无人机在农业相关应用论文

植保无人直升机喷洒飞行速度为2亩/s，喷洒装置宽度为3-4m，作业宽度为4-8m，并且能够与农作物的距离最低保持在1-2m的固定高度，规模作业能达到每小时80-100亩，其效率要比常规喷洒至少高出100倍。农用无人直升机自动飞控导航作业最大限度的减少了工作人员接触农药的时间，从而可以保证工作人员的生命安全！2、飞控导航自主作业无人直升机喷洒技术的应用无人直升机不受地形和高度限制，只要在无人直升机的飞行高度内，在田间地头起飞对农作物实施作业，无人直升机采用远距离遥控操作和飞控导航自主作业功能，只需在喷洒作业前，将农田里农作物的GPS信息采集到，并把航线规划好，输入到地面站的内部控制系统中，地面站对飞机下达指令，飞机就可以载着喷洒装置，自主将喷洒作业完成，完成之后自动飞回到起飞点。而在飞机喷洒作业的同时，还可通过地面站的显示界面做到实时观察喷洒作业的进展情况。（无人机自动导航作业基于GPS技术和嵌入式系统技术,设计可实现自动规划边界、自动规划航道、计算农田面积、实时飞行轨迹的农用飞机作业飞控导航系统。）3、覆盖密度高防治效果好喷雾药液在单位面积上覆盖密度越高、越均匀，防治效果就越好。在药液雾滴药液雾滴飘移试验反映了用无人直升机喷洒作业对农药飘失程度的一个优势，无人直升机是螺旋机翼，作业高度比较低，当药液雾滴从喷洒器喷出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流，直接增加了药液雾滴对农作物的穿透性，减少了农药飘失程度，并且药液沉积量和药液覆盖率都优于常规，因而防治效果比传统的好，还可以防止农药对土壤造成污染。4、节水节药成本低无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50%的农药使用量，节约90%的用水量，这将很大程度的降低了资源成本。无人直升机折旧率低、油量消耗小、单位作业人工成本不高、易于维修。

像卡特农用无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，由飞行平台（固定翼、单旋翼、多旋翼）、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控，来实现喷洒药剂、种子、粉剂等。农村主要使用手动背负式喷雾器承担防治病虫害的任务，平均一人一天只能喷洒15亩到20亩。如果使用农用无人机的话，kt02可明显提升喷洒效率。根据无人机的型号不同，每小时可喷洒数十亩至数百亩，远超人工效率。与人工喷洒相比，农用无人机喷洒更均匀，几乎每株作物都能喷洒到药水。旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果更好。同时，农用无人机采用远距离遥控操作的方式，喷洒作业人员可避免与农药直接接触，有利于增强喷洒作业的安全性。每年都会出现因人工喷洒农药不当造成的事故，采用农用无人机可有效避免此类状况。另外，农用无人机采用喷雾喷洒方式，至少可节约50%的农药使用量、90%的用水量，很大程度上降低了资源成本。农用无人机的众多优势，让其拥有广阔的市场前景，发展潜力巨大。

数字农业、精准农业、智慧农业，正一步步从理想走向现实。

最近，由中央广播电视总台与工业和信息化部联合打造的大型工业纪录片《强国基石》第五集《逐梦》在央视 财经 频道播出，其中就展示了在智慧农业领域的 科技 创新实力和赋能农村青年逐梦创业的故事。

如何让年轻人心甘情愿地从事农业生产？如何让农业重获竞争能力？通过无人化的技术推动农业价值链的重新分配，至少是目前业界努力的方向之一。

无人机飞防，就是 科技 赋能传统农业的重要变量。

无人机飞防不仅可以实现人机分离、人药分离，规避农药对人体的毒害，并且通过全自主作业的形式，可以大大提升效率。目前，无人机已深入农作物的播种、施肥、打药等各环节，作业范围也从有关大田低矮作物向高杆作物、经济作物深度延伸。

无人机植保飞防现状到底如何，近期又有哪些新的发展趋势和动态，目前还存在哪些不足？其对我国智慧农业的未来，又将意味着什么？

「探客Tanker」联系到了相关专家、植保作业队伍以及行业内的重要厂商，来一窥乡村振兴大环境下，以无人机为代表的智能化产品在农业产业化和数字化落地过程中的重要助推角色。

在无人机行业应用之中，植保飞防无疑是目前为止发展得最好的领域。根据前瞻产业研究院的数据显示，2020年我国民用无人机市场中，农林植保类无人机占比最多，达42%，远高于无人机在电力巡检、物流运输、安防方面的占比。

“农业植保是农业生产最大的难题之一，因为打药时正值农业生产高温季节，加之我国农业从业人员老龄化，还有不合理使用农药造成的中毒风险，未来用喷雾机器人替代人工作业，实现人机分离、人药分离、提高效率是它的主要发展方向。”中国农业大学无人机系统研究院院长、中国农业大学药械与施药技术研究中心主任何雄奎教授对「探客Tanker」表示。

当前，植保飞防发展迅速，也是紧跟农业的发展趋势。除了植保无人机对各种地形的适应性好之外，无人机“人机分离、人药分离”打药可以不碾压地面，不跟作物接触，不造成损伤，这都是无人机的优点，也是其吸引年轻人甘愿回乡种地的重要原因之一。

出生于1960年的王炳南，已经在新疆一线从业多年，他认为无人机植保让年轻人对种地明显有加分的效果。“现在很多农民都不想人工打药了，越来越喜欢用无人机，即便只是三五亩地也不例外。”

王炳南之前当过老师和管教干部，后来开始搞农资。2013年，他去大面积种植棉花的库尔勒时，发现当地每年都有人因农药中毒而身亡。在了解相关情况后，他跟朋友们做了市场考察，发现用无人机代替人力去打农药这一业务有发展前景。之后，他便跟朋友们成立了一家公司，以植保为起点，兼顾售卖农药化肥种子的业务。

“农业无人机这类智慧农业生产工具的出现，逐渐改变了传统农业管理环节中‘面朝黄土背朝天’的生产模式，用高 科技 设备代替了传统危险繁复的体力劳作，让农民不必再担心种地的辛劳。”极飞 科技 联合创始人龚槚钦对「探客Tanker」表示。

在他看来，随着农业无人机这类智能化装备的普及应用，农村出现了无人机飞手、无人机教员等新兴工作岗位，为农村年轻人带来了更多全新、体面的职业选择，让年轻人愿意留在乡村。更重要的是，随着产品技术智能化更强，使用门槛降低，在年轻人的带动下，越来越多年纪大的农户也开始使用农业无人机进行作业。

“据我所知，现在使用极飞农业无人机的人年龄跨度从20多岁的小伙子到60岁的老农户，都有覆盖。”龚槚钦说。

近期，央视大型工业纪录片《强国基石》“逐梦”篇就报道了回乡的那些年轻人的故事，主人公之一闫文炯，1996年出生，退役返乡后加入无人机植保行业，今年带领团队通过 社会 化竞标，获得了当地县政府一个百万亩级的小麦统防统治订单。

因为要在一周内完成任务，他每天要调度200多架农业无人机同时作业，完成10万亩的植保任务。

“每到小麦统防统治期间，在安徽，在河南，在陕西等麦区，有 100 多个像闫文炯这样的新农人，他们不分昼夜地调度着上万架农业无人机，连着数万名飞手和农户，守护着‘中国粮仓’的安全。”龚槚钦说。

图 / 闫文炯植保作业中

强化农业 科技 和装备支撑，建设智慧农业，全面推进乡村振兴，也是十四五规划的题中之义。

2021年中央“一号文件”提出了“强化现代农业 科技 和物质装备支撑”的新目标，提高农机装备自主研制能力，支持高端智能、丘陵山区农机装备研发制造，加大购置补贴力度，开展农机作业补贴。

“中国有近20亿亩耕地，虽然耕种收综合机械化率超过70%，但还存在着薄弱的环节、产业和区域，如中小田块植保、山地果园植保等等。”大疆农业市场总监樊文泽对「探客Tanker」表示。

他认为，相比地面机械，农业无人机除了具有效率高，还具有地形适应性强、智能化水平高等优势。无人机的普及，特别是在机械化薄弱地区的普及，能提高农业“种管”环节整体机械化与自动化水平。

而在中原植保联盟秘书长叶文成看来，传统农业对于年轻人的吸引力欠缺一直是阻碍农业发展的一个重要问题，叶文成认为，“乡村振兴”有一个关键就是“人才振兴”，但仅有无人机这样的智能装备就能吸引人才回流，并让年轻人产生种地热情吗？也不尽然。

“大家都知道，北上广或者说大城市特别吸引人，大家对这些城市也很有热情，但吸引大家的从来都不是城市里的高楼大厦，而是城市里面的发展机会，是在这些城市可以挣到钱。顺着这个思路，未来农村想要吸引年轻人应该也得靠发展机会，得让大家看到做农业能挣到钱。”叶文成说。

在他看来，尽管农业的空间很大，机会也一定很多，但乡村振兴才刚刚开始，“我们只是离机会最近的一群人，但我们要学会寻找和发现机会。”

时至今日，植保无人机已由高价格门槛向成本价倾斜，行业门槛不断降低，行业巨头逐渐明朗，大疆和极飞已成为无人机植保的“双巨头”。

大疆农业市场总监樊文泽介绍，截至2021年9月29日，大疆植保机年度作业面积突破10亿亩次，增长率高达90%以上。这个数据的达成，代表着无人机将不仅在北方大田有了普及，而且在南方中小田块也有了规模化的应用，这是大疆植保机在喷洒应用方面的大致情况。

图 / 大疆植保机作业现场

而在播撒和果树应用方面，也不乏大疆无人机的踪迹。

“今年来，随着无人机固体播撒技术的成熟，肥料播撒已在黑龙江、江苏等地区实现了突破。它不仅效率高，而且更均匀。”樊文泽说，中国仅水稻种植面积就有亿亩，随着一系列技术的投放，在播撒应用市场将进入快速普及期。

目前，黑龙江无人机播撒作业已超过6000万亩次，但在全国其他种植大区，无人机肥料播撒还处于发展初期。

图 / 作业中的大疆农业无人机

在果树应用方面，根据大疆农业方面提供的数据，中国的果树种植面积约为2亿亩，平均年作业规模将超过17亿亩次，这是一个庞大的市场。

“今年来，随着喷洒效果的提升，作业流程的优化，果树飞防也在海南、广西、江西等地区获得了规模应用。特别是在海南，无人机不仅帮助当地芒果园实现了全自动化作业，减少人工依赖，还实现了30%的农药减量。随着面向果园场景的一系列技术应用的落地，这个市场也将持续进入普及期。”樊文泽说。

图 / 无人机配药现场

据「探客Tanker」了解，植保作业涉及到很多专业的问题，比如不同作物之间，药剂的喷洒方式都会不一样，飞手如果不专业，可能会影响作业的效果。

“中国地大物博，各省各地因地制宜种植不同的农作物，不同农作物之间的生长习性、管理要求也不同，这是客观存在的情况。”龚槚钦说，极飞研发和创新的智能化、无人化农业 科技 产品和技术，聚焦在不同农作物“耕种管收”环节的痛点，这些客观存在的农业生产痛点也恰是极飞的市场机会。

图 / 极飞无人机在棉田作业

如棉花，作为我国最大的经济作物之一，也是极飞进入农业的起点。2013年，极飞团队在新疆发现农业无人机可以有效地在棉花杀虫，除草和化调等管理环节起到明显效果，具有广阔的市场需求。

因此，从技术在棉花上验证开始，极飞随之深度介入水稻、玉米、小麦三大粮食作物在生产管理不同的痛点和场景，包括播种、施肥、打药等等，通过对产品进行功能模块化的设计实现对不同工作场景的智能化工具替代。

“农业价值链也存在着一条‘微笑曲线’，位于两端的产前供应体系和产后销售加工体系价值较高，而处于中部的产中生产体系为价值洼地。”龚槚钦表示。

随着国际粮食价格的普遍上涨，国家对种业、农业的政策扶持加大，农业产业链上游的种业公司占领了价值高地。而位于产业链下游的营销与品牌环节，由于人们的消费方式已从纯粹的物质消费向文化消费转变，因而农产品的市场竞争也从价格竞争、质量竞争和服务竞争转向品牌竞争，附加价值也显著上升。

但中游的农业种植和养殖环节仍面临着 科技 含量低、深加工不足和产品质量不高的困境，成为整个价值链条中附加值最低的部分，处于“微笑曲线”的最底端。

目前，随着越来越多农业 科技 产品及技术落地，一方面提高了生产效率且可替代生产环节繁重重复的工作，减少了用人成本，另一方面，因为先进技术带来了更精准的管理，有效节约了农资投入等硬成本，两厢增加实现对中游整体成本的下降，而这些减少的成本则直接增加为农民的收入。

图 / 极飞双旋翼植保机V40

可以说，得益于新技术的在农业领域的大规模使用，整个农业价值链将会更均衡，同时，因为生产成本的降低，也将有助于中国农业在世界竞争力的增强。

客观来看，无人机飞防作为智慧农业的重要体现，不仅对农业的管理环节有帮助，也正重塑农业的价值链，那么，在这些一线操作者和实践者的眼中，是如何看待目前的飞防植保行业现状的？

图 / 无人机植保作业

在叶文成看来，目前无人机飞防行业已初具规模，其中植保队的发展就可分为以下四种模式：

第一种是传统的“以跨区作业挣服务费”的模式。其中，老道的从业者对市场熟悉，也有相对稳定的客户资源，发展稳定；而行业新手容易过于乐观、接受不了现实的残酷，进得快，出得也快，赔钱落跑的人较多。

第二种是“在本地市场扎根”的模式。其中，一部分人已度过转型阵痛期，逐步稳定存活；另一部分人正在转型阵痛期，但若咬牙坚持下去，来年可能就会有收获。

第三种是“转型和农资合作”的模式。这种算是折衷的选择，但依附于别人并不能保持长期的稳定。

第四种是“原有农资经销商主动增加植保业务”的模式。“这一类的队伍运行相对封闭独立，并不被大家所熟知，但这一类才是在本地扎根的队伍要着重去学习的，毕竟他们在农资行业深耕多年，植保知识比较扎实，思想比较开明，又能主动拥抱新事物，将是未来飞防植保市场的一支重要力量。”叶文成说。

不过，他认为从行业总体来看，无人机植保的发展还算不上很成熟。“到现在我们还能见到认不全药名的飞手且不在少数，对作物管理更是一窍不通，所以相对于设备的迭代进步，从业者的专业水平提升是严重滞后的，这就是为什么说从原有农资经销商转型飞防植保或引入飞防植保业务的这类群体值得我们学习。”

图 / 无人机给树林喷洒农药

飞防植保是一个季节性很强的营生，所以大家逐“水草”迁徙——哪里有活儿去哪里，跨区作业依然是大部分植保队伍的主要作业方式。

但有一小部分队伍目前已经“上岸了”——开始摆脱对飞防费的依赖或对跨区作业的依赖，主动选择在本地市场扎根，有了稳定的客户资源并涉及更多的农机服务和农资销售，这也是叶文成所在的联盟近两年一直在大力推动的发展模式。

目前，中原飞防植保联盟联接较为紧密的飞手维持在200人左右，这些飞手经验丰富，熟悉市场，而且他们每个人身边都有围绕紧密的小团队，通过这200人的联接，能迅速响应的飞机数量保守估计在1000架以上。

“我们在小麦作业高峰期可以做到一天内抽调300架以上无人机，响应速度非常快。”叶文成对「探客Tanker」说，“事实上，这两年老队伍、成熟飞手的沉淀速度，并没完全跟上行业发展的速度，快进快出的人多了，所以我们认为抓住圈子里面的核心力量才是重点。”

而在王炳南看来，无人机原本是门槛比较高的高 科技 的产品，现在因为进入门槛降低，也影响到行业的发展，尤其是作业的价格体系混乱，行业尚未有统一规范。“由于价格的混乱，让无人机行业给人的印象是‘吃苦不挣钱’。”

比如，之前有植保队伍将打药的价格压低到3、4块钱一亩地，这意味着根本赚不到什么钱了，但却把行业的价格体系打乱了。

他认为最少还要五六年，行业乱象才会得到遏制，而且很多不利于发展的东西都会被淘汰。“原来我打算搞个无人机农药培训班，但现在找不到合适的赞助商以及政策支持。”

总的来说，无人机飞防在我国的智慧农业战略中，已体现出不小的助力作用——让智能机器替代人力，解放了人们劳作的双手，从而让农业的生产成本降低、生产效率提升、生产方式创新、产品的产量增加、农民的收入增长……这也让更多的年轻人愿意回归乡土，成为一名新农人。

如今，作为新农人的新战场，无人机飞防行业不仅诞生了规模化的植保队，还有无人机厂商的发展壮大以及农业无人机的应用范围扩大，都在说明这个行业的发展向好。但与此同时，市场的快速发展也产生了不少的乱象，亟待政策端的规范与约束，才能让无人机飞防进入更良性的发展循环。

无人机7大商业用途。农业事实上，多数无人机产业相关人员认为无人机技术在农业方面有巨大用途。通过辨别正在衰败的作物，实地清点谷物数量等，无人机可以帮助农民减少损失。此外，无人机还可以用来丈量和开发农场及其附属灌溉系统。以上原本费时费力的工作无人机都能在短时间内有效解决。另外，装配上盛有农药、化肥或水的装置后，无人机还可以变身为迷你喷洒机;对于饲养了家禽的农场来说，无人机还可以用来监测动物，并快速收集和反馈动物的健康和数量情况。建筑与施工建筑公司和工程承包商也能通过无人机受益。尤其是在房地产行业，建筑师可以使用图片和短视频等素材制作出设想建筑物的3D 模型。而使用无人机能够快速获取建设地点航拍素材，建筑师可以利用这些素材创建出真实场景的虚拟概念，然后将设计建筑物的3D模型放入虚拟建设地点中以便于精确计算和调整，从而获得最佳施工方案。并且在施工过程中无人机还可以用于实时监测及数据反馈，从而保证施工全程精确进行。派送业务包裹派送应该算是目前最为明显的无人机商业用途之一。虽然目前无人机限载量相当低(加上机身最多55磅)，但无人机派送业务前景却十分看好。尽管有人质疑亚马逊旗下Amazon Prime Air无人机派送业务的可行性，但随着技术越来越成熟，无人机送货上门也显得越来越真实。尤其对于交通不便的偏远地区。工程作业工程公司也在使用无人机进行深度作业，如石油管道、传输电缆、维护检查等。北达科他州商务部航空业务发展处主任布莱恩?奥普(Brian Opp)称：“工程公司的工作包括道路施工及维护、机场规划、基础设施建设等，当涉及到测量工作时，无人机和传感器的应用在提高工作效率方面至关重要。”环境监测及保护跟在农场监测动物和农作物相似。无人机不易被动物察觉，因此可以在不干扰动物作息的情况下对其实施监测，并获取保护效果、迁徙路径、栖息地管理及洪水估测(由其是沿海地区)等重要信息。无人机还能提供动植物健康情况及数量等数据，并且能在人类难以到达的地方检测新物种。媒体播报无人机的另一个明显用途就是媒体播报。早前，只有大型新闻公司才能负担起使用直升机录制航拍视频;如今，即使是当地报社或小型媒体公司也能利用无人机快速获取新闻播报所需的航拍素材。相对于直升机，无人机能够进入更紧凑、离地面更低的地方。而对于面对面访谈等简单录制工作，盘旋于附近的摄制无人机则完成得更加出色。无线互联网传播最后一个则是Facebook买下Titan Aerospace太阳能无人机公司时，媒体高度关注的无人机互联网推送应用。Facebook首席执行官扎克伯格计划利用旗下Aquila无人机向偏远地区推送互联网，而前不久Aquila无人机刚取得首次成功试飞。