在產業(ye)發展(zhan)的關(guan)鍵(jian)節點，我們對(dui)行業(ye)企業(ye)進行訪(fang)談，撰寫一系列5G&AIoT應(ying)用(yong)案例文章，這是其(qi)中的第(di)二篇(pian)——《5G&AIoT應(ying)用(yong)案例集之(zhi)農林植保篇(pian)》。
除了拍照，無人機還能做什么？
或許(xu)你會想到疫情期間走紅網絡(luo)的(de)無(wu)人機(ji)喊話，又或者是企業頻繁試點的(de)無(wu)人機(ji)送餐/送快遞，盡管(guan)這些玩法非常新(xin)穎，但(dan)都暫時(shi)無(wu)法支撐起無(wu)人機(ji)行業井噴式的(de)增長。那么，無(wu)人機(ji)未來最(zui)為巨大的(de)商業市場(chang)究竟在哪里(li)？答案毋庸置疑——工業無(wu)人機(ji)。
2015年，中國(guo)無(wu)人(ren)系統產業聯(lian)盟提出將無(wu)人(ren)機(ji)分為消費級(ji)、工(gong)(gong)業級(ji)和軍用(yong)級(ji)三類(lei)。與(yu)消費級(ji)無(wu)人(ren)機(ji)市場不同(tong)，工(gong)(gong)業級(ji)無(wu)人(ren)機(ji)由于(yu)主(zhu)要(yao)側重飛機(ji)的(de)(de)技術性(xing)能和行業應用(yong)，因此被廣泛應用(yong)于(yu)涉(she)及國(guo)計民生的(de)(de)眾(zhong)多領域。目前，工(gong)(gong)業級(ji)無(wu)人(ren)機(ji)按照應用(yong)主(zhu)要(yao)分為植(zhi)保、運輸、測繪、巡視(警用(yong)安防/電(dian)(dian)力(li)巡線/石油管線/電(dian)(dian)信巡航/森林(lin)防火(huo)……)、航拍娛樂(le)五大領域，其中，植(zhi)保無(wu)人(ren)機(ji)可(ke)謂獨樹(shu)一幟。
根據(ju)賽迪顧(gu)問發布的(de)《2019工業級無(wu)(wu)(wu)人機(ji)投資白皮書》數(shu)據(ju)顯示，農業植(zhi)保(bao)目前(qian)領(ling)跑工業級無(wu)(wu)(wu)人機(ji)應用領(ling)域，2018年(nian)(nian)市(shi)場規模達到25.2億(yi)，占比(bi)41.5%，初步估計2019年(nian)(nian)為(wei)46.1億(yi)，占比(bi)為(wei)43%。艾(ai)瑞咨詢也預測，到2025年(nian)(nian)，國內無(wu)(wu)(wu)人機(ji)市(shi)場總(zong)規模將(jiang)達750億(yi)，其(qi)中(zhong)農林植(zhi)保(bao)應用規模約(yue)為(wei)200億(yi)。由此可見，在工業無(wu)(wu)(wu)人機(ji)領(ling)域，農林植(zhi)保(bao)無(wu)(wu)(wu)人機(ji)已經(jing)成為(wei)發展(zhan)最快、前(qian)景最廣闊的(de)方(fang)向(xiang)之一(yi)。
針(zhen)對于此，北(bei)方天(tian)途(tu)航空技術發(fa)展(zhan)（北(bei)京）有限公司（以下(xia)簡稱“天(tian)途(tu)”）經過多年發(fa)展(zhan)，針(zhen)對不同場景的(de)農業(ye)實際應用，已經推(tui)出包括(kuo)M4E農林植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)在內的(de)全系列(lie)植保(bao)(bao)無人(ren)機(ji)產品。
值得強調的是，隨著5G技術的不斷成熟，天途也在M4E植(zhi)保無(wu)人機(ji)中積極(ji)應用(yong)高通5G技術，進一(yi)(yi)步(bu)提升了(le)植(zhi)保無(wu)人機(ji)的飛行穩定性和智能(neng)化(hua)水(shui)平(ping)，不但助力改變了(le)傳統農(nong)(nong)業(ye)“面朝(chao)黃(huang)土(tu)背朝(chao)天，一(yi)(yi)身力氣百身汗”的局面，也用(yong)遠程操作噴灑(sa)農(nong)(nong)藥等(deng)方(fang)式部分替代了(le)對身體可能(neng)造(zao)成危(wei)害的傳統勞(lao)動作業(ye)。
農林植保作業的新面貌
農林植保無人機主要是指用于農林植物保護作業的無人駕駛飛(fei)機(ji)，該型無人機(ji)由(you)飛(fei)行平臺(固定(ding)翼、單旋翼、多旋翼)、GPS飛(fei)控、噴(pen)灑機(ji)構(gou)三(san)部分(fen)組成，可通(tong)過地面遙控或GPS飛(fei)控實現噴(pen)灑藥(yao)劑、種子(zi)、粉劑等作業。
在國(guo)內(nei)，農林植(zhi)保(bao)無(wu)(wu)人機的發(fa)展起步較晚，但速度較快。據(ju)了解，2010年(nian)國(guo)內(nei)才出現(xian)了首(shou)款商業化的油動單旋翼植(zhi)保(bao)無(wu)(wu)人飛機，然而，據(ju)中(zhong)國(guo)航空運(yun)輸協會通航分會發(fa)布的《2019中(zhong)國(guo)民(min)用無(wu)(wu)人機發(fa)展報告》顯(xian)示(shi)，截至(zhi)2019年(nian)底，我(wo)國(guo)共(gong)生產各類(lei)植(zhi)保(bao)無(wu)(wu)人機170多個品種，保(bao)有量5.5萬余架，作業面積超(chao)過8.5億畝(mu)次。
伴隨著農林植(zhi)(zhi)保(bao)無人(ren)機(ji)的快速發展，其已與飛(fei)防員、農藥三者(zhe)共同構成了我國農業飛(fei)防體(ti)系。目(mu)前，我國農林植(zhi)(zhi)保(bao)無人(ren)機(ji)主要防治作物(wu)包括(kuo)水稻、小(xiao)麥(mai)、玉米、棉花(hua)等，總體(ti)可減少農藥使用量20%以上(shang)，節省用水90%以上(shang)，提高(gao)農藥利用率30%以上(shang)。
天(tian)途認為(wei)，與其他(ta)種類(lei)的(de)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)相比，植保(bao)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)具備執行(xing)機(ji)構種類(lei)數(shu)量多、作業環境復雜(za)多變等(deng)特(te)點。同時，相比于(yu)高(gao)(gao)空作業，植保(bao)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)需要具備更高(gao)(gao)標準的(de)位置精度，對于(yu)導航算法(fa)的(de)要求也(ye)就更高(gao)(gao)。
圖：天途M4E植保無人機
針對于此，天途推出的M4E植保無人(ren)機(ji)最大荷載(zai)6KG，自(zi)(zi)重僅7KG（不含電(dian)池），采用整機(ji)模(mo)塊化設計(ji)、擁有智能航(hang)線(xian)規劃、自(zi)(zi)主飛行、斷點續航(hang)續噴等功能，機(ji)身小(xiao)巧，具有極(ji)簡(jian)維修(xiu)、極(ji)低維修(xiu)成本等突(tu)出優勢：
作業(ye)效率高(gao)達(da)人(ren)工(gong)的(de)(de)30倍：傳統手(shou)工(gong)噴灑藥物每人(ren)每天(tian)僅能(neng)噴灑10畝左右(you)，而植保無(wu)(wu)人(ren)機正常(chang)作業(ye)面(mian)積可(ke)以達(da)到20畝，全天(tian)作業(ye)量可(ke)達(da)人(ren)工(gong)的(de)(de)30倍。同時，在成本方面(mian)，采(cai)用無(wu)(wu)人(ren)機噴灑比人(ren)工(gong)作業(ye)每畝節省費用約十元，可(ke)有效實現(xian)農(nong)業(ye)降(jiang)本增效的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。
大幅提高農(nong)藥(yao)利用(yong)率，環保節水(shui)：人工噴(pen)(pen)灑(sa)容易導致農(nong)藥(yao)噴(pen)(pen)灑(sa)不勻，從(cong)而造成嚴重(zhong)浪費。植(zhi)保無人機則采(cai)用(yong)離心霧化和超(chao)低容量變量噴(pen)(pen)灑(sa)技(ji)術，可保證所(suo)有植(zhi)株都能均(jun)勻覆蓋，杜絕(jue)漏噴(pen)(pen)重(zhong)噴(pen)(pen)現(xian)象，每畝可節省95%的水(shui)和20%農(nong)藥(yao)。
飛(fei)防效(xiao)果(guo)顯著，每畝增(zeng)(zeng)產(chan)增(zeng)(zeng)收：多旋翼植(zhi)保無人機在飛(fei)防過程中，旋翼可以產(chan)生強勁的向下(xia)氣流(liu)，有(you)助(zhu)于(yu)增(zeng)(zeng)加(jia)藥物(wu)霧流(liu)對作(zuo)物(wu)的穿透性，使藥物(wu)均勻全面地(di)覆蓋每株作(zuo)物(wu)，防治效(xiao)果(guo)更佳。
無人機監(jian)控，及時(shi)生(sheng)成病蟲害疫(yi)情圖：通過無人機搭(da)載多光譜(pu)相機，用戶還可獲(huo)得目標區(qu)域(yu)內作(zuo)物的(de)光譜(pu)圖，并(bing)可進(jin)一步獲(huo)得作(zuo)物病蟲害發生(sheng)、發展的(de)定性(xing)和定量(liang)及空間分部信息，為及時(shi)決(jue)策、加強重點防治(zhi)提(ti)供(gong)數據支(zhi)持。
不僅如此，天(tian)途M4E輕(qing)型(xing)植保無(wu)人機還支持多(duo)種(zhong)地(di)塊測(ce)繪方式，即便遇到“畸形”地(di)塊也能(neng)(neng)快速規劃出更(geng)精準、更(geng)智能(neng)(neng)的航線(xian)。隨后(hou)，用戶可根(gen)據具體(ti)的作業需求，提前(qian)設置(zhi)好起(qi)降地(di)點、飛行(xing)軌跡等(deng)基礎飛行(xing)參數，依靠全程自(zi)主(zhu)飛行(xing)控制(zhi)功(gong)能(neng)(neng)，讓無(wu)人機實現一鍵起(qi)飛、自(zi)動(dong)飛行(xing)和(he)降落。
5G賦能植保無人機大顯身手
作為一款新式(shi)植保無人(ren)機(ji)，支持5G是M4E非常(chang)亮(liang)眼的(de)特點之一。那么，對于M4E植保無人(ren)機(ji)而言(yan)，5G究竟(jing)帶來了哪些可能？
在4G時代，有(you)限的(de)(de)(de)帶寬極大的(de)(de)(de)限制(zhi)了植(zhi)(zhi)保無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)上攝像頭的(de)(de)(de)作用，這就(jiu)(jiu)導致后臺觀(guan)察(cha)到的(de)(de)(de)作業視頻不(bu)(bu)但被嚴重壓縮、視頻不(bu)(bu)清晰，還(huan)不(bu)(bu)能保證數據(ju)的(de)(de)(de)穩定、實時上傳(chuan)，經常被迫中斷卡頓。同(tong)時，較高(gao)的(de)(de)(de)時延往(wang)(wang)往(wang)(wang)也(ye)無(wu)法實現植(zhi)(zhi)保無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)對(dui)于(yu)位置精度的(de)(de)(de)嚴格要求(qiu)，從而(er)很難完成遠程作業。另(ling)外，由(you)于(yu)4G基站數量較少(shao)(shao)，植(zhi)(zhi)保無(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)又往(wang)(wang)往(wang)(wang)工(gong)作于(yu)人(ren)(ren)員稀少(shao)(shao)的(de)(de)(de)田間，這就(jiu)(jiu)導致在一些地(di)方(fang)的(de)(de)(de)網絡信號極其不(bu)(bu)穩定，容易造成數據(ju)丟(diu)失等問題。
而5G技(ji)術(shu)則能(neng)為M4E植保(bao)無(wu)人機(ji)提供穩定(ding)快速的(de)數據(ju)(ju)輸(shu)出鏈路(lu)。進入5G時(shi)代(dai)，經過多方考量，天途最終選擇了在技(ji)術(shu)、生(sheng)態(tai)、市場等多個方面(mian)綜(zong)合表現更優的(de)高(gao)通5G技(ji)術(shu)。借(jie)助超大(da)(da)帶寬、更低時(shi)延的(de)5G網絡，M4E可(ke)(ke)將飛(fei)行軌跡、噴灑數據(ju)(ju)、態(tai)勢感知等各種信(xin)息實時(shi)傳輸(shu)至(zhi)后(hou)臺管理系統，用戶隨時(shi)隨地都能(neng)對無(wu)人機(ji)進行監(jian)察管理，可(ke)(ke)實時(shi)利用龐大(da)(da)的(de)服務(wu)器機(ji)組對數據(ju)(ju)進行分析，若有(you)情況也(ye)可(ke)(ke)在第一時(shi)間進行處理，大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)了植保(bao)工作的(de)安全性(xing)和作業效率。
目前，除飛防效果喜人外(wai)，借(jie)助5G網絡，M4E植保無人機還可(ke)通過云平臺進行實時的數據(ju)傳輸(shu)，記錄(lu)及支持每一塊土地的飛防，助力綜(zong)合病(bing)蟲害防治工作(zuo)。
更重要的(de)是(shi)，M4E 5G植保(bao)無(wu)人機的(de)使用，進一步將人力(li)從各(ge)種勞動(dong)(dong)強(qiang)度(du)高、工(gong)作效率低，甚至(zhi)是(shi)噴灑農(nong)藥等(deng)對人體(ti)可能有危害的(de)勞動(dong)(dong)中解(jie)放出(chu)來，實現(xian)了(le)農(nong)林植保(bao)的(de)數(shu)字化升級，進一步提高了(le)農(nong)業生產力(li)。
圖：天途M4E植保無人機噴灑農藥 VS 傳統人工噴灑農藥
據了解，M4E 5G植保無人機搭載移遠RM500Q 5G模組，內置高通高性能的5G芯片——高通X55 5G調制(zhi)解(jie)調器，支持(chi)5G NR Sub-6GHz頻段以及5G獨(du)立組網(wang)(wang)(wang)（SA）和(he)非獨(du)立組網(wang)(wang)(wang)（NSA）兩種運行(xing)模式，并在SA模式下支持(chi)上行(xing)2×2 MIMO，可提(ti)供(gong)更加實(shi)時(shi)的(de)(de)、對(dui)帶寬敏(min)感、低延遲的(de)(de)各種數據流采集(ji)與(yu)傳輸(shu)，并向后兼(jian)容4G、3G網(wang)(wang)(wang)絡(luo)。即使在沒有5G網(wang)(wang)(wang)絡(luo)的(de)(de)情(qing)況下，也能夠提(ti)供(gong)穩定可靠的(de)(de)蜂(feng)窩(wo)連接。
除了國(guo)(guo)內，M4E 5G植(zhi)保無人機還成功遠銷海外(wai)，這也離不開高通X55 5G調(diao)制解調(diao)器的背后支持(chi)。高通驍龍X55作(zuo)為一個(ge)真正(zheng)全球(qiu)化的5G解決方案，能(neng)夠全面完(wan)整地(di)支持(chi)全球(qiu)幾乎所(suo)有(you)主要5G頻段及其(qi)組合，滿足5G終(zhong)端在全球(qiu)各個(ge)地(di)區和(he)國(guo)(guo)家的設計需求，幫助天途快(kuai)速搶占(zhan)海外(wai)市場。
在5G時(shi)(shi)代，天(tian)途還將(jiang)實現無(wu)(wu)人機(ji)(ji)和服務(wu)器(qi)無(wu)(wu)縫連接，通過將(jiang)實時(shi)(shi)數(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)送給服務(wu)器(qi)，依靠服務(wu)器(qi)強大的運算能力進(jin)行(xing)分(fen)析，并(bing)在最(zui)短時(shi)(shi)間內(nei)將(jiang)解(jie)析后的數(shu)據(ju)回傳(chuan)(chuan)給無(wu)(wu)人機(ji)(ji)，從(cong)而加(jia)快對特殊地(di)塊、特種作(zuo)物的作(zuo)業時(shi)(shi)效。
同時，借(jie)助包括M4E農林植保(bao)無(wu)人機在內(nei)的全系列植保(bao)無(wu)人機產(chan)品，天途未來(lai)還將以(yi)在農田邊緣(yuan)建(jian)立完整(zheng)的無(wu)人機農業(ye)網(wang)絡(luo)為目標，業(ye)務(wu)可覆蓋傳統(tong)灌溉、相關(guan)設備(bei)監測(ce)、農耕設備(bei)快速(su)運(yun)輸、農業(ye)動植物生長(chang)狀態評估、惡(e)劣天氣快速(su)救(jiu)援等多個領域。
結語
2月21日，2021年中央一號文件《中共中央國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》正式發布。文件表明，信息通信業對農業農村現代化建設具有重要支撐作用。一次次實踐也證實，數字化是農業現代化的必要條件。同時，“十四五”規劃明確提出，要推動產業數字化轉型，加快發展智慧農業。
同時，自(zi)2019年5G正式(shi)商用(yong)以來，截至(zhi)去年底，中國已(yi)建成全(quan)(quan)球最大的5G網絡(luo)，累計建成5G基站71.8萬個。這也意味著(zhu)，中國5G發展(zhan)進(jin)入融合創新的關鍵階段(duan)。毫無(wu)疑問，隨著(zhu)政策與(yu)市場的雙重推動(dong)，植(zhi)保無(wu)人(ren)(ren)機(ji)將成為(wei)5G發展(zhan)最為(wei)快速的垂直行業之一，而5G與(yu)植(zhi)保無(wu)人(ren)(ren)機(ji)的結合，也必將推動(dong)我國農業邁向現代化(hua)、規模化(hua)和智能化(hua)的全(quan)(quan)新發展(zhan)階段(duan)。
