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| 本文作者： 金红 | 2016-11-25 10:15 |
编者按：极飞从2012年开始考虑农业植保市场，去年4月推出首款农业无人机P20，并组建大量的飞手团队上农田为农户作业，在这两年中，极飞的作业面积超过200万亩，积累了大量的植保经验。本文作者为极飞CEO彭斌，讲述了极飞在过去两年中的种种经验，而正是在这过程中所遇到的种种问题，让极飞完成技术的更迭，也让他们明白一款农业无人机该如何设计。就在10月10日，极飞发布了P20 2017款植保无人机，对于这款无人机，彭斌的评价是农业无人机该有的样子。
彭斌和极飞飞手团队上农田准备作业
极飞这几年在农田里干植保，起初就是遥控加半自主飞无人机。
什么叫半自主，就是起飞和降落用人工遥控，然后遥控到一个位置空中上传航线，飞机自动完成作业。在航线上传后就无需人参与遥控。
从普通GPS的遥控加半自主飞行，到差分RTK加变量喷洒的技术更迭，极飞这两年在不停的进化，我总结了在农业无人机植保上的几点问题：
人员培训成本非常高
要学习植保无人机的飞行，那种压力可不是飞个小四轴所能比拟的，对于没有接触过农业无人机的新手而言，操作20kg的飞机至少有15-30天的心里适应期。做植保带团队的，除了你自己飞，但凡想扩大团队组建植保队，培训一个遥控器遥控的合格飞手人至少5000-10000元。要降低成本到1000元/人或更低，必须全自主，不要让人去了解怎么遥控飞，知道怎么处理应急情况安全作业即可。让农业无人机真正的关注农业，而不是飞行。
事故率很高
2015年极飞存在很多设备的问题，但人的问题更多。我自己在田里也打药，我是个对自己要求比较高的人，一块地，飞的要均匀，边角要打到，40亩人就很难受了，因为注意力高度集中，那是在新疆的上午10点左右，打红蜘蛛的药，半天下来脸上全是药液（我大约离飞机30m左右跟着走，人要准确识别飞机姿态，在同一个平面上50m就是极限。）。这种高度的疲劳，还有工作环境，我心里就想哪个SB年轻人会来干这个工作，而且还干的这么仔细，他的脑子一定有问题。
这种高强度的作业，人的出错率非常高。那一年，我们每月飞机损失率大约是30%。所以，使用全自主，把人和药远远分离，把重复的劳动交给机器去做才是王道。因此，极飞在2015年下半年开始使用了很多种技术的方式，实现全自主飞行。最后你们看到的就是RTK，RTK不是新技术，但是要用好，产品要稳定，没有几百个工作日根本玩不成。
喷洒效果差
起初极飞也不敢大规模的接地打药，因为根本不知道是否有效果。所以2014年极飞干了一年的验证，当时给我们研发人员的最大感受就是喷的均匀，效果就很好。先撇开什么环境风影响漂移这些传统农机器械也会遇到的问题。我们先假设没有风，要尽可能把药均匀的撒到农田里，至少要做到以下几个：
1）飞的准，飞的都是S型，就算不漂移也没什么好的效果。如果是打内吸的农药还算好（浓度够高，飘到一点作物上吸收了都可以杀虫，但后果就是抗药性增加下，下次再打可能药量药加倍）。如果是打猝杀的农药，飞的不准效果就直接扯淡了。如果打化控、除草等，精准就要求更高了。
2）飞的精准是基础，喷的均匀也是必须的。这几年极飞也打过不少药害，为什么？因为无人机打农药浓度很高，稍微多打100ml，就可能烧苗。这些苗烧了，你一年的服务费都会赔进去。所以，看着简单的压力喷头就必须要改变（压力喷头没办法在流量变化时稳定的控制雾化）。极飞2015年就改了离心喷头，不瞒大家2015年的P20 V1的离心喷头，持续工作寿命不会超过8小时（有喷洒农药的情况下，在打乙烯利等农药时，寿命不超过4小时，当时极飞几千个喷头从工厂就像子弹一样往作业田运输，那个场景何等壮观）。但为什么还是用离心，因为离心的雾化与泵是分离的，离心转速不变，雾化不变，而泵可以随意调整流量，从50ml/分钟到800ml/分钟，调速非常快。所以飞机速度变化时，可以做到精准的匹配变速变量喷药。到了2016年4月极飞发布的P20 V2时，极飞的离心喷头可以在不喷洒农药时，持续工作400小时，喷洒农药至少3000亩以上。看着简单的东西，一个喷头里实际上有几十个专利。通过P20机载的变量喷洒控制器亩用量精度可以达到+-5%，也就是一亩地打500ml，飞下来不会多过525ml，也不会少于475ml。
极飞P20 2017款植保无人机，全自动化飞行，每小时作业量高达80亩。药箱有6L、8L和10L三种规模，以适应多种农田的作业需求，最大喷洒药量达到800毫升/亩，适合多种药剂混合喷洒。
3）有了精准的飞行、变量喷洒，飞行高度与速度必须严格控制，就算在没风的情况下，高度高了速度如果快，那药液也是随风飘，你们看看自己打药的飞机，机身上有多少药就知道什么叫漂移。我今年在江西打钻心虫，环境风在4级（6-8m/秒），我们把飞行高度控制在1.5m，药液的漂移还基本可控。
4）有了RTK精准飞行、离心的变量喷洒、高度和速度以及可控的飞行，最后飞机的结构设计要足够的符合农业应用。农业无人机先是农业后是无人机，很多人说单旋翼直升机的喷洒效果好，有谁去想过这个问题的本质原因？极飞研发同事做流体力学分析给我看时，我非常清晰看到在单旋翼的风场下方，风的面积小，但风场整齐，并且速度比多旋翼快（单旋翼飞机重量比较大）。而多旋翼，旋翼越多风场越乱。再把喷头挑在螺旋桨外的那个漂移就更加厉害了。
极飞是做多旋翼的公司，所以在多旋翼农业应用上，要做到最好，我们是这么思考的。尽可能减少螺旋桨数量，另外控制喷头的前后开启（多旋翼机身中间的气流是向上的），确保螺旋桨的风场可以带走雾滴到作物表面，而不是被自己的气流打乱，并且控制雾化颗粒大小，在环境风大时，把雾化颗粒变大，雾滴越大，动能越大，在风场加速后越不容易受环境影响，从而减少漂移。这里再提下，极飞的离心喷头，可以把雾化喷头控制在125um到90um之间。当然要更大的颗粒也可以。
管理成本高
有了简单操作的无人机，解决了人才难，降低了成本（人的成本才是农业无人机的大头），余下就是管理了，没有一个打药的只想买一台飞机打药，只是他们不知道怎么管理或者没有办法管理而已。极飞管这么多人，完全通过运营管理系统，所以我们也把管理系统开放出来，给合作伙伴一起用，还是免费的，大幅度降低他们的管理成本。
极飞后台运营管理系统，图中有方块标记即为测绘的农田地理信息，蓝色标记为已完成订单作业，白色标记则为未完成订单作业。
运营管理系统是什么，简单说就是，管理你的飞机每天打了多少亩地？在哪里打的？谁打的？打的过程中有没有什么异常发生？另外打完了怎么算绩效提成，怎么评判团队里谁优秀都是这个系统做的事情。不只是这样，你还可以接单，给别的植保队做，相当于是一个发单平台，你可以看到别的植保队打过多少地，有多少设备，来评判给他多少面积等等。你也可以把你正在打、做不完的地分享给别的植保队等等。我们算过一笔账，管理成本占整个植保环节10-30%的成本，它让你可以通过管理更多的无人机实现规模盈利，或者开展租赁业务等。
编者语：就在11月24日，大疆发布了其新一代植保无人机MG-1S。对于极飞来说，大疆一直是最大的竞争对手，不过对于大疆的这款新品，彭斌的评价是不够有诚意，并且认为2017年在农业植保无人机技术领域，大疆已经提前出局了。当然，对于大疆来说，农业并不是其擅长的领域，也不是其主要的方向，消费级产品依然占据大疆产品线核心位置。这与市场的成熟度有关。
目前航拍无人机市场已经开始在慢慢打开，其中占据市场份额最大的大疆年销售量已经接近百万台，而在农业植保无人机市场，第三方数字显示全国在使用的农业无人机保守量在6000台，普及率只有1%左右。相信在未来，当这个市场更加成熟后，大疆将更多资源投入到农业无人机中，我们会在农业无人机上再一次看到大疆在技术上的诚意。而且据雷锋网所知，目前大疆正在为MG-1S加入最新的技术，到明年正式开卖时，我们会看到全新的MG-1S。
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