植保無(wú)人機(jī)為何在我國(guó)得到迅猛發(fā)展

何志輝，何雄奎，任延昭

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)藥械與施藥技術(shù)研究中心，北京 100193)

日本是最早將小型無(wú)人機(jī)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國(guó)家。日本山葉公司(YAMAHA)于1990年推出世界第一架用于噴灑農(nóng)藥的植保無(wú)人機(jī) “R50”，掛載5kg的藥箱。此后，無(wú)人機(jī)在日本農(nóng)林業(yè)方面的應(yīng)用發(fā)展迅速。我國(guó)植保無(wú)人機(jī)研發(fā)起步較晚，2008年農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院、南京林業(yè)大學(xué)、總參謀部第六十研究所等單位共同承擔(dān)的科技部國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目 “水田超低空低量施藥技術(shù)研究與裝備創(chuàng)制”進(jìn)入執(zhí)行，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)正式開始探索植保無(wú)人機(jī)航空施藥技術(shù)[1]。從2008年算起，至今10多年時(shí)間，我國(guó)植保無(wú)人機(jī)取得了舉世矚目的成就，其原因經(jīng)過(guò)分析主要有一下幾個(gè)方面。

1 小型無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步

植保無(wú)人機(jī)施藥是無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的具體應(yīng)用。植保無(wú)人機(jī)在我國(guó)取得成功首先和小型無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步是分不開的。例如：四旋翼的概念由來(lái)已久，但是由于技術(shù)水平受限，沒(méi)有重量輕、體積小的MEMS(MEMS，Micro Electro Mechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))慣性導(dǎo)航器件，進(jìn)入二十一世紀(jì)之前一直沒(méi)有小型四旋翼無(wú)人機(jī)出現(xiàn)。直到2002年前后，MEMS技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了小型四旋翼的春天[2]。另外隨著APM、PX4、MWC等優(yōu)秀的開源飛控項(xiàng)目和平臺(tái)的成功，拉低了小型無(wú)人機(jī)研究的技術(shù)門檻，極大促進(jìn)了多旋翼無(wú)人機(jī)的推廣和發(fā)展[3]。

2 植保無(wú)人機(jī)優(yōu)點(diǎn)眾多

我國(guó)植保無(wú)人機(jī)迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在社會(huì)上引起了廣泛的關(guān)注和植保無(wú)人機(jī)自身優(yōu)點(diǎn)是分不開的。農(nóng)藥噴灑無(wú)人機(jī)的作業(yè)方式與傳統(tǒng)的人工背負(fù)式手動(dòng)施藥以及地面機(jī)械施藥方式相比，具有作業(yè)效率高、成本低、節(jié)水、節(jié)藥、人藥分離，對(duì)人的危害較小等特點(diǎn)；并且其適應(yīng)性廣，可以適應(yīng)于水田、玉米、林地、濕地等地面裝備難以進(jìn)入的區(qū)域之內(nèi)作業(yè)，而不會(huì)破壞土壤物理結(jié)構(gòu)，不會(huì)留下轍印和損傷作物、不影響作物后期生產(chǎn)等特點(diǎn)；應(yīng)付突發(fā)災(zāi)害能力強(qiáng)，方便進(jìn)行連片大面積農(nóng)田病蟲害防治作業(yè)[4，5]。

3 市場(chǎng)的巨大需求

市場(chǎng)的巨大需求也是我國(guó)植保無(wú)人機(jī)迅猛發(fā)展的又一重要因素。我國(guó)城鎮(zhèn)化速度加快，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力價(jià)格迅速攀升；農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力女性化、老齡化、低文化特征明顯，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力短缺日益突現(xiàn)[6，7]。另外隨著我國(guó)土地流轉(zhuǎn)的速度加快，農(nóng)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)已成為一種趨勢(shì)，這迫切需要高效的新型植保作業(yè)方式[5]，因此采用超低空超低容量施藥方式的植保無(wú)人機(jī)在我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)空間。在巨大的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下，近年來(lái)我國(guó)農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)急劇增加，截至2017年底，全國(guó)在用的農(nóng)用無(wú)人機(jī)共 253種，生產(chǎn)植保無(wú)人機(jī)的工廠 300余家，全國(guó)植保無(wú)人機(jī)裝機(jī)量達(dá)到 14 000余架，植保無(wú)人機(jī)及其施藥技術(shù)得以快速發(fā)展[1]。

4 國(guó)家及地方政策的促進(jìn)作用

從中央到地方的相關(guān)政策也是促進(jìn)我國(guó)植保無(wú)人機(jī)大發(fā)展的原因。中央1號(hào)文件連續(xù)多年年聚焦三農(nóng)，堅(jiān)持農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位不動(dòng)搖，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。2014年中央1號(hào)文件，“推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新”、“加快農(nóng)用航空建設(shè)”。2015年農(nóng)業(yè)部下發(fā)《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》?！皟蓚€(gè)行動(dòng)”分別提出目標(biāo)：到2020年，化肥利用率達(dá)到40%以上、比2013年提高7個(gè)百分點(diǎn)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物化肥使用量零增長(zhǎng)；主要農(nóng)作物農(nóng)藥利用率達(dá)40%以上、比2013年提高5個(gè)百分點(diǎn)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)[8]。

在地方政策方面，早在 2014年，河南省財(cái)政就列出專項(xiàng)資金給予植保無(wú)人機(jī)購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼，農(nóng)民或合作組織購(gòu)置植保無(wú)人機(jī)將享受到1/3省財(cái)政專項(xiàng)資金補(bǔ)貼和 1/3農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼；江蘇省在 2014年也給予了農(nóng)戶購(gòu)買植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛防作業(yè)最高可獲得無(wú)人機(jī)售價(jià)總額的 50%補(bǔ)貼[5]。2017年9月18日，為了響應(yīng)植保無(wú)人機(jī)行業(yè)需求，推動(dòng)植保無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部、民航局聯(lián)合下發(fā)《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳、財(cái)政部辦公廳、中國(guó)民用航空局綜合司關(guān)于開展農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼引導(dǎo)植保無(wú)人飛機(jī)規(guī)范應(yīng)用試點(diǎn)工作的通知》，決定2017年選擇浙江(含寧波)、安徽、江西、湖南、廣東、重慶6個(gè)省(市)，開展以農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼引導(dǎo)植保無(wú)人飛機(jī)規(guī)范應(yīng)用試點(diǎn)工作[9]。到2019年有重慶、吉林、安徽、江西、湖北、江蘇、甘肅、浙江、陜西、山東、寧夏等多個(gè)省出臺(tái)了最新植保無(wú)人機(jī)補(bǔ)貼政策。

5 資本市場(chǎng)的推動(dòng)

正是由于我國(guó)植保無(wú)人機(jī)的巨大市場(chǎng)需求和國(guó)家以及地方的相關(guān)政策促使從2015年開始各類資本相繼進(jìn)入植保無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，社會(huì)資本的進(jìn)入助推植保無(wú)人機(jī)在我國(guó)的迅猛發(fā)展。2015年深圳大疆創(chuàng)新以自有資金投入研發(fā)，并于2015年年底在北京發(fā)布 MG-1電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)，宣布正式進(jìn)軍農(nóng)用無(wú)人機(jī)領(lǐng)域；深圳極飛科技和無(wú)錫漢和背后都有強(qiáng)大的資本推動(dòng)。2018年極飛已經(jīng)完成了兩輪商業(yè)融資，累計(jì)融資金額超過(guò)1億美金。2017年漢和也從資本市場(chǎng)融到1.5億塊資金。農(nóng)田管家自 2015年成立以后就獲得了順為資本、云啟資本等市場(chǎng)資本的青睞，相繼完成了多輪融資[1]。由資本力量的推動(dòng)，加速國(guó)內(nèi)植保無(wú)人機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

6 高校、科研單位與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)

我國(guó)小型農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)和加工主要從航模無(wú)人機(jī)及軍工生產(chǎn)加工企業(yè)發(fā)展而來(lái)[10]。10多年前，國(guó)內(nèi)部分研究無(wú)人直升機(jī)的單位以及航模企業(yè)，進(jìn)行了無(wú)人直升機(jī)噴灑農(nóng)藥的嘗試，但因其沒(méi)有專業(yè)的植保及藥械方面的知識(shí)，另外對(duì)植保市場(chǎng)也很陌生，因此進(jìn)展不大[11]。這些航模無(wú)人機(jī)企業(yè)及軍工企業(yè)和擁有專業(yè)的植保知識(shí)和藥械知識(shí)的高校及科研單位聯(lián)合研發(fā)，加快了我國(guó)植保無(wú)人機(jī)的發(fā)展。

南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所與總參謀部以 Z-3無(wú)人直升機(jī)為平臺(tái)，合作研發(fā)了天鷹-3小型農(nóng)用植保無(wú)人直升機(jī)[12]。2008年中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植保機(jī)械與施藥技術(shù)研究中心與山東衛(wèi)士植保機(jī)械公司、臨沂風(fēng)云航空科技公司開始合作進(jìn)行低空低量遙控多旋翼無(wú)人機(jī)施藥機(jī)的研發(fā)工作，于2009年研制出國(guó)內(nèi)外第一款多旋翼植保無(wú)人機(jī)，包括搭載10L藥箱的 8旋翼機(jī)和搭載15L藥箱的18旋翼機(jī) 2種機(jī)型，并在全國(guó)多個(gè)省市進(jìn)行了省市進(jìn)行了示范和推廣。2010年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植保機(jī)械與施藥技術(shù)研究中心與珠海銀通公司開始合作進(jìn)行低空低量遙控電動(dòng)單旋翼植保無(wú)人機(jī)的研發(fā)合作，于 2012年研制出國(guó)內(nèi)第一款電動(dòng)單旋翼植保無(wú)人機(jī)，可搭載 10L藥箱的藥箱[1]。2016年5月28日，國(guó)家航空植?？萍紕?chuàng)新聯(lián)盟在河南安陽(yáng)成立，安陽(yáng)全豐航空植?？萍加邢薰緸槔硎麻L(zhǎng)單位，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等 7家單位為副理事長(zhǎng)單位，共同助推植保無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

7 政企聯(lián)合推廣

近幾年，自從農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)推向市場(chǎng)后，全國(guó)各地政府和企業(yè)紛紛開展聯(lián)合推廣演示。由于農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)有一定的特殊性，單靠企業(yè)推廣難度比較大，但其應(yīng)用前景廣闊，非常值得投入，因此全國(guó)各地政府積極引導(dǎo)和支持農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)的研究、研制和推廣。2015年，阜陽(yáng)市在市政府的扶持和推動(dòng)下也成立了首家無(wú)人機(jī)公司—安徽天鷹兄弟無(wú)人機(jī)科技創(chuàng)新有限公司，并已開始投產(chǎn)[13]。2016年5月4日，荊州市聯(lián)合蘇州綠農(nóng)航空植保無(wú)人機(jī)有限公司在江陵縣召開了植保無(wú)人機(jī)作業(yè)示范推廣會(huì)，來(lái)自各縣(市)的農(nóng)機(jī)推廣部門及農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社120余人參會(huì)，參會(huì)人員還一并來(lái)到田間地頭實(shí)地觀摩了無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)演示。另外北京、河南、安徽、海南、寧夏、山西等地主管農(nóng)業(yè)的相關(guān)部門也已經(jīng)在小麥、玉米、水稻等作物上開展了農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥等現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，為植保無(wú)人機(jī)的推廣工作打下了良好的基礎(chǔ)。

8 電視媒體的積極宣傳

央視及各地方媒體也積極報(bào)道植保無(wú)人機(jī)，對(duì)國(guó)內(nèi)廣大用戶接受這個(gè)新型的植保方式起到了促進(jìn)作用。

2016年8月，由中國(guó)農(nóng)業(yè)電影電視協(xié)會(huì)(CCTV-7農(nóng)業(yè)頻道)和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合主辦的首屆中國(guó)無(wú)人機(jī)與機(jī)器人應(yīng)用大賽在江蘇蘇州正式啟動(dòng)；10月，在江西南昌舉辦了大賽初賽“農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)應(yīng)用賽”，初賽有國(guó)內(nèi)二十四家知名植保無(wú)人機(jī)企業(yè)參賽。2017年 9月，在湖北武穴正式舉行了植保無(wú)人機(jī)決賽，將來(lái)自國(guó)內(nèi) 18家知名品牌的植保無(wú)人機(jī)企業(yè)和服務(wù)隊(duì)，通過(guò)電視媒體和網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)進(jìn)行宣傳[1]。

總之，我國(guó)植保無(wú)人機(jī)這一新興的植保作業(yè)方式，經(jīng)過(guò)短短的十多年時(shí)間的發(fā)展，取得了舉世矚目的成就，其背后的原因是多方面，上文從八個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，希望對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代建設(shè)中的其它精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展起到借鑒作業(yè)。