鉅大LARGE | 點擊量：5136次 | 2021年06月21日
簡述國內外植保無人機現狀分析及解決方法
國內植保無人機處于起步階段，相對傳統(tǒng)植保優(yōu)勢顯著。植保無人機，顧名思義，即應用于農林植物保護的無人駕駛飛機，可以進行噴灑農藥、種子、粉劑等，具有效率高、環(huán)保、植保效果顯著、智能化等特點。重要由飛行平臺、飛控系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)三部分組成，可以通過地面遙控或GPS飛控，操作簡單靈活。
按動力類型可以分為油動無人機和電動無人機。油動無人機機構占比約3%，重要是由于操作難度大，價格昂貴，研發(fā)難度大。
目前電動無人機成為很多小公司切入植保無人機領域必然選擇。電機飛行80%靠飛控，20%靠飛手相關經驗，輕巧，靈活，操作簡單，故障率低，對飛手的技能要求較低；油機對操控手的技能要求比較高，目前國內操作嫻熟的無人機飛手短缺。況且電機比較容易維修和維護，而油機相對復雜，維修和保養(yǎng)要求都相對較高。國內的土地單戶的種植面積較小，土地分散且大都不平整，使得油動植保無人機續(xù)航時間長載荷量大的優(yōu)點發(fā)揮不出來。再加上油動植保無人機價格昂貴，導致目前國內的植保無人機只有3%是油動的。關于公司而言，用于航模航拍的電動無人機在我國是一個完整且競爭充分的行業(yè)，而油動植保工程型無人機載荷在10-45公斤之間，是處在航模與載人飛機之間的一個斷層，研發(fā)沒有現成教材，都是在嘗試和摸索，相對困難。
電動植保無人機與油動植保無人機比較
但隨著土地流轉的推進，土地集約化經營成為趨勢，油動無人機植保的載荷大和續(xù)航時間長的性能優(yōu)勢會凸顯出來，再加上飛控系統(tǒng)的改進，傻瓜式操作的到來，油動無人機的未來空間很大。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
按照旋翼結構可以分為固定翼、單旋翼和多旋翼。固定翼載荷大、飛行速度快，但價格高且不能垂直起飛，比較適合平原地區(qū)的大面積作業(yè)，不適合我國大部分地區(qū)地形復雜、地塊狹小的環(huán)境。
單旋翼電動植保無人機作業(yè)效果好，但價格更貴。單旋翼電動植保無人機旋翼大，飛行穩(wěn)定抗風性能好，向下氣流強勁而穩(wěn)定、可以打透茂密的枝葉，施藥效果好。多旋翼植保無人機旋翼較小，旋轉方向兩兩相反，導致風場散亂，風場覆蓋范圍小，向下氣流相互干擾，風場比較復雜，穿透性較小，所以施藥效果比單旋翼差，為加大噴灑面積，會把噴桿加長（噴桿總長超過旋翼直徑），由于空氣動力原因，在作業(yè)時會左右搖擺，導致飛行不穩(wěn)定，作業(yè)難度加大，新增摔機的風險。單旋翼核心部件為進口電機，構件為特種鋁材，碳纖材料，結實耐用，性能穩(wěn)定，造價較高。多旋翼技術門檻較低，使用航模級別的國產電機和配件，所以價格便宜，并且能夠實現空中懸停。
四大特點強勢替代人工植保
植保無人機在效率、安全、環(huán)保、防治效果、成本等方面大幅領先與傳統(tǒng)的人工植保方式。
效率高。無人機每分鐘可以完成1-2畝的農藥噴灑作業(yè)，而人工噴灑農藥的效率大約每小時2畝，無人機的效率目前是人工的30-60倍，考慮無人機技術的提升，土地的平整和規(guī)?；?，無人機效率上的領先優(yōu)勢會越來越大。
安全性。無人機植保實現了人和藥的分離，通過地面遙控或GPS飛控操作，噴灑作業(yè)人員遠距離操作防止暴露于農藥下的危險，即使在加注農藥時，現在也已經開發(fā)出來自動加注機。而人工植保方式下，人和農藥長時間的接觸不可防止，據報道，每年噴灑農藥出現中毒癥狀人數多達10萬人。
防治效果好，且更加環(huán)保。植保無人機采用噴霧噴灑方式，具有作業(yè)高度低，飄移少，可空中懸停等特點，噴灑農藥時旋翼出現的向下氣流有助于新增物流對農作物的穿透性，防治效果好，也可以節(jié)約50%的農藥使用量，90%的用水量，大大降低了資源成本。人工植保下農藥的利用率只有30%，大量農藥進入土壤和河流，造成環(huán)境污染，糧食中大量農藥殘留。并且無人機可以實現噴灑路徑規(guī)劃，有效防止了人工方式下的重噴和漏噴現象，防治效果更加得到保證。
經濟性更優(yōu)。在成本方面植保無人機也取得優(yōu)勢。以電動植保無人機為例，每組電池6塊鋰離子電池成本12000元，每次作業(yè)面積15畝，充放電壽命200次，每畝分攤成本4元；飛手兩名，人工費用2元/畝；能源（電）費用2元/畝；無人機費用10萬計，折舊3年，每年作業(yè)20000畝，每畝成本不到2元。農藥成本相對人工節(jié)省50%，約5元/畝，相關維護費用1元/畝，每次共計16元/畝。人工植保方面，每小時作業(yè)面積2畝，每天8小時計16畝，人工成本160元，每畝10元；農藥10元，每次植保費用共20元/畝。再考慮植保無人機的政府補貼、電池費用下降、技術升級，成本優(yōu)勢會越來越大。
無人機植保和人工植保費用比較
植保無人機產業(yè)鏈解析
植保無人機產業(yè)鏈可劃分為三個環(huán)節(jié)，上游研發(fā)制造，中游經營運行，下游輔助保障。
上游研發(fā)制造環(huán)節(jié)的重要內容是研發(fā)制造植保無人機整機。進一步專業(yè)分工，又可細化為機體結構、動力機構、飛行控制、數傳通信、導航航管和噴施設備等專業(yè)。充分市場化的研發(fā)制造產業(yè)，由各專業(yè)公司和植保無人機整機公司共同構成。除此之外包括三方面：
1.從通航法規(guī)上講，植保無人機還要要在此階段獲取限用類特殊適航證、駕駛證以及空管系統(tǒng)的研制。
2.需做好運載車輛，特種施用農藥等設備和產品的配套。運載車輛保障將植保無人機運輸至作業(yè)點，空施農藥保障飛防作業(yè)的植保效率和施藥效果。
3.操作人員的培訓。植保無人機操控手需通過培訓，獲取相應等級的無人機駕駛員證書；同時，還必須對飛防作業(yè)的各個職能崗位進行職業(yè)化培訓，以滿足飛防作業(yè)對人員的專業(yè)化需求。
中游經營運行環(huán)節(jié)的主體是飛防大隊。飛防大隊應該具備植保無人機、運載車輛、無人機操控手、飛行調試員、農藥技師等，還要獲得經營許可以及通用特種法規(guī)下的特種作業(yè)許可。同時，飛防大隊在飛行進行作業(yè)時，還應該向相關空管部門申請臨時空域。飛防大隊直接面向農業(yè)種植用戶，其經營活動為用戶供應大田作物施藥、經濟作物施藥、水面作物施藥、果木施藥、草場施藥及經濟作物施肥等植保服務，獲得產業(yè)的收益產值。
下游輔助保障環(huán)節(jié)中植保無人機的維護修理是保障無人機持續(xù)適航的基礎。同時，油料、電池、以及易損備件等無人機消耗品的供給，空施農藥的穩(wěn)定渠道保證，以及氣象信息、植保信息、交通信息等各類信息也是飛防大隊不可或缺的保障。此外，持續(xù)適航、空管系統(tǒng)保障、駕駛員審核同時跟上。無人機駕駛員和在崗人員都有繼續(xù)培訓的要，以保證對人力資源素質的需求。特別要注意的是無人機空管系統(tǒng)?？展芟到y(tǒng)也分為研發(fā)制造、經營運行、輔助保障三個階段。其建設、運營、保障應該由國家相關航管部門負責。空管系統(tǒng)可以建立在移動通信網絡的基礎上，在對無人機進行航管的同時，還可建立飛防大隊經營管理系統(tǒng)，實現植保無人機物聯網運營。值得一提的是，植保無人機保險是一個相對獨立的產業(yè)，可降低飛防大隊經營風險，減少經營損失。
專業(yè)的飛防大隊是未來植保無人機的真正購買者和使用者
農場主會將植保服務外包給專業(yè)飛防大隊，后者正是未來植保無人機的購買主力。植保服務是一個綜合性服務體系，而不是簡單的把藥噴到田里。同時，植保無人機的應用還涉及到飛機維護、保養(yǎng)、維修、保險、法律法規(guī)、植保應用等相關產業(yè)，其中涉及大量的機械、農業(yè)等專業(yè)知識。因此，在我國適應土地流轉，大規(guī)模農業(yè)集約化經營的趨勢，運用科學化、專業(yè)化的方法管理農業(yè)，將各個任務作業(yè)拆解外包給專業(yè)化的團隊是必然選擇。
飛防大隊是一個能夠快速供應植保服務并能夠執(zhí)行盈利的服務化組織，無人機植保的高效率和低成本成是在市場激烈的競爭中致勝的法寶。縱觀發(fā)達國家，以使用無人機作業(yè)頻率最高的日本來說，農場主購買無人機的只占了16.3%，其余部分均為專業(yè)化組織或者協會購買。據統(tǒng)計，在美國有一萬多家植保服務商供應植保服務，而購買無人機的農場主相對較少。
我國無人機植保相比發(fā)達國家處于起步階段
2015年全國植保無人機保有量達2324架（31個省統(tǒng)計），總作業(yè)面積達1152.8萬畝次，較之2014年的695架、426萬畝，同比上升分別是234%、170.6%。但是，目前國內農業(yè)植保仍以人工加手動、電動噴霧機這樣的半機械化裝備為主，占比超過90%，特種植保比例小于2%。按2015年植保無人機總作業(yè)面積達1152.8萬畝次計算，無人機植保比例不到1%，而美國、日本的農用特種作業(yè)占耕地面積比例分別達到50%、54%，世界平均水平也達到了遠高于我國的17%，我國在特種植保方面還處于剛剛起步階段。
中、美、日農用特種作業(yè)占耕地面積比例（%）
從世界范圍來看，農業(yè)植保無人機應用較為普遍的有日本、韓國等農業(yè)機械化水平較發(fā)達的國家。由于美國農業(yè)組織方式采用大農場為主，大面積農業(yè)植保采用載重更大的有人駕駛飛機噴藥，使用無人機植保較少，導致美國植保無人機產業(yè)發(fā)展落后于日本。
他山之玉一：日本耕地特點與我國相似，無人機植保第一大國相關經驗值得借鑒
早在1987年Yamaha（雅馬哈）公司受日本農業(yè)部委托，生產出世界上第一臺20kg級噴藥無人機R-50，經過20多年的發(fā)展，目前日本擁有2346架已注冊的農用無人直升機，操作人員14163人，成為世界上應用無人機植保第一大國。日本雅馬哈公司生產的植保無人機可以實現短時間內更換油箱、補充藥劑、定高飛行、基本實現傻瓜式操作，用戶只要一鍵操作，飛機將自主起飛，達到設定高度后懸停，用戶可方便的操控飛機前進后退，降低了對農民的技術要求，飛機的穩(wěn)定性、作業(yè)效率和安全性大大提高。
日本農民戶均耕地面積小，地形多山，與我國相似，適應單旋翼植保無人機作業(yè)，研究日本的成功相關經驗對我國植保無人機的發(fā)展具有很強的指導意義。然而，我國和日本的情況也有所不同。日本的田地間水泥機耕道比較完備，農民收入比較高，每畝噴灑收入是我國的10倍。因此，日本選擇起飛重量110公斤的雅馬哈油動無人機作為植保無人機，可以達到出入田間作業(yè)，較長的滯空時間降低了起降的次數，從而降低了事故率，提升了作業(yè)效率。
他山之玉二：美國大力扶持推動農業(yè)特種發(fā)展成熟，直接貢獻率為15%以上
美國是農業(yè)特種應用技術最成熟的國家之一，已形成較完善的農業(yè)特種產業(yè)體系，據統(tǒng)計，農業(yè)特種對農業(yè)的直接貢獻率為15%以上。其中，美固定翼飛機植保發(fā)展最為成熟。
美國有農用特種相關公司2000多家，已成立國家農業(yè)特種協會(NationalAgriculturalAviationAssociation,NAAA)和近40個州級農業(yè)特種協會，NAAA有來自于46個州的會員1800個。
全國在用農用飛機4000，共有機型20多種，以有人駕駛固定翼飛機為主，約占88%。在冊的農用飛機駕駛員3200多名。
年處理40%以上的耕地面積，全美65%的化學農藥采用飛機作業(yè)完成噴灑，其中水稻施藥作業(yè)100%采用特種作業(yè)方式。此前，美國因農業(yè)勞動人工成本太高，一度放棄國內的水稻種植，大米全部進口。后來使用了特種作業(yè)，到20世紀70年代末期，一躍而成為世界上重要的稻米出口國之一。
國家大力扶持農業(yè)特種產業(yè)的發(fā)展是美國農業(yè)特種發(fā)達的重要原因之一。美國從上世紀70年代就開始研究特種噴施作業(yè)技術參數的優(yōu)化模型，用戶輸入噴嘴、藥液、飛機類型、天氣因素等，通過對內部數據庫調用，即可預測可能出現的飄移、霧滴的運動和地面沉積模式等。美國國會通過了豁免農用飛機每次起降100美元的機場使用費的議案，2014年白宮的預算中預計繼續(xù)投入73億美元支持該議案，以降低農業(yè)特種作業(yè)的成本。在NAAA的推動下，自2002年以來已投入約700萬美元用于農業(yè)特種技術研發(fā)，參議院已通過議案將繼續(xù)大力支持開發(fā)更高效、使用成本更低的農業(yè)特種相關技術。
基于我國獨特的環(huán)境，國內無人機技術縮小差距的同時實用性和性價比更高
我國的植保無人機起步較晚。真正開始研制的時間只有十多年，具體進程梳理如下：
國內植保無人機發(fā)展歷程
載藥量：RMAX達到20公斤，但RMAX的價格達到100萬以上，是我國市場消費能力所不能接受的；
起飛重量：110公斤的起飛重量使得該產品在我國的田地上不易使用，要三四個人才可以抬到田間作業(yè)，在日本有完備的水泥機耕道系統(tǒng)，但是在我國考慮到溝渠、樹木、電線、田埂等復雜因素，我國要建成完整的機耕道系統(tǒng)要很長的時間。
相對來講，載藥量15公斤比較符合現階段我國無人機植保行業(yè)的需求，一方面載藥量達到15公斤，滯空時間可以達到近20分鐘，從而可以達到每天300～500畝的作業(yè)效率；另一方面，25萬的價格從性價比來說要高于雅馬哈RMAX無人機。此外，從參數比較中也可以看出，漢和自主知識產權的軌跡記錄儀是漢和無人機的特色，可以進行噴灑軌跡的記錄和管理，對漏噴和復噴進行警告，從而使得農業(yè)噴灑作業(yè)更加智能化，也可以做為作業(yè)管理的依據。
大載荷長續(xù)航是我國植保無人機的發(fā)展方向。隨著未來土地流轉，農業(yè)基礎設施完善，大載荷的植保無人機是發(fā)展的趨勢。
我國植保無人機發(fā)展柱狀圖
未來每年全產業(yè)市場空間近400億，植保服務是產業(yè)鏈重點
國際相關經驗表明，農業(yè)是無人機民用領域第一個，也是最大的一個市場。在美國，根據國際無人機系統(tǒng)協會（AUVSI）的一份報告預測，2015~2025年無人機在民用領域中的應用將為美國經濟貢獻820億美元，其中756億直接來自農業(yè)領域。日本植保無人機市場占有率70%的Yamaha2014年植保無人機銷售額50億日元，以此估測日本每年植保無人機整機銷售的市場空間約合人民幣4.64億。我國的耕地面積是日本的28倍，潛力巨大。
2016-2020年中性預期下，無人機累計市場空間24.30億，每年植保服務市場空間72.90億?！?015我國國土資源公報》顯示，截至2015年末，全國耕地面積為20.25億畝。樂觀估計下2020年我國無人機植保滲透率約15%，中性估計下達到8%，悲觀估計下達到5%，目前無人機植保滲透率不足1%，以植保無人機工作年限3~5來看，目前的存量無人機在2020年前陸續(xù)淘汰。
無人機植保行業(yè)空間測算（2016-2020）
悲觀、中性、樂觀估計下到2020年累計無人機植保整機市場空間15.19億、24.30億、45.56億，規(guī)模更大的是植保服務市場，分別達到45.56億、72.90億、136.69億。若考慮龐大的無人機保養(yǎng)維護，零部件（如電池）更換市場，泛無人機植保市場空間巨大。
遠期市場成熟時，中性預期下全產業(yè)每年市場空間近400億。再測算一下無人機植保完全發(fā)展成熟時的市場情況，目前日本的滲透率已經達到54%，樂觀估計我國能達到50%，中性40%，悲觀30%。電動植保無人機目前折舊年限3年，油動5年，以4年為植保無人機的平均壽命計，在市場成熟情況下已經沒有增量的植保無人機需求，只有存量更新。
無人機植保行業(yè)空間測算（市場完全成熟）
悲觀、中性、樂觀預期下，每年無人機整機市場空間22.78億、30.38億、37.97億，每年的植保服務市場空間273.38億、364.50億、455.63億，中性下全產業(yè)每年的市場空間接近400億。很明顯植保服務的市場空間將遠遠大于無人機機器制造本身。伴隨技術進步，無人機植保作業(yè)效率提升、無人機的壽命會新增，還會導致無人機市場相對植保服務市場更小。
無人機在泛植保應用領域拓展空間巨大
農業(yè)植保的時間在一年中所占的時間很短，這很容易造成專業(yè)植保服務團隊人員和設備閑置，也不利于留住專業(yè)的飛手。植保無人機在非植保時間可以通過農作物監(jiān)測、無人機播種、為農村地區(qū)供應送快遞服務等方式進一步發(fā)揮價值。
農作物監(jiān)測
植保無人機搭載相關監(jiān)測設備可以對農田土壤濕度、病蟲害情況等進行監(jiān)測。土壤濕度是水文、生態(tài)、農業(yè)等方面研究的重要指標，它直接地控制著陸面和大氣之間水分及熱量的輸送和平衡。監(jiān)測區(qū)域土壤濕度有利于控制區(qū)域內的水澇、干旱及農作物生態(tài)長勢評估。傳統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測站不能滿足大面積、長期的土壤濕度動態(tài)實時監(jiān)測的要求，限制了其在農業(yè)信息化、自動化方面的發(fā)展及應用，而光學設備在高空中會受到云層的阻礙，使高空飛行設備的應用受到了限制，因此無人機的應用成為了解決問題的關鍵。
無人機搭載可見光-近紅外光設備作為檢測手段，完成了土壤濕度的合理化監(jiān)測。通過比較圖像的各種空間分析特性，得到提高土壤濕度與包含信息的相關系數，保證了所建立的模型的高準確性，完成了土壤濕度的合理化監(jiān)測。使用無人機進行土壤濕度監(jiān)測具有成本低、時效性好、方便攜帶等多方面優(yōu)點，在我國土地遼闊、地形類別復雜的前提下具有很好的實用價值。
無人機搭載特殊的光譜分析儀，專門用來偵察農田、果園中病蟲害，甚至供求狀況。通過在農作物種植區(qū)域巡視，可以很快判斷區(qū)域內某一植株的患病以及患病類型，及早采取有針對性的措施。通過巡檢可以為產量情況做一個預判，匯集所有無人機巡檢的數據甚至可以預計出未來農作物市場的供求狀況。
植保無人機所掌握的巡檢數據和農藥噴灑數據可以匯總成農作物生產全周期的數據，為真正意義上的食品安全可追溯創(chuàng)造了條件。
無人機播種
最近，位于美國俄勒岡州西北部城鎮(zhèn)比佛頓的無人機創(chuàng)業(yè)公司DroneSeed開發(fā)出一款高速播種無人機，可利用壓縮空氣將種子射入土壤中。創(chuàng)始人GrantCanary和RyanMykita表示，創(chuàng)立公司的初衷是想改變植樹的方式。目前，該無人機已在美國西北部森林再造中應用。
DroneSeed利用一些傳感器可繪制3D地圖，并且分析出什么地方關于植物來說是容易生存的，最后將包裹好的種子射向土壤中。DroneSeed的續(xù)航時間為30分鐘，更換電池后可持續(xù)作業(yè)1.5小時。傳統(tǒng)的人力播種，每人每天大概能種800粒種子。同樣的工作量，無人機預計1個小時就能完成。
常見的植保無人機重要從事農藥噴灑的工作，一年中噴灑農藥的作業(yè)時間很短，不可防止造成無人機長時間的閑置，播種的時間正好的噴灑農藥時間錯開，可以考慮將植保無人機的相關配件，如藥箱等改裝成播種無人機。
無人機送快遞
農村電商發(fā)展正如火如荼，阿里和京東都把農村電商作為下一個業(yè)務上升點。阿里平臺的農產品賣家數量，從2013年到2015年就實現了翻倍。到2015年底阿里集團已啟動了14000個村淘點，招募了12000多個村淘合伙人，其2016年的目標是村淘點增到40000家。京東鄉(xiāng)村推廣員達到20萬人，服務20萬行政村。京東縣級服務中心1400多家。京東幫服務店布局1400多家。地方特產館特產店已達到700多家。京東農資電商的合作涉農公司已達到200多家。已授權的京東農資服務中心達到65家。
但農村地廣人稀，物流成本高昂，大部分鄉(xiāng)村是無法向城市相同快遞送貨上門的，只能送到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的固定收貨點。這極大的影響了用戶體驗，電子商務的及時性和便利性大打折扣，另一方面快遞公司通過放棄最后一公里配送而降低物流成本變相轉嫁到用戶身上，用戶自己取件本身就付出了金錢成本和時間成本，所以這和快遞公司送貨上門再收取高昂的快遞費用沒有本質差別。高昂的最后一公里成本越來越成為農村電商的發(fā)展瓶頸。
植保無人機起飛是必然選擇，土地流轉及補貼政策助力發(fā)展。老齡化背景下農村人口外流，人工成本上升提高機械化率是大勢所趨。
我國已經步入老齡化社會。我國的老齡化近年來維持上升的趨勢，根據抽樣數據，60歲以上人口比例已經由2003年的11.97%上升至2014年的15.55%。國際上通?？捶ㄊ?，當一個國家或地區(qū)60歲以上老年人口占人口總數的10%，或65歲以上老年人口占人口總數的7%，即意味著這個國家或地區(qū)的人口處于老齡化社會。那么我國已經步入了老齡化社會。
農村人口大量流出。隨著城鎮(zhèn)化的推進，農村人口通過升學、經商、務工等各種形式，進入城市，農村人口大量流出，鄉(xiāng)村總人口已經從2000的8億快速下降到2015年的6億人，農民工人數也由2008年的2.25億上升到2015年的2.77億。
老齡化疊加人口流出使得農村的勞動力人口銳減，傳統(tǒng)的人力密集型的農業(yè)模式已經不可持續(xù)，機器替人成為農業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
農業(yè)從業(yè)人員工資正在快速上升。近年來人工成本不斷上升，私營單位農林牧漁行業(yè)的平均工資從2008年12484元上升到2015年的28869元，年均增幅12.7%。而城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員平均工資2014年達到56360元。農業(yè)人員工資相對較低，長期而言，人口從農業(yè)流出的動力明顯，同時政府對三農問題的重視，以及提高農民收入對促銷費、消除貧困等的重要意義，農業(yè)從業(yè)人員工資上升是大概率。
我國農村人口占比正在快速下降，未來還有很大下降空間。傳統(tǒng)的家庭小面積手工為主的農業(yè)種植方式正在發(fā)生改變，農村人口比重下降是21世紀以來的大趨勢，我國農村人口占比已經從2003年59.47%下降到2015年的43.90%，下降了15.57%。對照國際情況：美國直接從事第一產業(yè)的人口占比1.6%，日本下降到3.7%，韓國6.1%，而國內2015年農村人口占比高達43.90%，農村人口大部分是直接從事第一產業(yè)的，由此可知我國第一產業(yè)人口占比遠遠高于發(fā)達國家，下降空間很大。按照目前趨勢，未來農村人口還會快速下降。
提升植保機械化率是實現我國農業(yè)機械化目標重中之重
植保環(huán)節(jié)機械化率低于2%，是我國農業(yè)機械化的短板。2015年農業(yè)機械化裝備水平、作業(yè)水平、安全水平、社會化服務水平穩(wěn)步提升，農作物耕種收綜合機械化率預計達到63%，力爭2020年農作物耕種收綜合機械化水平超過68%，其中糧食作物超過80%。據統(tǒng)計，我國植保環(huán)節(jié)機械化率低于2%，植保機械以手動和小型機（電）動噴霧機為主，其中手動施藥藥械、背負式機動藥械分別占國內植保機械保有量的93.07%和5.53%，拖拉機懸掛式植保機械約占0.57%。由此可見，植保機械化率遠遠低于作物耕種收綜合機械化水平，也低于機耕、機種、機收水平，成為我國農業(yè)機械化最大的短板。這個問題會越來越得到國家和社會的重視，植保無人機正是彌補這一短板的利器。
植保機械化水平
農業(yè)機械化水平
農機補貼力度很大，植保補貼資金充足。近幾年全國農機購置補貼力度一直很大，2015年達到228.09億，一旦植保無人機進入國家層面的補貼后，為了補齊農業(yè)機械化的短板，相應的補貼力度會很大。按前文中性估計下2020年植保無人機保有量24300臺，年均購置不到5000臺，以每臺國家補貼3萬計，每年的補貼金額1.5億，相關于每年超過200億的農機購置補貼占比很小。
全國農機購置補貼（億元）
土地流轉加速土地的規(guī)?；洜I
目前，我國農村實行以家庭承包經營為基礎、統(tǒng)分結合的雙層經營體制，農戶為農業(yè)生產經營的主體。2010年，我國鄉(xiāng)村戶數為2.6億戶，戶均耕地面積0.46公頃，不到歐盟的1/40，不到美國的1/400。我國長期土地分散經營，地塊狹小分散，再加上單個農戶財力限制，對農業(yè)機械化的投資能力和投資意愿不足。
土地流轉有利于土地的規(guī)?；洜I，大面積的農田可以更大發(fā)揮植保無人機的效率，分攤植保無人機的成本，并且種植大戶和專業(yè)合作社的財力更強，基于長期的規(guī)劃也更愿意對改進生產效率的植保無人機的投資。
土地經營規(guī)模占比（%）
近年來，流轉至專業(yè)合作社和公司的土地面積大幅上升，規(guī)模化優(yōu)勢明顯有利于無人機植保推進。據統(tǒng)計，我國土地流轉面積從2007年的0.64億畝上升到2015年的4.43億畝，其中土地流轉去向中最大的一塊是一些種植大戶，這些人比普通農民對機械化的需求和接受度更高。流轉到專業(yè)合作社的由2010年的185萬畝，快速上升到2014年的4765萬畝。流轉到公司的由2010年的1508萬畝新增到2014年的3883萬畝。在去向中專業(yè)合作社和公司占比由2010年的13.1%快速上升到2014年的36.7%，這些機構財力更加有實力，采用無人機植保規(guī)?；瘍?yōu)勢明顯，甚至可以參與組建自己的飛防大隊。同時他們經營大面積的土地，會更加重視土地的平整集中和相關障礙物（如雜書、電線桿）的清理，這些關于無人機的操作和效率提升很大?，F在有些植保無人機無法一鍵起飛和一鍵返回，就是因為田邊障礙物過多，無人機自動避障的精確度和響應速度不足，只得依靠飛手手動起飛和返回。
地方政府補貼陸續(xù)出臺，國家層面補貼亟需行業(yè)標準建立
多省地方補貼陸續(xù)出臺，如河南省率先對植保無人機補貼。2014年省財政對購置農用特種器進行累加補貼，河南省財政列出專項資金給予購機補貼，農民或農民專業(yè)合作組織購置農用無人機將享受到1/3省財政專項資金補貼和1/3農機購置補貼，只需掏1/3的市場價即可購買到農用無人機。
2014年河南省共對130臺植保無人機進行了補貼，2015年將繼續(xù)加大對植保無人機等農機的補貼力度，推進農業(yè)機械化、規(guī)模化發(fā)展。最近公布的《2015年河南農機推廣補貼目錄第一批》顯示，共有7家公司15款植保無人機產品入選，涵蓋目前市面上所有植保無人機樣式。從有效荷載方面看既有5升的小機型，也有10~16升的中等機型，更加有20~35升的大機型，補貼金額2.5萬-5萬元。
各地出臺補貼情況
國家層面的補貼出臺亟需統(tǒng)一的行業(yè)標準
目前據農業(yè)部、財政部聯合印發(fā)的《2015-2017年農業(yè)機械購置補貼執(zhí)行指導意見》，中央財政資金補貼機具種類范圍為11大類43個小類137個品目，而植保無人機并未納入補貼范圍。
2005年，農業(yè)部、財政部和國家發(fā)展和改革委員會制定了《國家支持推廣的農業(yè)機械產品目錄管理辦法》指出：
農業(yè)部會同財政部和國家發(fā)展和改革委員會，根據促進農業(yè)結構調整、保護自然資源與生態(tài)環(huán)境、推廣農業(yè)新技術和優(yōu)化農機裝備結構的原則，確定、公布《國家支持推廣的農業(yè)機械產品目錄》(以下簡稱《目錄》)，并定期進行調整。
列入《目錄》的產品，可以按照有關規(guī)定，享受國家促進農業(yè)機械化的財政補貼、金融扶持等優(yōu)惠政策支持。
列入《目錄》的農機產品應當符合國家頒布的相關標準和行業(yè)技術規(guī)范，通過農業(yè)機械試驗鑒定機構的試驗鑒定。
也就是說，想要成為國家補貼農機，想要被列入《目錄》，先要有國家標準，可統(tǒng)一的行業(yè)標準正是植保無人機所匱乏的。
目前，我國植保無人機未能形成統(tǒng)一行業(yè)標準的絆腳石重要是缺乏與植保無人機低空低量高效施藥所配套的施藥技術，特種專用劑研發(fā)不成熟等問題。
五大障礙制約無人機植保發(fā)展
電池性能是載荷和續(xù)航的關鍵。大規(guī)模作業(yè)要解決電池載荷及續(xù)航能力。現在的電動植保無人機的載重在10kg左右，作業(yè)時間在15-20分鐘，單次作業(yè)噴灑面積大概在20畝左右，油動無人機載重在15-30kg，作業(yè)時間能達到30分鐘以上，單次噴灑面積能超過30畝?？紤]現在我國單個農戶的土地偏小，土地分散，有些時候即使無人機載重和續(xù)航充裕也無法長時間作業(yè)。但隨著土地流轉，土地開始集約化經營，地塊開始平整，比如現在的東北、新疆的國有大農場，提高無人機的載重和續(xù)航會極大降低植保的成本，電動植保無人機載重和續(xù)航重要依靠電池行業(yè)取得突破。
專用農藥研發(fā)和噴灑技術規(guī)范推進緩慢。與植保無人機低空低量高效施藥所配套的施藥技術是當前市場的短板。使用者沒有一套科學完善的判別標準以確定在噴霧過程中所要的霧滴粒徑、霧滴沉積分布密度、農藥濃度等施藥參數。
理想狀況：特種植保無人機采用的是超低容量噴霧，首選的農藥劑型應以油劑最好，其次為乳油、水乳劑等。超低容量劑型必須具備抗漂移、防蒸發(fā)、高沉積、潤濕滲透、耐雨水沖刷的特點，此外還要求成分活性高，畝用量少，有內吸傳導性，對作物安全
現實狀況：市場上銷售的農藥劑型多數為可濕性粉劑、懸浮劑、分散粒劑等，是傳統(tǒng)人工噴霧設備所用，并不適合特種作業(yè)。同時，植保無人機作業(yè)時，一般作物每畝藥液的用量為300-1000ml，藥液的濃度很高，容易對作物出現藥害。當前市場，與無人機植保配套的專用農藥制劑與低空低量高效施藥操作規(guī)范還處于研發(fā)試驗階段。
作業(yè)穩(wěn)定性有待大大提高。植保無人機作業(yè)條件相對惡劣，常常處于高溫、高濕、高腐蝕的環(huán)境中，對植保無人機產品性能要求較高。同時，植保作業(yè)期時間窗口短，無人機假如穩(wěn)定性不高，會直接導致錯過最佳植保時間。一旦植保無人機工作強度大，操作粗獷，成本較高，極易發(fā)生故障摔壞飛機，對供應無人機植保的機構或個人利潤影響較大。飛行狀態(tài)穩(wěn)定才能保證農藥噴灑均勻，否則多灑和漏灑對植保效果影響很大。
維修及培訓后市場要同步搭建。目前我國植保無人機在實際應用中存在一大瓶頸，行業(yè)實力不均，配套服務不足。首先，近年來民用無人機逐漸興起，全國各地均有植保無人機制造公司，但相關配套的產業(yè)鏈分布地區(qū)不均。電池、特種專用農藥等易耗材必須隨時補充，植保窗口期有限，植保無人機技術含量高，一旦出現故障，飛防大隊無法完全排除，這些都對專業(yè)便捷的維修團隊催生需求。因而農戶在植保無人機使用過程中如遇到產品部件損毀等問題，不能及時得到維修或者是維修時間成本很高。其次，植保無人機保險服務今年剛剛興起，對應的保險還未普及，這使得購買植保無人機的客戶承擔了較大風險。隨著植保無人機保有量的增大，以及相關統(tǒng)計數據的搜集，這一塊的保險業(yè)務會得到保險公司的重視。
另外，無人機植保的普及對專業(yè)飛手的需求越來越多，要有專業(yè)化的培訓機構有效保證無人機植保的質量。
統(tǒng)一的行業(yè)標準亟待推出。目前全國明確出臺了民用無人機相關技術標準的省份屈指可數，僅有深圳關于各種業(yè)務類型的民用無人機制定了較為完備的標準體系。由于各地的地理環(huán)境和情況不同，給制定全國統(tǒng)一標準新增了難度。無人機植保的實踐逐漸增多，參與研發(fā)的公司越來越多，制定統(tǒng)一行業(yè)標準的條件也越來越成熟。
目前進入植保無人機領域的公司數量較多，統(tǒng)一的標準有利于行業(yè)健康發(fā)展，也是出臺國家層面補貼的前提，爭取盡快將植保無人機納入農機補貼的范圍。
相關公司梳理
目前行業(yè)處于導入期，公司紛紛跑馬圈地，如何快速的占領較大的市場份額是公司未來競爭力的關鍵。我們有以下幾點判斷：
1）看好掌握核心技術，能快速占領市場的公司。目前進入植保無人機行業(yè)的公司已經超過100家，真正掌握核心技術的公司較少，如自主研發(fā)飛控系統(tǒng)的不多，大部分都是使用開源的飛控系統(tǒng)，還有防腐蝕電機、離心噴嘴等。無人機植保服務專業(yè)性很強，一旦與終端客戶建立了合作模式，其他競爭對手很難切入，先發(fā)優(yōu)勢至關重要，完善的售后服務是讓用戶方向購買的前提。例如：漢和目前在全國大力推廣7S店，組建飛防大隊為周邊農戶供應無人機植保服務，同時還供應飛手培訓和技術支持以及漢和品牌飛機的售后、維修與噴灑培訓等服務，7S店這種模式復制性強。極飛自建飛防大隊的方式，切入下游，有利于保證植保質量，但這種重運營方式的擴張速度較慢。
借鑒日本相關經驗，掌握核心公司會逐漸淘汰掉其他大部分公司。一旦植保無人機市場成熟后，市場中的大部分公司會被淘汰，剩下一些掌握核心技術并且快速搶占市場的龍頭公司。借鑒日本的情況，目前Yamaha已經掌握了超過70%的市場份額，雖然我國市場比日本大得多，基于規(guī)模化的優(yōu)勢，最終只會存活少數幾家競爭力強的公司。
核心零部件供應商會獲取行業(yè)中豐厚利潤。借鑒工業(yè)機器人市場的情況，以四大家族為代表的核心零部件供應商掌握了行業(yè)的大部分利潤。目前國內無人機的核心部件如動力裝置、離心噴嘴、防腐蝕電機、飛控系統(tǒng)、特種專用農藥等技術含量高、具有很強的專業(yè)壁壘，在這些方面取得突破的供應商在未來利潤豐厚。
2）目前無人機公司重要有兩種模式：
輕運營模式。植保無人機行業(yè)最普遍的是以大疆、零度為代表的輕運營模式，推出農用的無人機，開放給開發(fā)者，再推廣給服務商或者客戶。
重運營模式。以極飛為代表，除了推出農用無人機系統(tǒng)，還自建農業(yè)服務隊，為農民供應無人機植保等服務。這種模式下可以保證植保隊伍的專業(yè)性，并且在植保過程中無人機的任何不足都可以直接反饋給生產設計團隊，以便快速完善。但這種重運營的模式給公司的管理、資金都造成很大的壓力。
3）整機和植保服務分離是未來趨勢。隨著行業(yè)的普及和成熟，植保無人機生產銷售與植保服務相分離應該成為主流趨勢，無人機生產公司專注于技術研發(fā)，而植保服務可以交給專業(yè)組建的飛防大隊。例如極翼這類只專注于整體解決方法或核心零部件的公司。
關于供應植保服務的飛防大隊來說，擁有當地的資源關于取得植保服務合同很重要，未來的競爭壁壘包括：
全面的植保數據庫。每個地方擁有不同的地理特點、氣候條件、土壤條件、病蟲害種類，要差異化的植保需求，已經搶占某地植保服務的飛防大隊在前期植保過程中建立的植保數據庫會對后續(xù)植保的效果影響很大。
規(guī)模化。擁有一大片植保服務對象的飛防大隊規(guī)模化作業(yè)，成本較低，其中的某一個農戶或合作社將服務改成外包給另一個飛防大隊，后者的成本比然較高。
用戶粘性和上游供應商關系。植保服務專業(yè)性強，農戶和合作社更換飛防大隊面對植保效果不確定等原因，具有很強的粘性。另外，飛防大隊使用的無人機型號，必然和在當地設有售后維保團隊無人機公司相統(tǒng)一，和上游供應商的合作給后來的小范圍的進入者制造了門檻。這些保證了無人機植保服務的盈利前景
下一篇：詳解鋰離子電池全生命周期的安全性
