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极飞 CEO 彭斌:过去两年在农田的经验让我们明白要如何设计一款农业无人机

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。

极飞 CEO 彭斌:过去两年在农田的经验让我们明白要如何设计一款农业无人机

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 CEO 彭斌:过去两年在农田的经验让我们明白要如何设计一款农业无人机

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 CEO 彭斌:过去两年在农田的经验让我们明白要如何设计一款农业无人机

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(公众号: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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