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| 本文作者： 金紅 | 2016-11-25 10:15 |
編者按：極飛從2012年開始考慮農業植保市場，去年4月推出首款農業無人機P20，并組建大量的飛手團隊上農田為農戶作業，在這兩年中，極飛的作業面積超過200萬畝，積累了大量的植保經驗。本文作者為極飛CEO彭斌，講述了極飛在過去兩年中的種種經驗，而正是在這過程中所遇到的種種問題，讓極飛完成技術的更迭，也讓他們明白一款農業無人機該如何設計。就在10月10日，極飛發布了P20 2017款植保無人機，對于這款無人機，彭斌的評價是農業無人機該有的樣子。
彭斌和極飛飛手團隊上農田準備作業
極飛這幾年在農田里干植保，起初就是遙控加半自主飛無人機。
什么叫半自主，就是起飛和降落用人工遙控，然后遙控到一個位置空中上傳航線，飛機自動完成作業。在航線上傳后就無需人參與遙控。
從普通GPS的遙控加半自主飛行，到差分RTK加變量噴灑的技術更迭，極飛這兩年在不停的進化，我總結了在農業無人機植保上的幾點問題：
人員培訓成本非常高
要學習植保無人機的飛行，那種壓力可不是飛個小四軸所能比擬的，對于沒有接觸過農業無人機的新手而言，操作20kg的飛機至少有15-30天的心里適應期。做植保帶團隊的，除了你自己飛，但凡想擴大團隊組建植保隊，培訓一個遙控器遙控的合格飛手人至少5000-10000元。要降低成本到1000元/人或更低，必須全自主，不要讓人去了解怎么遙控飛，知道怎么處理應急情況安全作業即可。讓農業無人機真正的關注農業，而不是飛行。
事故率很高
2015年極飛存在很多設備的問題，但人的問題更多。我自己在田里也打藥，我是個對自己要求比較高的人，一塊地，飛的要均勻，邊角要打到，40畝人就很難受了，因為注意力高度集中，那是在新疆的上午10點左右，打紅蜘蛛的藥，半天下來臉上全是藥液（我大約離飛機30m左右跟著走，人要準確識別飛機姿態，在同一個平面上50m就是極限。）。這種高度的疲勞，還有工作環境，我心里就想哪個SB年輕人會來干這個工作，而且還干的這么仔細，他的腦子一定有問題。
這種高強度的作業，人的出錯率非常高。那一年，我們每月飛機損失率大約是30%。所以，使用全自主，把人和藥遠遠分離，把重復的勞動交給機器去做才是王道。因此，極飛在2015年下半年開始使用了很多種技術的方式，實現全自主飛行。最后你們看到的就是RTK，RTK不是新技術，但是要用好，產品要穩定，沒有幾百個工作日根本玩不成。
噴灑效果差
起初極飛也不敢大規模的接地打藥，因為根本不知道是否有效果。所以2014年極飛干了一年的驗證，當時給我們研發人員的最大感受就是噴的均勻，效果就很好。先撇開什么環境風影響漂移這些傳統農機器械也會遇到的問題。我們先假設沒有風，要盡可能把藥均勻的撒到農田里，至少要做到以下幾個：
1）飛的準，飛的都是S型，就算不漂移也沒什么好的效果。如果是打內吸的農藥還算好（濃度夠高，飄到一點作物上吸收了都可以殺蟲，但后果就是抗藥性增加下，下次再打可能藥量藥加倍）。如果是打猝殺的農藥，飛的不準效果就直接扯淡了。如果打化控、除草等，精準就要求更高了。
2）飛的精準是基礎，噴的均勻也是必須的。這幾年極飛也打過不少藥害，為什么？因為無人機打農藥濃度很高，稍微多打100ml，就可能燒苗。這些苗燒了，你一年的服務費都會賠進去。所以，看著簡單的壓力噴頭就必須要改變（壓力噴頭沒辦法在流量變化時穩定的控制霧化）。極飛2015年就改了離心噴頭，不瞞大家2015年的P20 V1的離心噴頭，持續工作壽命不會超過8小時（有噴灑農藥的情況下，在打乙烯利等農藥時，壽命不超過4小時，當時極飛幾千個噴頭從工廠就像子彈一樣往作業田運輸，那個場景何等壯觀）。但為什么還是用離心，因為離心的霧化與泵是分離的，離心轉速不變，霧化不變，而泵可以隨意調整流量，從50ml/分鐘到800ml/分鐘，調速非常快。所以飛機速度變化時，可以做到精準的匹配變速變量噴藥。到了2016年4月極飛發布的P20 V2時，極飛的離心噴頭可以在不噴灑農藥時，持續工作400小時，噴灑農藥至少3000畝以上。看著簡單的東西，一個噴頭里實際上有幾十個專利。通過P20機載的變量噴灑控制器畝用量精度可以達到+-5%，也就是一畝地打500ml，飛下來不會多過525ml，也不會少于475ml。
極飛P20 2017款植保無人機，全自動化飛行，每小時作業量高達80畝。藥箱有6L、8L和10L三種規模，以適應多種農田的作業需求，最大噴灑藥量達到800毫升/畝，適合多種藥劑混合噴灑。
3）有了精準的飛行、變量噴灑，飛行高度與速度必須嚴格控制，就算在沒風的情況下，高度高了速度如果快，那藥液也是隨風飄，你們看看自己打藥的飛機，機身上有多少藥就知道什么叫漂移。我今年在江西打鉆心蟲，環境風在4級（6-8m/秒），我們把飛行高度控制在1.5m，藥液的漂移還基本可控。
4）有了RTK精準飛行、離心的變量噴灑、高度和速度以及可控的飛行，最后飛機的結構設計要足夠的符合農業應用。農業無人機先是農業后是無人機，很多人說單旋翼直升機的噴灑效果好，有誰去想過這個問題的本質原因？極飛研發同事做流體力學分析給我看時，我非常清晰看到在單旋翼的風場下方，風的面積小，但風場整齊，并且速度比多旋翼快（單旋翼飛機重量比較大）。而多旋翼，旋翼越多風場越亂。再把噴頭挑在螺旋槳外的那個漂移就更加厲害了。
極飛是做多旋翼的公司，所以在多旋翼農業應用上，要做到最好，我們是這么思考的。盡可能減少螺旋槳數量，另外控制噴頭的前后開啟（多旋翼機身中間的氣流是向上的），確保螺旋槳的風場可以帶走霧滴到作物表面，而不是被自己的氣流打亂，并且控制霧化顆粒大小，在環境風大時，把霧化顆粒變大，霧滴越大，動能越大，在風場加速后越不容易受環境影響，從而減少漂移。這里再提下，極飛的離心噴頭，可以把霧化噴頭控制在125um到90um之間。當然要更大的顆粒也可以。
管理成本高
有了簡單操作的無人機，解決了人才難，降低了成本（人的成本才是農業無人機的大頭），余下就是管理了，沒有一個打藥的只想買一臺飛機打藥，只是他們不知道怎么管理或者沒有辦法管理而已。極飛管這么多人，完全通過運營管理系統，所以我們也把管理系統開放出來，給合作伙伴一起用，還是免費的，大幅度降低他們的管理成本。
極飛后臺運營管理系統，圖中有方塊標記即為測繪的農田地理信息，藍色標記為已完成訂單作業，白色標記則為未完成訂單作業。
運營管理系統是什么，簡單說就是，管理你的飛機每天打了多少畝地？在哪里打的？誰打的？打的過程中有沒有什么異常發生？另外打完了怎么算績效提成，怎么評判團隊里誰優秀都是這個系統做的事情。不只是這樣，你還可以接單，給別的植保隊做，相當于是一個發單平臺，你可以看到別的植保隊打過多少地，有多少設備，來評判給他多少面積等等。你也可以把你正在打、做不完的地分享給別的植保隊等等。我們算過一筆賬，管理成本占整個植保環節10-30%的成本，它讓你可以通過管理更多的無人機實現規模盈利，或者開展租賃業務等。
編者語：就在11月24日，大疆發布了其新一代植保無人機MG-1S。對于極飛來說，大疆一直是最大的競爭對手，不過對于大疆的這款新品，彭斌的評價是不夠有誠意，并且認為2017年在農業植保無人機技術領域，大疆已經提前出局了。當然，對于大疆來說，農業并不是其擅長的領域，也不是其主要的方向，消費級產品依然占據大疆產品線核心位置。這與市場的成熟度有關。
目前航拍無人機市場已經開始在慢慢打開，其中占據市場份額最大的大疆年銷售量已經接近百萬臺，而在農業植保無人機市場，第三方數字顯示全國在使用的農業無人機保守量在6000臺，普及率只有1%左右。相信在未來，當這個市場更加成熟后，大疆將更多資源投入到農業無人機中，我們會在農業無人機上再一次看到大疆在技術上的誠意。而且據雷鋒網所知，目前大疆正在為MG-1S加入最新的技術，到明年正式開賣時，我們會看到全新的MG-1S。
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