何志輝，何雄奎，任延昭

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

日本是最早將小型無人機用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的國家。日本山葉公司(YAMAHA)于1990年推出世界第一架用于噴灑農(nóng)藥的植保無人機 “R50”，掛載5kg的藥箱。此后，無人機在日本農(nóng)林業(yè)方面的應(yīng)用發(fā)展迅速。我國植保無人機研發(fā)起步較晚，2008年農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所、中國農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)機械化研究院、南京林業(yè)大學、總參謀部第六十研究所等單位共同承擔的科技部國家“863”計劃項目 “水田超低空低量施藥技術(shù)研究與裝備創(chuàng)制”進入執(zhí)行，標志著國內(nèi)科研機構(gòu)正式開始探索植保無人機航空施藥技術(shù)[1]。從2008年算起，至今10多年時間，我國植保無人機取得了舉世矚目的成就，其原因經(jīng)過分析主要有一下幾個方面。

1 小型無人機技術(shù)的進步

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

2 植保無人機優(yōu)點眾多

我國植保無人機迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在社會上引起了廣泛的關(guān)注和植保無人機自身優(yōu)點是分不開的。農(nóng)藥噴灑無人機的作業(yè)方式與傳統(tǒng)的人工背負式手動施藥以及地面機械施藥方式相比，具有作業(yè)效率高、成本低、節(jié)水、節(jié)藥、人藥分離，對人的危害較小等特點；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入的區(qū)域之內(nèi)作業(yè)，而不會破壞土壤物理結(jié)構(gòu)，不會留下轍印和損傷作物、不影響作物后期生產(chǎn)等特點；應(yīng)付突發(fā)災(zāi)害能力強，方便進行連片大面積農(nóng)田病蟲害防治作業(yè)[4，5]。

3 市場的巨大需求

市場的巨大需求也是我國植保無人機迅猛發(fā)展的又一重要因素。我國城鎮(zhèn)化速度加快，農(nóng)業(yè)勞動力價格迅速攀升；農(nóng)業(yè)勞動力女性化、老齡化、低文化特征明顯，農(nóng)業(yè)勞動力短缺日益突現(xiàn)[6，7]。另外隨著我國土地流轉(zhuǎn)的速度加快，農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營已成為一種趨勢，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人機在我國有著巨大的市場空間。在巨大的市場需求驅(qū)動下，近年來我國農(nóng)用植保無人機生產(chǎn)企業(yè)急劇增加，截至2017年底，全國在用的農(nóng)用無人機共 253種，生產(chǎn)植保無人機的工廠 300余家，全國植保無人機裝機量達到 14 000余架，植保無人機及其施藥技術(shù)得以快速發(fā)展[1]。

4 國家及地方政策的促進作用

從中央到地方的相關(guān)政策也是促進我國植保無人機大發(fā)展的原因。中央1號文件連續(xù)多年年聚焦三農(nóng)，堅持農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位不動搖，加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。2014年中央1號文件，“推進農(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行動方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》。“兩個行動”分別提出目標：到2020年，化肥利用率達到40%以上、比2013年提高7個百分點，力爭實現(xiàn)農(nóng)作物化肥使用量零增長；主要農(nóng)作物農(nóng)藥利用率達40%以上、比2013年提高5個百分點，力爭實現(xiàn)農(nóng)藥使用量零增長[8]。

在地方政策方面，早在 2014年，河南省財政就列出專項資金給予植保無人機購機補貼，農(nóng)民或合作組織購置植保無人機將享受到1/3省財政專項資金補貼和 1/3農(nóng)機購置補貼；江蘇省在 2014年也給予了農(nóng)戶購買植保無人機進行飛防作業(yè)最高可獲得無人機售價總額的 50%補貼[5]。2017年9月18日，為了響應(yīng)植保無人機行業(yè)需求，推動植保無人機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財政部、民航局聯(lián)合下發(fā)《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳、財政部辦公廳、中國民用航空局綜合司關(guān)于開展農(nóng)機購置補貼引導(dǎo)植保無人飛機規(guī)范應(yīng)用試點工作的通知》，決定2017年選擇浙江(含寧波)、安徽、江西、湖南、廣東、重慶6個省(市)，開展以農(nóng)機購置補貼引導(dǎo)植保無人飛機規(guī)范應(yīng)用試點工作[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、寧夏等多個省出臺了最新植保無人機補貼政策。

5 資本市場的推動

正是由于我國植保無人機的巨大市場需求和國家以及地方的相關(guān)政策促使從2015年開始各類資本相繼進入植保無人機領(lǐng)域，社會資本的進入助推植保無人機在我國的迅猛發(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電動多旋翼植保無人機，宣布正式進軍農(nóng)用無人機領(lǐng)域；深圳極飛科技和無錫漢和背后都有強大的資本推動。2018年極飛已經(jīng)完成了兩輪商業(yè)融資，累計融資金額超過1億美金。2017年漢和也從資本市場融到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、云啟資本等市場資本的青睞，相繼完成了多輪融資[1]。由資本力量的推動，加速國內(nèi)植保無人機行業(yè)的發(fā)展。

6 高校、科研單位與企業(yè)聯(lián)合研發(fā)

我國小型農(nóng)用植保無人機的生產(chǎn)和加工主要從航模無人機及軍工生產(chǎn)加工企業(yè)發(fā)展而來[10]。10多年前，國內(nèi)部分研究無人直升機的單位以及航模企業(yè)，進行了無人直升機噴灑農(nóng)藥的嘗試，但因其沒有專業(yè)的植保及藥械方面的知識，另外對植保市場也很陌生，因此進展不大[11]。這些航模無人機企業(yè)及軍工企業(yè)和擁有專業(yè)的植保知識和藥械知識的高校及科研單位聯(lián)合研發(fā)，加快了我國植保無人機的發(fā)展。

南京農(nóng)業(yè)機械化研究所與總參謀部以 Z-3無人直升機為平臺，合作研發(fā)了天鷹-3小型農(nóng)用植保無人直升機[12]。2008年中國農(nóng)業(yè)大學植保機械與施藥技術(shù)研究中心與山東衛(wèi)士植保機械公司、臨沂風云航空科技公司開始合作進行低空低量遙控多旋翼無人機施藥機的研發(fā)工作，于2009年研制出國內(nèi)外第一款多旋翼植保無人機，包括搭載10L藥箱的 8旋翼機和搭載15L藥箱的18旋翼機 2種機型，并在全國多個省市進行了省市進行了示范和推廣。2010年，中國農(nóng)業(yè)大學植保機械與施藥技術(shù)研究中心與珠海銀通公司開始合作進行低空低量遙控電動單旋翼植保無人機的研發(fā)合作，于 2012年研制出國內(nèi)第一款電動單旋翼植保無人機，可搭載 10L藥箱的藥箱[1]。2016年5月28日，國家航空植?？萍紕?chuàng)新聯(lián)盟在河南安陽成立，安陽全豐航空植保科技有限公司為理事長單位，中國農(nóng)業(yè)大學、華南農(nóng)業(yè)大學等 7家單位為副理事長單位，共同助推植保無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

7 政企聯(lián)合推廣

近幾年，自從農(nóng)用植保無人機推向市場后，全國各地政府和企業(yè)紛紛開展聯(lián)合推廣演示。由于農(nóng)用植保無人機有一定的特殊性，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，因此全國各地政府積極引導(dǎo)和支持農(nóng)用植保無人機的研究、研制和推廣。2015年，阜陽市在市政府的扶持和推動下也成立了首家無人機公司—安徽天鷹兄弟無人機科技創(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)航空植保無人機有限公司在江陵縣召開了植保無人機作業(yè)示范推廣會，來自各縣(市)的農(nóng)機推廣部門及農(nóng)機專業(yè)合作社120余人參會，參會人員還一并來到田間地頭實地觀摩了無人機現(xiàn)場作業(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)用植保無人機噴灑農(nóng)藥等現(xiàn)場觀摩會，為植保無人機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道植保無人機，對國內(nèi)廣大用戶接受這個新型的植保方式起到了促進作用。

2016年8月，由中國農(nóng)業(yè)電影電視協(xié)會(CCTV-7農(nóng)業(yè)頻道)和中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合主辦的首屆中國無人機與機器人應(yīng)用大賽在江蘇蘇州正式啟動；10月，在江西南昌舉辦了大賽初賽“農(nóng)業(yè)植保無人機應(yīng)用賽”，初賽有國內(nèi)二十四家知名植保無人機企業(yè)參賽。2017年 9月，在湖北武穴正式舉行了植保無人機決賽，將來自國內(nèi) 18家知名品牌的植保無人機企業(yè)和服務(wù)隊，通過電視媒體和網(wǎng)絡(luò)向社會進行宣傳[1]。

總之，我國植保無人機這一新興的植保作業(yè)方式，經(jīng)過短短的十多年時間的發(fā)展，取得了舉世矚目的成就，其背后的原因是多方面，上文從八個方面進行了簡要分析，希望對我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代建設(shè)中的其它精準農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展起到借鑒作業(yè)。