小 规模种植方式是目前我国粮食生产的主要形式 无人机不受起降场 地限制 适应与小规模种的丘陵山区 因此 近些年无人机施药技 术与装备受到国家高度重视 是未来病虫害防治的主要趋势 2 国内现有工作基础国内现有工作基础 近几年来 农作物病虫害机械化防治和突发性大面积病虫害防 控引起了国家主管部门的高度重视 在低空施药技术及规范和无人 机平台技术等方面取得了长足的发展 并且取得了许多重大成果 无人机示范与宣传 促进了无人机施药技术与服务体系不断发展与 完善 科研力量与科研平台不断加强 航空专业喷雾制剂研究已经起步 航空喷雾制剂研究中 经历 了从悬浮剂 微乳剂 水剂到油剂的研究方式转变 有效地抑制了 雾滴在空中降落过程中的水分蒸发损失 已经有两个超低容量制剂 品种在我国登记注册 四 技术 经济效益 推广应用及产业化前景四 技术 经济效益 推广应用及产业化前景 1 技术效益分析 在技术上 通过开展低空低量施药技术 航空施药飘移控制技 术 飘移检测及安全评估研究 创制农业轻型无人机施药技术装备 建立农业航空施药技术服务体系 为水田 高杆作物病虫防治提供 技术支持 提高国家对突发性大面积病虫害防治水平 保障国家粮 食安全 通过项目的实施 填补国内航空静电喷雾技术及装备的缺 陷 降低农药使用量 提高病虫害防治水平 通过航空喷嘴模型 飘移预测模型 航空喷洒质量评估研究 形成我国自主航空施药研 究体系 探索适合我国国情的航空施药技术服务体系 服务于我国 农业现代化 2 经济效益分析 2 1 作业经济效益分析作业经济效益分析 单架油动无人直升飞机使用寿命按 5 年计算 作业效率为 500 亩 天 每年作业 90 天 则单架飞机作业总面积为 5 年 500 亩 天 90 天 225000 亩次 每次施药作业按照均价 6 元 亩计算 则使用 无人机 5 年 可获得作业收入 225000 亩次 6 元 亩 135 0 万元 单架油动无人直升飞机使用寿命按 3 年计算 作业效率为 200 亩 天 每年作业 90 天 则单架飞机作业总面积为 3 年 200 亩 天 90 天 54000 亩次 每次施药作业按照均价 6 元 亩计算 则使用 无人机 5 年 可获得作业收入 54000 亩次 6 元 亩 32 4 万元 2 2 节省农药经济效益分析节省农药经济效益分析 单架飞机作业每亩可节省农药 20 即 2 元 亩 则 5 年共可节省 225000 亩次 54000 亩次 2 元 亩 55 8 万元 2 3 企业生产销售效益分析企业生产销售效益分析 每种机型以每年推广 1000 套装备 20 的利润计算 单架油动无人机施药装备 50 万元 套 50 万元 套 1000 套 20 1 0 亿元 单架电动无人机施药装备 10 万元 套 10 万元 套 1000 套 20 2000 万元 2 4 新型药剂生产销售效益分析新型药剂生产销售效益分析 开发的新型航空超低量药剂 每亩次按照 150ml 每百毫升按 照 10 元计算 年需求 225000 亩次 54000 亩次 150ml 亩次 10 元 100 418 5 万元 2 5 其他经济效益分析其他经济效益分析 采用高效航空施药 节约了用水 人工成本 较传统病虫害防 治 采用了新技术 提高了防治效果 使得农产品产量 质量提高 3 社会效益 3 1 提升科技装备水平 缓解劳动力短缺矛盾提升科技装备水平 缓解劳动力短缺矛盾 农作物病虫害防治是劳动强度最大的田间管理项目 随着我国人 口老龄化 农业劳动力日益短缺 劳动力成本不断攀升与我国现代 农业发展的矛盾将越来越激化 开展新型施药技术创新研究和农药 高效利用的现代航空施药装备的研发 加速科技成果转化 对提高 我国施药技术与装备的总体水平 缓解农业施药作业劳动力短缺与 农业发展之间的矛盾 大幅减少劳力投入和劳动强度 提高工作效 率具有十分重要的意义 3 2 组建新型服务体系 促进向现代农业转型组建新型服务体系 促进向现代农业转型 以轻型无人机施药装备为主体 通过对我国西南地区 华中地 区 华东地区 华南地区等水稻主产区社会 自然条件 生产经营 组织模式与规模 农业技术推广体系现状的调查和分析 找出影响 无人机航空施药技术与装备推广的主要技术 经济与制度因素 研 究各类无人机施药装备的最佳经济规模与需求主体的经营特征 探 索规模化 社会化无人机航空病虫害防治的区域经营模式 以及植 保 农机等多部门联合的无人机航空病虫害防治技术与装备推广机 制 最终提出包括技术推广 技术指导 规模化应用的无人机航空 施药装备推广使用体系 构建完善的新型服务体系 加速我国农业 向现代化转型 3 3 提高粮食品质 保证粮食安全提高粮食品质 保证粮食安全 农药施药技术与装备涉及粮食安全 食品安全 生态安全和农 业丰产 农民丰收 在农业生产中起着举足轻重的作用 推广使用 新型航空施药装备 提高农药有效利用率 减少农药使用量 控制和逐步降低农业生态环境污染 提高农产品 食品的安全质量 水平 是农业可持续发展的必然要求 4 推广应用及产业化前景 从防治面积上来看 我国水稻种植面积 2892 万公顷 常规水稻 年施洒作业量 10 次计算 则作业面积为 28920 万公顷 同时我国水 稻主要产区主要在南方地区及田块面积较小 地形也较为复杂 由 于小型无人机无需专用起降机场 可在田间地头起降 加油 加注 药液 减少了往返机场的飞行时间及燃料消耗 保证了作业效率喷 洒机具的出现 能够很好的适合南方水稻作业条件 从机具使用承担单位看 2009 年统计数据显示 我国农机作业 服务组织 16 56 万个 其中 拥有农机原值 20 万 50 万元 含 20 万元 的 4 21 万个 拥有农机原值 50 万元 含 50 万元 以上的 8704 个 农机户 3833 万个 其中 拥有农机原值 20 万 50 万元 含 20 万元 的 34 34 万个 拥有农机原值 50 万元 含 50 万元 以上的 3 289 万个 加上植保站与农药企业 数量还会增加 这些 都是使用先进 科技和生产手段的主要力量 据有关资料显示 日本从 20 世纪 90 年代就开始了现代化农业 航空植保装备的研发 日本每 1 台农业植保无人机的产品报价为 80 万人民币 而本项目研发的系列产品价格只有国外产品报价的 1 5 1 4 我国目前拥有基本农田 18 亿亩 由此农业植保无人机现 每年至少有 2 万架的市场需求 市场潜力巨大 前景广阔 5 项目实施的风险分析 5 1 市场风险市场风险 1 我国水稻种植面积 2892 万公顷 常规水稻年施洒作业量 10 次计算 则作业面积为 28920 万公顷 同时我国水稻主要产区主要 在南方地区 田块面积较小且地形较为复杂 由于小型无人机无需 专用起降机场 可在田间地头起降 加油 或更换电池 加注药液 能够很好的适合南方水稻作业条件 采用农业植保作业机的效率是 500 亩 天架 农业植保作业系统配备三架无人植保机则是 1500 亩左 右 相当于近 100 人以上的工作效率 且避免了每年都有农药喷 洒中毒事件的发生可能 日本目前有 2300 多架农业植保无人机在从 事农业作业 是世界上无人机农业应用的典范 随着中国城市化进 程的加快 农村土地流转发展趋势 人口老龄化导致农村劳动 力迅速下降 同时农民的生活水平有得以持续提高等因素 高效的 农业现代航空技术是必然发展趋势 预计农林植保无人机领域市场 容量在 10 万架以上 2 发展中国家的市场需求也是发展的 我国已加入世贸组织 经过熟化后的关键技术设备可以质量和价格优势参与国际竞争 可 向植保机械化水平相对落后的东南亚 非洲 南美等地区销售 出 口创汇 3 在集成中试熟化的基础上进一步改进提高 然后小批量试产 最后批量生产 同时采取订单生产和 零库存 的经营方略 5 2 政策风险政策风险 农药施用技术与装备涉及我国粮食安全 食品安全 生态安全 和农业丰产 农民丰收 在我国农业生产中起着举足轻重的作用 提高农药有效利用率 减少农药使用量 控制和逐步降低农业生态 环境污染 提高农产品 食品的安全质量水平 是农业可持续发展 的必然要求 符合国家中长期规划重点支持方向要求 2015 中央一号文件再一次把农业摆上更加突出的位置 这是中 央一号文件连续 12 年聚焦 三农 也是新中国成立以来中央文件 首次对农业科技进行全面部署 文件特别要求加快农业机械化建设 及布局 充分发挥农业机械集成技术 节本增效 推动规模经营的 重要作用 不断拓展农机作业领域 提高农机服务水平 加大信贷 支持力度 鼓励种养大户 农机大户 农机合作社购置大中型农机 具 落实支持农机化发展的税费优惠政策 推动农机服务市场化和 产业化 后记 后记 国内农业无人机现状和规则国内农业无人机现状和规则 1 1 关于政策 关于政策 20142014 年年 9 9 月出台无人机管理规定 月出台无人机管理规定 对于自重对于自重 7 7 公斤以下 飞行高度不超过公斤以下 飞行高度不超过 120120 米 米 遥控距离不超过遥控距离不超过 500500 米的 属于微小型无人机 米的 属于微小型无人机 无需驾照 只要飞手可以熟练操作后就可以作无需驾照 只要飞手可以熟练操作后就可以作 业 但是该规定下的飞机 一般承载不超过业 但是该规定下的飞机 一般承载不超过 5 5 公斤 公斤 2 关于平台 目前市场出售的植保无人机 大部关于平台 目前市场出售的植保无人机 大部 分都是基于航模的基础上改装的 其飞行控制分都是基于航模的基础上改装的 其飞行控制 设备为航模玩具级别 动力系统采用设备为航模玩具级别 动力系统采用 24V24V 电压 电压 起飞同样的承载需要强大电流 电子器件很容起飞同样的承载需要强大电流 电子器件很容 易烧毁 易烧毁 3 关于标准 到目前为止 国家尚没有出台植保关于标准 到目前为止 国家尚没有出台植保 无人机强制标准 也没有地方标准 因此 也无人机强制标准 也没有地方标准 因此 也 就不存在验收合格证 都是企业根据自身要求就不存在验收合格证 都是企业根据自身要求 进行设计组装 进行设计组装 4 关于补贴 关于补贴 20152015 年 各地开始推广农业植保无年 各地开始推广农业植保无 人机 一般各地标准不一样 有的是地方政府人机 一般各地标准不一样 有的是地方政府 采购给政府农技站 统一使用 与农业大户无采购给政府农技站 统一使用 与农业大户无 关 另外就是购机补贴 各地也没有标准 请关 另外就是购机补贴 各地也没有标准 请 考察市场者到当地农委 科技 财政 农机等考察市场者到当地农委 科技 财政 农机等 部门咨询 部门咨询 5 关于操作服务 植保飞机虽然小 但是涵盖了关于操作服务 植保飞机虽然小 但是涵盖了 空气力学 结构材料学 动力学 物理化学等空气力学 结构材料学 动力学 物理化学等 多学科多门类知识 操作培训需要过程 一般多学科多门类知识 操作培训需要过程 一般 是理论学习 电脑模拟练习 小型训练无人机是理论学习 电脑模拟练习 小型训练无人机 联系 大轴距植保无人机空机操作 然后承载联系 大轴距植保无人机空机操作 然后承载 操作 先手动后自动 操作 先手动后自动 6 选择什么种类的无人机 目前受国家规定的要选择什么种类的无人机 目前受国家规定的要 求 无人机承载都很小 机型上分直升机 固求 无人机承载都很小 机型上分直升机 固 定翼和多旋翼三类 动力上分电动 油动混动 定翼和多旋翼三类 动力上分电动 油动混动 关于油动 有市场不知道的内容就是 为了减关于油动 有市场不知道的内容就是 为了减 轻重量 一般采用二冲程汽油机 在燃油中需轻重量 一般采用二冲程汽油机 在燃油中需 要添加机油作为润滑 在飞行的时候会有强烈要添加机油作为润滑 在飞行的时候会有强烈 浓烟冒出 在水稻后期应用 在螺旋桨的巨大浓烟冒出 在水稻后期应用 在螺旋桨的巨大 压力下 烟雾会聚集在水稻上 压力下 烟雾会聚集在水稻上 水稻收获后米水稻收获后米 饭中会有石油气味 极大的降低产品品质 饭中会有石油气味 极大的降低产品品质 7 7 加盟合作后感觉飞机太小不能胜任工作怎加盟合作后感觉飞机太小不能胜任工作怎 么办 这个也是各位担心和关心的问题 么办 这个也是各位担心和关心的问题 我们有系列型号 加盟商在已经熟练操作我们有系列型号 加盟商在已经熟练操作 后 可以申请在不改变机架结构 不改变后 可以申请在不改变机架结构 不改变 操作系统基础上 升级动力系统 好比联操作系统基础上 升级动力系统 好比联 合收割机买回后加钢板 加后驱动 加出合收割机买回后加钢板 加后驱动 加出 粮仓 加涡轮增压系统一样道理 如果问粮仓 加涡轮增压系统一样道理 如果问 为什么出厂不这样设计 不是我回答的问为什么出厂不这样设计 不是我回答的问 题 题 8 8 关于自动驾驶 飞机在手动操作熟练后 关于自动驾驶 飞机在手动操作熟练后 可以启动飞机自动驾驶模式 但是目前使可以启动飞机自动驾驶模式 但是目前使 用的用的 GPSGPS 导航不是我们国家开发的 现在导航不是我们国家开发的 现在 大家都知道为什么汶川地震中解放军航空大家都知道为什么汶川地震中解放军航空 兵的直升机坠毁了 多么优秀官兵牺牲 兵的直升机坠毁了 多么优秀官兵牺牲 现在才知道 是因为有关国家在现在才知道 是因为有关国家在 GPSGPS 上留上留 有后面 在必要时候可以让地图偏移 知有后面 在必要时候可以让地图偏移 知 道为什么了吧 我们的北斗已经投入商业道为什么了吧 我们的北斗已经投入商业 用途 但是尚未成熟 许多盲点 我们的用途 但是尚未成熟 许多盲点 我们的 导航驾驶系统采用了北斗和导航驾驶系统采用了北斗和 GPSGPS 双系统 双系统 主动修正偏差 同时 我们经过有关单位主动修正偏差 同时 我们经过有关单位 许可 有属于自己的地图系统 国内独一许可 有属于自己的地图系统 国内独一 无二 无二 9 9 为何要收取少量押金 因为交付的无人机 为何要收取少量押金 因为交付的无人机 电池是通用的 地面站可以电话上网 是电池是通用的 地面站可以电话上网 是 一部高级智能手机 遥控器可以设置其他一部高级智能手机 遥控器可以设置其他 玩具和应用 这样全部免费送合作伙伴 玩具和应用 这样全部免费送合作伙伴 虽然农业行业大家都是坦诚踏实的朋友 虽然农业行业大家都是坦诚踏实的朋友 但是必要的防范我们还是必要的 但是必要的防范我们还是必要的 上图是我们一期样机 关