个人所见植保无人机

聚丰开发 2018-11-15 6255

描述

注：本文是作者以前发表在其个人博客，现在发布到电子说专栏

热门题材，总是有许多人去深挖的，无人机，绝对是“高科技”的代名词，我们应该把这样的“高科技”用到公安、消防、交通、电力、城管、农业各行各业中去，争取早日解放全世界所有劳动者。在这一波“高科技”应用设计大赛中，好些人发现了一座超级金矿——农业植保，其实这座金矿很早就有人发现了，只是矿区条件复杂，非常难开采，国内许多年前就有公司尝试用无人直升机进行植保作业，受当时技术水平限制，效果不大理想，随着商业无人机的爆发，当时的技术瓶颈大都得到突破，让人觉得这座超级金矿有机会挖到了。

1.超级金矿

农业植保简单点理解就是给农作物打农药，授粉、施肥、催熟、脱叶等也属于植保范畴，先用大家熟悉的水稻打农药来算一下这座金矿有多大，我国水稻面积约为4.4亿亩，每亩水稻一年需要打农药3~5次，现在农村人工打药工钱是打一喷雾器（约15~18升）药收15元，每亩水稻需要3喷雾器药，这样单单只是水稻打农药服务费的市场就有4.4亿亩×3~5次×45元=594~990亿元，如果再算上棉花、油菜等作物，毫无疑问是千亿级的市场，而且这个千亿是每年都持续存在的，谁敢说这不是一座超级大金矿？

我们不否认这个千亿市场的存在，但是凭什么是让你无人机来挖呢？没有无人机，这农药不也是打了吗？是的，没有无人机，农药肯定也能打下去，100多年前，矿工都是用竹篓下井背煤，现在如果要让矿工再背着竹篓下井，铁定没人肯干。打农药是一件辛苦而且还有一定危险性的工作，现在农村，50岁以下的人基本上都不愿意背着喷雾器受那个罪，宁愿花点钱请人打，30岁以内的，田都不愿种，更别谈去打农药，所以从社会发展趋势看人工打药被替代是必然的。

我们承认人工打药被替代是必然的，来替代的不见得就一定是你无人机，别的机械怎么就不行？在过去的数十年里，市场一直在找寻合适的植保机，都是在传统农机上进行设计改造，不少厂家推出了行走式植保机和高喷植保机，但都存在严重不足，比如对作物的破坏、受作物生长环境影响等问题，翻耕机、插秧机、收割机等因为不用考虑对作物的破坏，已经是相对成熟的产品并大量使用，无人直升机可以解决这些问题，前些年因为要求操作人员技术水平要求高、价格昂贵等原因无法推广。现在无人机自动悬停几乎可以做到一动不动，价格也就几万元，大疆的MG-1报价也才9.6万，傻瓜式操作、成本大幅下降，更让人热血沸腾的是一架植保无人机一天可以轻松打到200、300亩面积的药，仿佛让一切都变得皆有可能，确实到了让人心动的时候。

随着国家人口老龄化的加重，劳动价值观的改变，国家政策层面也在逐步改变，政府开始倡导土地流转，通过承包、转租等变通方式建立家庭农场，鼓励规模化种植。到这里这座植保无人机的超级大金矿至于你们信不信，反正我是信了，谦虚点，不说千亿，百亿总是有吧。

2.无人机技术

无人机，当然也包含植保无人机，本质上就是一个放大的航模，从技术层面看，并没有突破性的改变，只是航模对体积、重量等有限制，超过就不算航模，无人机一般都比较大，所以航模界没有把无人机归属为航模。航模的飞行原理和真的飞机是完全相同的，无人机也一样，怎么飞、怎么控制并没有质的不同。现在做无人机的，为了体现自己“高科技”，会拼命撇开自己和航模的关系，说自己和航模完全两码事，航模不过是稍微专业点的玩具，充其量也是商业产品，我们无人机则是工业级产品，完全不是一个层次。做航模的听到这番言论自然是不爽，明明就是一样的东西，为啥就说俺不如你无人机，懒得和你争吵，我也直接改个名叫无人机拉倒，看你再怎么说？

不管是真飞机，还是无人机、航模、玩具，其飞行都是基于空气动力学，原型机有各个国家的科学家们进行研究分析，大型风洞测试验证，真飞机定型后自然就有各种外形数据流出来供大家参考，于是无人机、航模、玩具都可以照葫芦画瓢模仿出来，无需研发，也无能力研发。当然，抄也不是一件容易的事情，尤其想抄好，还是需要积累一定的经验才行，不是谁想抄就能抄的。举个例子，螺旋桨，没有几家会去仿真设计，最直接的做法就是按照抄原型，然后把倾角、弧度等做一定调整，做出好多种，实测哪种效果好就用哪种。

模拟工作做到位飞机自然就能飞起来，不过还需要操作人员有足够的技术，随着科技的发展，出现了飞控，无人机常说的核心技术就是这个，相当于真飞机的自动飞行仪，能把无人机（后面不分航模、玩具）自动稳定在操作人员需要的姿态，这时对操作人员技术的要求就大大降低，正是飞控的发展，终于撬开了无人机市场的大门。飞控是利用专门的电子传感器检测无人机的实时状态，然后通过软件算法得到无人机在空中的实时姿态，因为传感器大家都能买到，在硬件层面大家差异不大，所以软件算法决定了飞控的性能，谁的软件做得好，他的飞控性能就好。

国内做飞控的厂家不算太多，基本上每家都声称是自己研究出来的算法，我个人的感觉是，只要是效果还算不错的飞控算法，完全是自己研究出来的可能性不大，或多或少都有参考开源算法。可能有人要问大疆的算法是不是他们自己的，我认为应该有借鉴开源算法。飞控的姿态控制基本原理很简单，就是利用数学公式进行三维旋转运算得出无人机姿态，然后用 PID算法对姿态进行调节控制，但实际实现和基本原理差异非常大，各种干扰、偏差和理论数学模型严重不一致，所以即便有了正确的算法，也不是马上就能让无人机飞行稳定，需要通过额外的程序消除这些干扰的影响才行。

对飞控算法的接触，颠覆了我坚信多年的“我们国家的学生理论知识扎实，尤其是数学方面，我们比老外更擅长，只是不善于创新”的认知。飞控算法的关键词是旋转矩阵、四元数这些，因为自己不懂，只好搜相关教程来学习，到现在还是什么都没看明白，好些教程劝说不要去尝试弄懂，只要知道这么计算是对的就行，网上搜到的论文也基本上是知其然而不知其所以然，云里雾里套一大堆公式了事。以前我认为自己至少能达到同一年代大学生的平均数学水平，平时工作中遇到的一些问题，基本还能用数学公式分析，飞控算法让我觉得自己大学数学远达不到及格水平，太多太多的东西没有学明白。

3.做植保无人机

原本无人机就是一个非常新的产品，从中衍生出来植保无人机更是是新上加新，目前完全是处于一种茫然无序的状态，基本上是任由其象野草一样自然生长，谁都可以进来，谁都可以尽情发挥。在政府层面，由于相关管理规范性文件的缺失，无人机不知道应该由哪个部门负责管理，民航、交通、公安等部门好像都可以管，实际上每个部门都没有相应的管理权限，就算让某个部门去管，他们也不知道该怎么管？植保机无人机做为一种行业特种无人机，特殊的工作属性和应用场合，更不知道应该如何管理。

普通的航拍无人机，主要是满足人们的消费感官需求，可以认为不是刚需，政府可以在规范性文件出来之前做出一些限制措施，但植保无人机不一样，它的存在意义就是提升劳动效率、解决劳动力不足的社会问题，不但是不能限制，反而是需要提倡发展。显然植保无人应该是和传统农机一样由农机部门负责管理，可是现在农机部门上上下下对这个新生事物了解都相对有限，到目前为止，除了湖南有一个针对油动植保无人机的地方性标准外，全国还没有一个可以全面覆盖植保无人机的标准性文件。

在这种条件下，全国成百上千家厂商蜂拥进入植保无人机市场，一时间是人声鼎沸，连这几年占了航拍无人机大半江山的大疆也弄了个MG-1一起来起哄，至少在相当长一段时间内会是一个热门题材。进入植保无人机市场的到底都是些什么人呢，不急，接下来我给大家简单归类做个介绍，介绍的公司如有雷同，纯属巧合，可以肯定的是绝对不是你认为的那家公司，除非我已经把名字说得明明白白。

之前在航模圈子里头脑灵活而且有眼光的人，一部分抓住2010年前国内模型市场快速发展的机遇，在模型市场站稳脚跟，后面又有一部分跟着大疆做起了航拍机市场，模型市场和航拍机市场的快速发展大力推进了飞控、电调、电机产业的发展，大大降低了组装无人机的门槛，只要对航模有一定了解，不需要太多专业知识，就可以自己采购各个零部件组装出一台无人机来，正是这部分人，发现了无人机在植保、巡线等方面的应用。

某甲是航模爱好者，多年玩家经验对航模非常熟悉，某天在论坛看到植保无人机打药的信息，想到自己对航模是会飞也会装，别人能做他也应该能做，掐指一算也花不了多少钱，可以尝试一下。心动不如行动，一番折腾样机就弄了出来，再通过网络一搜索，发现还有一定的市场需求量，于是就干脆做起植保无人机来，主要是通过网络销售给各地对植保有兴趣的客人，卖给他们做展示样机，由于起步早，虽然市场不大，一年也还能卖出个二、三十台来。

某乙是航模业内人士，做一些模型配件，没有抓住模型和航拍机市场发展的机会，工厂始终还是小规模，不过从业十多年，对模型产品是非常熟悉。做模型的都有个共性，虽然主要是做小模型，内心都想尝试大的，所以他在这十多年里，除了做模型配件，也有尝试做一些比较猛的大飞机，这个尝试基本上就是满足了自己的好奇心，不会有真正的市场。做植保无人机的主力还是以前航模界的人，他知道植保无人机是理所当然，于是发挥自己熟悉航模、有工厂的优势也做其植保无人机来，虽然他起步偏晚，但是他自己有加工厂可以让植保无人机的成本比某甲的低，而且质量更有保证，主要也是卖给别人做样机，一年也能轻松卖个几十台。

某丙和某甲一样是航模爱好者，早些年人生轨迹也相仿，转折发生在看到论坛植保无人机信息的那一天，某丙没有象某甲一样想着自己组装植保无人机去卖，他是买了某甲的一台样机，然后带着这台样机去给许多不了解航模世界的人讲了一个关于金矿的故事，告诉他们这时他花了很大很大的精力才弄出的全宇宙独一无二没他不行挖矿神器，只是因为自己资金有限，无法造出更多神器批量采挖，问听故事的人有没有兴趣出钱多造点神器去猛挖一通。故事讲的次数多了，自然会有人信，于是某丙一下就站在了某甲完全无法企及的高度，更厉害的是他可以继续讲新故事，只要把握住故事是讲给和故事有足够距离的人听这一点，就一定会有人继续信。

某丁和某乙一样，资深航模业内人士，他们俩没有抓住模型和航拍机市场发展的机会的原因各不相同，相同的是两人都没抓住机会，当植保无人机出现的时候，某丁嗅觉显得要灵敏一些，胆量也大一些，果断放弃利润逐日下降的模型市场，转身投入植保无人机市场。任何一个新兴市场，过早或过晚进入是一件让人郁闷的事，显然某丁进入得早了一些，相较某乙，虽然看上去要风光好多，但投入要大许多，加上市场没有真正形成，日子过得并不滋润。为了生存，只好也和某丙一样出去给人讲故事找钱，某丙的故事可以想怎么讲就怎么讲，某丁的故事只能是基于他已经存在的架子来修饰补充，虽然也有人信，但有个麻烦是不能象某丙一样讲新故事。

植保无人机其实是植保和无人机的结合，甲乙丙丁是无人机向植保发展的代表，另外还有一类是从植保向无人机发展的，某戊在植保行业有一定的专业积累和关系，知道植保的需求，在得到政府一定支持后学习国外先进经验，很早就从国外引进植保无人机相关技术，因为其自身发展和政策支持紧密相关，虽然起步很早，但是对政策的依赖性过强，发展相对比较缓慢，示范意义大于实用意义。

甲乙丙丁戊只是少数代表，更多的类似贸易公司，买回几台样机，再找几个人学会操作，包装包装就成了一家植保航空公司。这类公司一般在当地有一定的关系资源，可以得到当地政府的项目资金支持，这类公司只要脚踏实地，还是能对植保无人机区域性发展起到很好的作用，就怕搞假大空，糊弄用户，最后把植保无人机在某个区域的名声弄坏，现在这种情况已经有逐步蔓延的趋势。

4.植保与无人机

目前植保无人机行业的，大都是重无人机而轻植保，都是去强调自己的无人机性能有多好、自己具有足够的无人机开发实力等，认为要想在植保无人机领域占有一亩三分地，就必须让自己的无人机在性价比方面具有一定的优势，认为如果能做到自己的无人机性能比别人好而价格还便宜就一定能抢占到市场。这种想法对于其它行业确实是对的，对于普罗大众，价格便宜量又足绝对是第一考虑对象，但是对于植保无人机，这种想法就存在严重问题，甚至是错误的。

植保无人机这个提法本身就存在问题，从语义上讲肯定是强调无人机，我相信这么提很大成分是为了迎合当下无人机这个风口。实际上植保无人机自身的市场并不大，有市场预测是未来几年全国会有3万台的需求量，如果按每台5万元的价格计算，整个市场也才15亿，即未来几年只按3年计算，每年仅为5亿，如果有100家无人机厂家来分享这个市场，每家平均下来只有500万。大家看好的市场是植保服务，远远高于植保无人机自身，所以实际上应该说无人机植保才准确，植保才是绝对大头，重中之重，无人机则只是一个实现的载体。

一台5公斤的植保无人机，电池按连续作业经济性配置价格约为4万元，每小时可以作业30亩，每天作业200亩，可以完成1400亩水稻的作业任务，一年施药3次，施药服务费15元/亩次，年度服务费为6.3万元，就算无人机价格再贵1万元，也可以一年回本。做个不考虑日常成本的简化比较，我以5万的价格买一台性能不错的植保无人机，无人机厂家按赚一半算是2.5万元，我用这台无人机做3年服务，能赚13.9万元。所以如果一味强调自己无人机性能的优势，最多只能是让自己的无人机销量增加一些，反而是别人专心做好服务的能够赚得更多。

植保是件枯燥无趣的事情，风吹日晒很辛苦，加上不是药一打虫子就全死光光，很难做出吸引眼球的现场演示，无人机则不同，飞来飞去，擅长的就是表演，只要领导过来观看个十来分钟，就可以看到不错的效果，在争取项目上非常有优势。正因为植保枯燥辛苦，现在大多数无人机厂家不愿意把精力花在植保上，抱着“我们植保无人机只要喷药功能做好就行，至于用什么药怎么喷那是农药厂家的事情”的想法，结果让植保无人机成了能洒水的无人机，没有充分体现植保的意义。

作为植保从业人员，他们对新药剂这方面会有兴趣做尝试，但对于无人机这种新方式，传统的植保施药方式也能满足植保需求，他们不了解无人机的性能和技术，所以最多只能是被动配合，不可能是主动尝试。各人自扫门前雪的心态，使得现在植保和无人机严重脱节，虽然有一些厂家已经在探寻植保紧密无人机结合的方法，但因为后面我会讲到的一系列问题，目前还没有一家能真正把植保和无人机顺畅联通。

5.面临的问题

植保无人机是一种新型农机，属于农机中的战斗机，绝对不是农机中的拖拉机。传统农机的翻耕机、收割机的操作都和车辆驾驶相似，会开车的人，只要简单介绍一下操作方法，再跟着师傅转几圈，就可以自己一个人慢点操作，遇到状况马上停机，翻也是翻在田地里，不会让操作人员有太大心理压力。植保无人机全然不同，虽然实际操作不复杂，但其工作时是飞行在空中，要是遇到状况，没处理好会有可能从从空中摔下来，空中摔下来的后果显然比翻在地上严重许多，一般人哪里有胆量拿个几万块的飞机自己尝试。正是这个不同，植保无人机和传统农机相比要多一个专门的学习培训过程，现在AOPA一个无人机驾驶培训要一个月时间和一万左右的学费，确实有点昂贵。

植保无人机厂家可以给客户提供简单的培训，但这个培训会有一系列的困难摆在厂家面前。显然只能是让客户到厂家参加培训，一架飞机最少要两名操作员，根据我们培训的经验，以前没有接触过飞机的人正常需要脱产培训一周才能具备基本飞行素养。如果厂家想要提供出有模有样的培训，教材、模拟训练机、训练真机、教员、场地缺一不可，单单模拟训练机一项，就难倒不少厂家，模拟训练机价格必须非常低，不然培训中摔机的成本会过高，功能必须和真机完全一致，否则起不到任何效果，看似简单，做出来真不容易。所有的这一切都需要投入，如果没有一个好的平台来支撑，无疑会成为一个烧钱的行当。

如果厂家只是单做无人机，前面已经分析过市场相对有限，即使是三线城市的人力成本，每年培训方面的支出也需要50万，加上研发、市场、售后这些日常基本支出，一年用掉200万很正常，前面的市场预估年均销售收入是500万，支出200万就不要期望还能赚钱。如果缩减培训、研发方面的支出，是不可能做出能得到市场认可的产品的，一定会被市场早早淘汰。所以厂家如果想要在植保无人机这个行业生存下来，最好是能投入到植保服务这块业务中，利用产品做支撑，通过服务赚利润。

想做植保服务，就不要期望这是一件简单容易的事情，如果很好做，神州大地肯定到处都是无人机植保服务队了。无人机植保看似简单，实际上是跨行业领域的一件事，需要参与者真正懂无人机技术和植保知识。无人机厂家肯定要懂无人机技术，不然就是江湖骗子，在植保知识也不用过多担心，对于作物的各种病虫害，地方农业局下属植保站会提供适合当地环境的植保技术指导，每周会免费发布病虫害预报、施药指导等信息，只要遵照植保站的农艺要求，完全可以对病虫害进行有效防治。

既然有植保站免费指导，那为何还说不好弄？植保站的指导意见只是针对传统施药方式，传统施药是一亩面积用药兑水40升，足够的水量可以保证药剂充分溶解，无人机施药能够携带的水量有限，参考用水量是一亩面积用水1升，很有可能出现药剂无法完全溶解的情况，所以传统农药不一定适合无人机，最好是用农药厂提供的无人机高浓缩专用药剂。那农药厂可不可以提高现有的药剂的溶解度来保证1升水可以充分溶解呢？技术上讲是有机会，不过单单提高溶解度对于无人机植保还不够，试想一下，一升药液分散到一亩宽的面积，药雾是非常之细，施药过程会造成一定量的挥发，尤其是夏天高温环境，挥发更严重，所以药剂除了保证溶解度还需要耐挥发。

由于行业标准的缺失，各厂家的无人机的技术参数各不相同，就算是使用无人机专用药剂，还是需要厂家提供与其无人机匹配的施药操作规范才能充分发挥药效。厂家只有通过大量的对比测试试验才有可能制定出可靠的操作规范，告诉用户施药时飞多高、飞多快、使用什么喷头、喷幅多少这些具体要求，要是厂家没有一定的理想和追求，绝对不会花大量的时间去做这种属于基础研究的事。

就算有无人机厂家愿意花时间、财力和精力去做施药效果试验，是不是飞机和农药都准备好就可以开始了呢？我一开始是认为只要厂家愿意投入，肯定没有问题，后来才发现这只是厂家的一厢情愿。厂家想做施药效果测试，必须有试验田，这个试验不是厂家想做就能做的，需要一系列主管部门同意才行。试验田肯定会选成片的田块，选这样的田首先要得到粮油站的同意，然后才可以在植保站和农机站的指导下实施，试验时必须和乡镇政府做好沟通才行。在基层市县，无人机植保试验肯定会受到当地的关注，所以正式启动前需要得到市县分管领导的支持，到农业局和农机局报到也是必须的，越受关注，越会让厂家头大，发改、科技、工业都有可能对项目表现出浓厚兴趣，弄到最后厂家完全迷失方向，不知道到底归谁管？听谁的？

政府相对还简单，只要厂家真心想做事，政府一定是欢迎支持的。正常来讲无人机厂家是都在城市里，或多或少会对农村的情况不了解，容易出现不切农村实际的想法。经过十多年的发展转型，现在农村的农药、种子、化肥等生资都建立了由当地人牢牢把握的经销网络，如果没有他们的支持，即便有政府的大力支持，也难做好植保服务工作。只要厂家一开始施药试验，就会触发经销商敏感的触觉，如果药剂不是他们代理的品牌，试验中势必遭到他们强力抵触，甚至是暗地破坏，所以还需要得到经销商的理解和配合。做完这些协调沟通工作，应该可以和试验田的主人签协议开始试验了吧？

这就是厂家脱离农村现实情况的错误想法，如果直接和农户签协议，很有机会最后让厂家欲哭无泪。在农村和农户打交道，签再多的协议也无用，协议对于农户来说没有太多的约束力，如果他们觉得吃了亏，他们随时可以反悔不干，如果厂家得到的好处比农户多，他们也随时可以反悔不干，和他们合作，基本上是亏要厂家自己担，好处得让农户他们享，如果厂家坚持按协议行事，他们会找厂家闹、找基层政府闹，最后政府也只能是从中协调，如果厂家想走法律程序，最多就是赢了官司赔了钱，再也别指望后续项目能顺利进行。这不是对农户的偏见，中国农村的现实情况就是如此，不然怎么会有小农意识这个词？

6.一件有意义的事

接触无人机植保这个行业后才发现对这个行业感兴趣的多，真正参与的少；热衷于宣传的多，真正做实事的少；浮于形式的多，真正做研究的少；吹牛的多，真正大投入的少。整个行业，都是期望能从中赚快钱，只说自己好的方面，回避存在的问题，为了抢目前并不大的市场，更是肆意相互诋毁，毫无客观性可言，从技术的角度看着实让人失望。

电动的说油动污染大，客观讲难道油动无人机的污染还比柴油农机大？

油动的说电动续航短，客观讲油动无人机目前国产发动机真的能长时间连续工作吗？

电动的是尽量回避自己需要多少电池才能连续作业，油动的是尽量回避自己多久就要换发动机。

单旋翼的只和多旋翼的比能效，多旋翼的只和单旋翼的比稳定性。

上个月在深圳举办的第十七届高交会上，无人机和机器人是热点，有数十种植保无人机参展，借这个机会，我到现场问了厂家参展人员一些简单的问题。没有一家电动无人机厂家能回答出连续进行植保作业需要多少电池和充电器；没有一家油动无人机厂家能回答出他们在环境温度达到30度的情况下飞机能持续飞行多久；没有一家能说出植保作业的具体试验地点和试验对比数据；没有一家能说出喷头在不同高度能够覆盖的有效宽度；没有一家厂家能说出有效喷幅内药量分布差异；没有一家能说出达到宣传施药效率时的飞行高度、飞行速度、喷幅是多少；没有一家会客观告诉你新手需要多长时间才能学会操作。

技术是逐步发展的，循序渐进，不可能一蹴而就，新的事物，我们需要有耐心，有问题并不可怕，相信问题一定能够被解决，要知道莱特兄弟第一次飞行只有短短的12秒，正是这12秒才有今天的越洋飞行。正是这个行业还存在许多问题，还有许多事情需要有人去做，我看好这个行业的未来，还有机会能够进入这个行业。最近一家农药企业在成立二十周年庆典上喊出“农业不再落后、农民无比幸福”的口号，作为一名二十多年前从农村走进中国农业第一院校就读的农村娃，对这个口号无疑更是感触颇深，让我坚信无人机植保是一件有意义的事，值得去做，就算是最后没有成功，至少能在内心收获一份骄傲，努力！