《中国植保无人机发展技术路线及行业趋势》

《中国植保无人机发展技术路线及行业趋势》中国植保无人机进展技术路线及行业趋势

温源博士1，薛新宇讨论员2，邱白晶教授3，张春雷1，张向东1，沈建文1

1无锡汉和航空无人机讨论院，江苏无锡214135

2农业部南京农业机械化讨论所，江苏南京，210014

3江苏高校现代农业装备与技术重点试验室，江苏镇江，212024

植保机型和模式。多年来，农业及植保专家绽开了大量对无人机植保技术的深化讨论［1］［2］。2024年我国开头植保无人机的产业化探究，2024年第一架商用的植保无人机交付市场，正式掀开了中国植保无人机产业化的序幕［5］。2024年，全国性的无人机植保展现、表演更是方兴未艾，但营利性的飞防组织还比较少。鉴于此，本文对无人机植保的技术路线图进行了梳理，包括中日植保无人机的对比，无人机载药量等技术参数进展趋势的猜测等。依据我国目前的植保现实，启动无人机植保市场的关键问题在于：如何把无人机植保操作的专业学问和技能传递到真正的植保无人机用户—农夫手中。针对这一关键问题，本文提出了一套解决方案，其核心概括为“十万天兵”方案，盼望对行业健康进展贡献力气。

2植保无人机在无人机领域中的位置

在分析植保无人机进展的技术路线之前，须先明确它在的在整个无人机领域中的位置。

图：植保无人机所处市场为中间市场

上图比较直观地描述了整个无人机市场的分类：

1）高端市场：即大型无人机、通用航空市场。其推动力是国家力气、大型机构，对应的人才储备也比较丰富，各国的大专院校、科研院所、航空航天机构的训练体系和学问体系都是基于这一市场的，相对成熟。

2）低端市场：即航模市场。其推动力是广阔的航模无人机爱好者，精彩的爱好者往往一个人就可以组装、定制出航模无人机来。现有的许多演示性农药喷洒飞机就是由爱好者们改装航模无人机而来的。

3）中间市场：即工程型无人机市场。其推动力主要是专业公司，其规模要远小于大型机构，

但是专业程度要高于航模爱好者。一般来讲，一个专业工程型无人机公司需要具备如下专业：

图：工程型无人机公司需要的专业岗位

只有具备了完备的专业技术链条，才可能做出工程型的无人机直升机来满意真正下地作业的需求。上图所给出的技术组合可以更好地把握植保无人机的技术路线图。

3中国植保无人机进展技术路线

我国的农田状况不同于美国。美国主要为大地块形态，农药喷洒用载人机即可解决大部分需求。从纬度、地块形态来看，我国和日本的农田状况更为相像。从作物类型来看，我国和日本都大量种植水稻，因此使用无人直升机是必定的。所不同的，日本的田地间水泥机耕道比较完备，农夫收入比较高，每亩喷洒收入是中国的10倍。因此，日本选择起飞重量110公斤的雅马哈油动无人机作为植保无人机，可以达到出入田间作业，而且较长的滞空时间降低了起降的次数，从而降低了事故率，提升了作业效率。

对中国植保无人机而言，既要达到肯定的载药量和滞空时间以满意中国田地间作业经济的需求，同时满意中国简单地况的起降，包括简单的田埂、沟渠、树林带、田间电线等构成。因此，100公斤以上的起飞重量和无人机价格在现阶段是不适合中国市场的。现阶段比较实际的机型是载药量10～15公斤的、起飞重量在35公斤左右的工程型油动无人机。下图给出了中国植保无人机进展的路线图。在2024年，我国就已经实现了载药量10公斤、滞空时间15分钟的商用植保无人机，农药喷洒效率可以达到每天200～400亩，开创了中国无人机植保的里程碑。到2024年，汉和航空推出了载药量15公斤的CD－15无人机，进一步提升了我国的植保无人机的作业力量，使得农药喷洒效率实现每天300～500亩的目标更为现实［5］。随着土地流转和每亩喷洒收入的提升，高载药量的无人机需求会逐步显现出来。因此，为应对越来越增长的大地块数量和越来越高的人工费用，2024年以后市场对载药量15～20公斤的无人机需求会越来越明显，而到2024年会消失对载药量超过20公斤的无人机。总之，高载重、高效率是市场进展的必定趋势。

图：中国植保无人机进展路线图

（注：上述时间方案为国家参考方案，各企业可能不同，如汉和航空已于2024年推出15

公斤载药量无人机，并方案于2024年推出20公斤载药量机型。）

中国植保无人机进展的路线图还将体现在植保无人机的飞行掌握系统（简称飞控）上。汉和航空是中国第一家研发专业植保无人机飞控的企业，下面给出了从2024年以来的飞控进展的技术路线图，从第一代半自动飞控（2024～2024），到其次代全自动飞控（2024～2024），再到第三代高精度智能飞控（2024～2024）。

汉和第一代半自动飞控（2024～2024）

?半自动飞行

?GPS传感

?自动增稳技术

?分体设计：飞控计算机＋IMU＋GPS

图：汉和第一代半自动飞控

载药量5～10公斤

载药量15公斤载药量15～20公斤载药量>20公斤

2024前

2024～2024

2024～2024

2024以后

动力系统五成新状况下，10

公斤载荷滞空时间约15分钟动力系统五成新状况下，15公斤载荷滞空时间约20分钟动力系统五成新状况下，20公斤载荷滞空时间约30分

动力系统五成新状况下，25公斤载荷滞空时间约40分钟

汉和其次代全自动飞控（2024～2024）

?全自动、半自动飞行状态自动切换

?GPS传感

?航路规划

?定高飞行

?自动增稳

?自动悬停

?轨迹记录仪

（汉和专利，自动喷洒掩盖率统计，漏喷、复喷警告）

图：汉和其次代全自动飞控（获得高新技术产品认定证书）

汉和第三代全自动智能飞控（2024～2024）

?全自动、半自动飞行状态自动切换

?气压传感、GPS传感、加速传感融合系统

?自动航路规划

?定高飞行（精度达到0.5米）

?自动增稳

?自动悬停

?自动起降

?“几字形”规定姿势飞行（或其他规定姿势自动飞行）

?三合一设计：［飞控计算机＋IMU＋GPS］

?平安设计：三台飞控计算机备份表决系统

?配备轨迹记录仪（汉和专利，自动喷洒掩盖率统计，漏喷、复喷警告）

注：汉和第三代智能飞控已获得功能验证和试验胜利，目前正在产品化流程中，估计2024年可以投入商用市场。

4中日植保无人机对比

日本雅马哈植保无人机RMAX［6］有近三十年的技术积累和持续改进，使得该产品成为全球行业的标杆。我国始终都很关注日本植保无人机的进展，农业部全国农技推广普及中心组织技术代表团对日本现代植保机械及雅马哈无人直升机喷洒农药技术进行了特地调研。2024年7月5～12日期间访问了日本农林水产省植物防疫课，日本农药协会，日本农业机械协会，福冈县植物防疫课，植保服务公司等机构和企业。汉和航空公司作为企业技术代表参加了这次访日调研，代表团的其他技术成员分别来自全国农技推广普及中心，中国农业高校农业药械与施药技术讨论中心，省地植保站等单位。这是特别有意义的一次调研，对我国植保无人机进展起到了很好的促进作用。

图：2024年农业部组织技术代表包括农业高校、植保站、汉和航空等调研雅马哈无人机

考虑到日本植保田地作业的方式和中国田地作业方式的相近之处，特别有必要进行中日植保无人机的对比。我们以中国市场上从载药量和成熟程度都较高的汉和CD－15无人机对雅马哈RMAX进行比较。下表给出了两者的参数比较，可以看出大部分参数是相同的，但是在载药量来讲，RMAX达到20公斤。当然RMAX的价格达到100万以上，是中国市场消费力量所不能接受的，同时110公斤的起飞重量使得该产品在中国的田地上是不易使用的——需要三、四个人才可以抬到田间作业，在日本有完备的水泥机耕道系统，但是在中国考虑到沟渠、树木、电线、田埂等简单因素，中国要建成完整的机耕道系统需要很长的时间。相对来讲，载药量15公斤比较符合现阶段中国无人机植保行业的需求，一方面载药量达到15公斤，滞空时间可以达到近20分钟，从而可以达到每天300～500亩的作业效率，另一方面，25万的价格从性价比来讲要高于雅马哈RMAX无人机。此外，从参数对比中也可以看出，汉和自主学问产权的轨迹记录仪是汉和无人机的特色，可以进行喷洒轨迹的记录和管理，对漏喷和复喷进行警告，从而使得农业喷洒作业更加智能化，也可以做为作业管理的依据。

图：汉和CD－15无人机（左）与雅马哈RMAX无人机（右）

表：中日植保无人机对比（汉和CD－15对比日本雅马哈RMAX）

上面对中日目前比较领先的植保无人机进行了比较，都有各自适合目前市场的产品。从长远进展的角度来讲，随着土地流转、每亩喷洒费用上升以及劳动力短缺等变化，载药量高的无人机是必定的进展趋势。关于这一点，在前一章节也以及进行了描述。

5解开中国植保无人机市场的钥匙——“十万天兵”方案

无人机飞防是我国加速实现农业现代化的助推器，植保无人机、飞防员、农药构成了飞防体系的三大要素。日本是无人机飞防最成熟的国家，目前在田间作业的无人机有3000多架，飞手14000多人。中国的水稻面积是日本的28倍，估计到2024年，中国植保无人机需求量是10万架，无人机植保从业人员需求量是40万人。而且无人机植保是一个可以做大的行业，在她的下游产业：飞防员培训服务、飞防员派遣服务、无人机修理保养服务、喷洒植保服务、无人机租赁、专用农药销售、无人机代理销售、空中灾情评估、飞机及平安保险、飞行俱乐部及竞技表演等项目无一不是可以独立经营具有进展前景的项目。

图：中国无人机植保行业的瓶颈是人，解决之道是“十万天兵”方案。

中国无人机事业进展的瓶颈是“有机无人”，需要大量的专业的农夫飞防员。面对如此巨大的市场需求，2024年，汉和航空成立了“汉和航空植保商学院”并推出了“十万天兵”方案［5］，盼望与在农村市场胜利运作的企业合作，在当地成立合资公司，共同组建飞防学校，培育集植保无人机操作、修理养护及经营于一身的复合型人才，并在此基础上逐步在全国开设无人机销售和修理保养的4S店，代理销售配套农药，在当地成立最大的农药喷洒专业服务队，打造最专业的飞防品牌，提高双方企业的知名度，实现双赢。为此，汉和航空也在乐观查找有农村市场运作的胜利阅历、具备投资办学的意愿和实力、拥有广泛的社会资源、与当地政府以及农机、农药、植保机构保持良好的社会关系的合作伙伴，产学研合作，利用一切可能的社会资源，共同培育大批农夫飞行员，共同实现“十万天兵方案”。

researchofnew-typeagriculturalaviationtechnologies.JiangxiForestryScienceandTechnology,2024(1):25～31.

［4］HuangY.,HoffmannW.C.,LanY.,etal.Developmentofaspraysystemforanunmannedaerialvehicleplatform.2024AmericanSocietyofAgriculturalandBiologicalEngineersISSN0883-8542.2024,25(6):803~809.

［5］.hanhe-aviation.汉和航空CD－10、CD－15植保无人机、十万天兵方案。［6］rmax.yamaha-motor..au雅马哈RMAX植保无人机。

介绍：

温源：博士，汉和航空CTO，毕业于新加坡南洋理工高校，曾获上海