彭斌 - 极飞2020款农业无人机 - 讲稿

大家好，今天给大家分享一些关于如何选择、使用农业无人机的知识。一、什么样的无人机满足农业要求第一，无人机的模块化设计。有了模块化的设计，更换零配件会比较方便，如果出现一些损坏，也可以快速维修，便捷保养，不耽误作业时间。所以模块化设计是农业无人机的标准配置。第二， IP67 的防护等级。在作业环境中往往会有农药、灰尘附着在机身上，会影响到设备配件的正常使用，如果无人机有 IP67 的防护等级，就可以整个泡在水里清洗，保持整洁，延长使用寿命。第三，高强度的机身结构。运输过程比较颠簸，无人机会有一些磕碰，如果无人机刚性不够、强度不够，就非常容易损坏，有了高强度的机身，才能保证农业无人机皮实耐用，保证作业效果。第四，强劲的动力和很大的负载能力。越大的载重就意味着农业无人机有越高的作业效率，以及越大的单次作业面积，所以强劲的动力是农业无人机需要具备的特性。第五，可独立控制的泵和不会堵塞的喷头。农业无人机最主要的应用场景是植保，如果喷头不够精准，泵不能独立控制，就不能进行精准施药。同时，因为农药有粉剂、悬浮剂等各种剂型，如果用传统的压力喷头很容易堵塞，作业效率会大打折扣，所以不堵塞的喷头也是农业无人机非常重要的一个特性。第六，灵活满足不同的作业环境。在北方，作业面积非常大，需要携带大的药箱一次作业，这样作业成本也更低；在南方，因为地形复杂，地块分散，需要选择小药箱，小负载，这样耗电量不会过大，也能得到非常不错的作业效果。所以不同载荷，灵活选配也是农业无人机需要具备的特性。以上是农业无人机的基本选择条件。二、什么决定作业效率与质量首先我们要非常明白无人机的作业效率跟两件事情有关，就是无人机的飞行速度和喷幅。飞行速度乘以喷幅，就等于单位作业面积，飞速越快或喷幅越大，无人机的作业效率就越高。极飞 P 系列植保无人机拥有12米每秒的最大飞行速度，当然不是所有的农业作业都适合用这么快的速度，大部分时候可能是5 - 6米每秒，有一些特殊的作业环境可以升到12米每秒，可以根据实际需要来调整优化。除了飞行速度以外，无人机的喷幅也是影响效率的一个非常重要的指标。我们必须知道飞机的喷幅是怎么定义的。当无人机飞行在空中的时候，通过螺旋桨产生的气流会有一个下压力，在螺旋桨正下方大约 4 米到 4.5 米宽的区域内，喷洒的农药借助这个下压力，会更好地穿透在农作物的中下层，作物上每平方厘米会有15个药液雾滴，这个区域的防治效果最好，我们把这个区域叫做精喷区，而精喷区喷幅为 4 米到 4.5 米。如果是在病虫草害严重的情况下，我们会使用精喷的方式来防治。精喷区的两侧还有快喷区，就是飞行时气流卷起来的区域，对于一般的病虫草害，可以通过快喷进行快速有效的防治，但快喷并没有精喷时那么好的穿透力，它主要是喷洒在作物表面，大约每平方厘米至少有5个药液雾滴。作业质量是由渗透雾化和喷头共同决定的。极飞无人机使用的是离心雾化喷头，这种喷头有非常好的覆盖率，一个喷头相当于别人几个喷头的工作效率，整个喷药过程都可以精准控制、自动调节、变量施药，同时不影响雾化颗粒的大小。明白了这些以后，我们就能算出一台无人机的飞行效率。在 800 毫升亩用药量、2.5 米的飞行高度下，我们以 6 米每秒的飞行速度、 4.5 米的喷幅来计算精喷效率是 145 亩每小时，以 7 米每秒的飞行速度、7 米的喷幅来计算快喷效率，最大能达到 264 亩每小时。我想让大家知道的是，这个是用来衡量无人机的基本飞行性能的指标，是理论作业效率，并不代表实际作业效率。最终的实际作业效率是由无人机的基本性能和实际作业能力共同决定的。比如转场速度够不够快、电池够不够用，或者能不能很好地判断病虫草害情况，一些小故障能不能及时解决，这些都会让影响实际作业效率。所以，理论作业效率只是决定无人机的基本性能，而最终的实际效率还要由自己实际作业的情况来决定。三、发展方向和趋势在购买无人机的时候，你最担心的可能就是今年买了明年就被淘汰了，那么当你明白了下面3件事情以后，对你选择无人机会有帮助。在过去的五年时间里，无人机的农业应用发展很快，从原来只能载 6 升的药到今天可以扛 20 升的药，机体结构越做越大，基本性能越来越好。而在未来的几年里，无人机机械结构方面可变的空间比较小，可能体积会更大一点、结构再强化一些，但无人机的整体结构以及发展方向，应该不会有很大的变化。第一个叫全自主、全地形飞行。它首先需要通过一个航测的无人机（比如极侠），提前把环境的数据信息采集好，这样农业无人机在作业时，就能像人一样知道前面的地是有起伏的，以便提前规划飞行航线，调整飞行姿态，然后就可以在各种复杂地形下安全、高效地飞行作业，而完全不需要自身的传感器来辅助，同时也能达到最优的作业效率。第二个叫自动识别、躲避障碍。选择无人机的用户都会考虑这个事情，因为无人机能不能在地里躲避障碍物，能不能更好地继续飞行，都会影响作业效率。未来几年，无人机在这件事情上面会快速变化，越来越完善。第三个叫精准飞行作业。过去的几年里，我们已经把 RTK 导航技术、离心喷头、蠕动泵等用在无人机上，这些都是为了让无人机更加精准地飞行作业，厘米级的定位精度可以给每一株作物均匀地、变量地喷洒农药。未来几年，无人机不仅更加精准，还会拥有自主思考能力，比如与人工智能技术结合，会变得更加智能。有了极侠采集的三维地形数据，植保无人机对作业环境实时感知，灵活应对起伏地形、自主躲避电线杆等障碍物，不管什么地形、什么作物，极飞无人机都可以进行精准、高效地喷药作业。有一点还需要注意的是，无论雷达是全向感知还是四维感知，在精度上都还不能识别1厘米以下的障碍物，但极飞XP 2020 款搭载 MIMO 4D 成相雷达，最多同时可探测 128 个障碍物，识别精度高达 1 厘米，可以无惧电线阻挡。以上三件事情，是未来农业无人机的发展方向。四、从植保无人机到农业无人机随着植保无人机功能的丰富多样，使用场景的大大增加，植保无人机就逐渐演变为农业无人机。2019年4月，极飞在四川红原县完成万亩草原播种作业，我们把植保无人机上的药箱，换装上能够盛放草籽的槽状撒播器，就变成了一台能够播种的无人机。我们把这个撒播器叫做智能播撒系统，有了这个系统，植保无人机既能喷洒液体，也能播撒1毫米到10毫米的固体颗粒，并且都是非常精准地作业。这个智能播撒系统，有颗粒箱、滚轴式的定量槽，通过气流喷射技术，就可以把种子均匀地播撒到田里。而传统的甩盘式播撒，在旋转的时候不仅没有办法很好地定量，甩的时候力量很大，容易把种子的芽打掉，这样撒播的种子不仅不够精准均匀，还影响播种效果。有农户说，无人机除了撒种子，能不能撒化肥？能不能有收益？这里需要说明的是，极飞农业无人机不仅可以喷药、播种，还能撒肥、投饲。另外，如果是自家买来用，几亩地一分钟播撒十几升的化肥，是完全可以的，只需花一些电费成本；如果是要给他人提供作业服务，就要算算这笔收益账，如果算出来收益好，就可以去做。五、如何操控无人机几年前有个笑话说，遥控飞行的植保无人机已经打完药了，而极飞全自主飞行的植保无人机还在测地。今天回看这个笑话，就会明白到底是谁在笑话谁，因为今天所有的植保无人机都有全自主飞行的能力。为什么呢？因为一个人的视力是有限的，想看清百米外的无人机是不是精准飞行，几乎是不可能的事情，所以这个时候只有先把地块圈出来，用自主飞的方式才有可能精准施药。这其中的逻辑很简单，极飞认为效果第一，效率第二，没有好的效果，效率再高也是没用的。另外，随着无人机越来越普及，越来越多的小地块也需要使用农业无人机，比如一块地只有30米宽、50米长，那怎么在这个小地方上作业呢？这时如果有一款好用的、简单的遥控器操控无人机打药就方便了。所以我们说，一款好的农业无人机，要有遥控飞行能力，更要有自主飞行能力，以自主飞行为主，以遥控飞行为辅，只有这样的无人机才能满足未来几年无人机的发展要求。很多时候，当我们看到小地块时，经常会选择不打了，因为虽然有遥控器，但是不会用、用不好、容易炸机。当你拿到一个双手控制的、带两个摇杆的遥控器时，操作它让飞机飞起来是特别简单的，但要把它用好，能够非常轻松地应对危机的各种操作，是需要很长时间来学习的，甚至需要用炸机的操作事故，才能换来一些经验的成长，所以很多人用这种遥控器是没有办法灵活操作无人机的。所以，针对小地块的作业需求，极飞给出的方案是，像电视遥控器一样的单手遥控器。面板上的按键很简单，五分钟就能学会使用，一只手就可以非常轻松地遥控无人机前、后、左、右飞行，在小块地作业时，不用测地，也能直接手控飞行。可以说，你会用电机遥控器控制电视机，你就能学会用单手遥控器操作无人机。不仅如此，这一代遥控器还做了很多细节改进。原来在硬件设备性能等条件有限的情况下，需要扛特别重的测绘杆在农田里面走一圈测地，非常辛苦。而现在我们通过技术创新，在单手遥控器上附加了一个测绘模块，把原来5000克的测绘杆变成了不到500克重的设备，可以非常轻松地在农田里面打点测绘。同时，在手机上装一个APP 软件,植保无人机就能够进行全自主飞行，并且还具备一个新的技术，叫处方图作业，可以帮助减少农药的使用量。我们上面说到了怎么选择农业无人机，也说到了无人机的作业效率、效果由什么决定，也讲到了无人机的发展趋势，同时也讲了从只能喷洒农药的植保无人机，变成还能播种、施肥、投饲的农业无人机的发展演变，以及随着农业无人机的普及，我们在整个操作过程中需要有一个单手遥控器，灵活应对大块地以及小地块，需要有非常强大的自主作业能力保证作业效果。这些都是关于无人机本身的事情。接下来，是关于购买无人机的成本问题。六、无人机的主要成本是什么无人机成本包括三部分，购机成本、维修保养成本、电池使用成本。首先要提醒大家的是，定价便宜的无人机，仅是购机成本，不等于它的总成本也低。因为无人机是工具，买完以后还要使用，如果使用成本很高，那你买的“便宜”最终还是“贵”，所以我们要选择物美价廉的无人机，意思就是要选择“使用成本”更低的无人机。我们知道，整个使用过程中，电池是无人机最主要的成本，充电效率（充电时间）和电池使用寿命最终决定了电池使用成本。如果电池的充电效率非常低（充电时间长），我们就要买很多的充电器，这样购机成本就高；另一个是电池使用寿命，不管保障多少月、几百次循环，在使用过程中，如果电池使用寿命终结了，你的成本就会很高。所以，接下来，分别为大家讲解，充电效率和电池使用寿命各是由什么来决定的。首先，电池有个特性，叫做充电倍率，一倍率充电，就是一个小时能充满电，两倍率充电就是半小时能充满电，三倍率充电就是二十分钟能充满电，这里充满是指从 0 充至 100% 。而实际使用无人机的时候，我们往往会在还有 30% 电量时就降落，所以从 30% 充到 95% ，一倍率就是 45 分钟，两倍率是 22 分钟，三倍率是 12 分钟。极飞新推出的 B13860S 超充电池就可以三倍率充电，并且拥有 IP67 防水性能，也就是说这款超充智能电池，具备能够 12 分钟充满电的特性，并且适用于极飞所有 P 系列的植保无人机。然后，有了可以快速充电的电池，还要有能够快速给电池充电的、大功率的充电器才行。今年极飞推出的充电器，能够以 2500 瓦的功率输出、15分钟的时间，把电池从 30% 充到95%的电量。有了充电器，我们还不满足于此，因为 2500 瓦是我们常见的插头功率的最大值，在家里、酒店等环境下充电时，超过 2500 瓦的功率很有可能会烧掉插头，产生安全问题，所以 2500 瓦基本属于这类充电器的极限功率。我们知道，几乎所有农业无人机的用户都需要买发电机，根据这个需求，我们做了一款发电机，由一个发电机、两个充电器共同组成，我们叫燃油充电站，这是一个汽油发电机，是目前市面上能买到的同级别中发电效率最高、体积最小、重量最轻的。第一个，这款发电机重量只有 26.5 公斤，加满油也就30多公斤，一个人可以很轻松地搬走。第二个，它比传统汽油发电机的发电效率高 30% ，同时有 3000 瓦的功率输出，能够用 12 分钟的时间把一块 B13860S 超充电池从 0 充至 100% 的电量，而从30% 充到 95% 的电量，只需 10 分钟就可以。为什么说比传统发电机要省 30% 的油、效率高 30% 呢？是因为传统发电机发电以后需要先上升到 220 V ，然后再加一个充电器逆变下来，变成给电池充电的电压，在这一上一下的过程中，大致会损失 20% 的效率。不仅如此，在使用过程中，整个发电机不会根据电池充电功率的大小，动态调节它的输出功率，所以效率比较差，这里面也会有一个15% 的损失，前后合在一起会损失 35% 。我们推出的燃油充电站只有 5% 的损失，所以我们比传统的发电机省 30% 的油，也就是 30% 的效率提高。此外，我们也算过一笔账，以东北为例，大致一亩地的油钱不到一毛钱，因为发一度电大概需要四块钱，一度电能飞 45 亩以上的地，所以一亩地均下来不到一毛钱；在南方地区一毛多不到两毛，在中国的中部地区如湖北等地可能一毛多一点。最后，要能快速充电，电池不能过热。在飞行过程、充电过程中电池会发热，在地面温度很高时把电池放到地上也会发热，所以我们必须在电池温度散热到45度以下后才能充电。我们的电池在过去几年里经历过这么一个过程，第一阶段叫自然散热，就是通过飞行的气流、地面上静置，自然地跟空气接触进行散热，如果电池温度过高，需要 40多分钟甚至更长的散热时间，散热效率非常差，不是螺旋桨气流有没有用上，也不是你的飞行速度够不够快，因为电池被包裹着，很难把中心发出的热散出来。我们 2017 年的产品是这样的，在 2018 年末我们推出了风能散热，风扇装置 20 多分钟就能够把电池内部的热量抽出来。我们今年引入了全新的水冷散热，这其实是生活中常见一个方法，比如汽车的水箱就是帮助发动机散热的，因为水的散热效率是空气的几十倍、上百倍，我们通过把电池放到水里来提高散热效率。而电池必须有 IP67 的防水性能，也就是能够泡在水里的能力，才能具备有水冷散热的前提，我们今年推出的 B13860S 超充电池就能够泡在水里，一边充电一边散热，这样我们才能真正实现 12 分钟充满一个电池。总结一下，要快速充满一组电池，降低电池成本，必须有三个条件。第一就是必须有三倍率以上超充能力的