極飛從2012年開始考慮農業(yè)植保市場,去年4月推出首款農業(yè)無人機P20,并組建大量的飛手團隊上農田為農戶作業(yè),在這兩年中,極飛的作業(yè)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(yè)無人機該如何設計。就在10月10日,極飛發(fā)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(yè)無人機該有的樣子。
極飛CEO彭斌:過去兩年在農田的經驗讓我們明白要如何設計一款農業(yè)無人機
彭斌和極飛飛手團隊上農田準備作業(yè)
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(yè)。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(yè)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(yè)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(yè)即可。讓農業(yè)無人機真正的關注農業(yè),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(tài),在同一個平面上50m就是極限。)。這種高度的疲勞,還有工作環(huán)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(yè),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(wěn)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(guī)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(fā)人員的最大感受就是噴的均勻,效果就很好。先撇開什么環(huán)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(wěn)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(xù)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(yè)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???。
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(fā)布的P20 V2時,極飛的離心噴頭可以在不噴灑農藥時,持續(xù)工作400小時,噴灑農藥至少3000畝以上??粗唵蔚臇|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CEO彭斌:過去兩年在農田的經驗讓我們明白要如何設計一款農業(yè)無人機
極飛P20 2017款植保無人機,全自動化飛行,每小時作業(yè)量高達80畝。藥箱有6L、8L和10L三種規(guī)模,以適應多種農田的作業(yè)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(huán)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(yè)應用。農業(yè)無人機先是農業(yè)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(fā)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(yè)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(huán)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(huán)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(yè)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(yè),白色標記則為未完成訂單作業(yè)。
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(fā)生?另外打完了怎么算績效提成,怎么評判團隊里誰優(yōu)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(fā)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(huán)節(jié)10-30%的成本,它讓你可以通過管理更多的無人機實現規(guī)模盈利,或者開展租賃業(yè)務等。
編者語:就在11月24日,大疆發(fā)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(yè)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(yè)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(yè)植保無人機市場,第三方數字顯示全國在使用的農業(yè)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(yè)無人機中,我們會在農業(yè)無人機上再一次看到大疆在技術上的誠意。而且據雷鋒網(公眾號: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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