农业植保大数据运营平台项目概况

1、农业植保大数据运营平台项目概况1.1、建设背景、中国农业植保现状和问题农业植保涉及我国粮食安全、食品安全、生态安全和农业丰产、农民丰收，在我国农业生产中起着举足轻重的作用,提高农药有效利用率，减少农药使用量，控制和逐步降低农 业生态环境污染，提高农产品、食品的安全质量水平，是农 业可持续发展的必然要求，符合国家中长期规划重点支持方 向要求。我国能以不到世界10%的耕地，解决了世界22%人口的粮食问题，机械化防治发挥了极其重要的作用。2010年，全国农作物病虫害发生 48亿次，防治55亿次，为国家挽回 9460万吨粮食，棉花损失165万吨，油料损失336万吨。为 国家粮食安全和农业生产稳定发展做

2、出巨大贡献。虽然高效 机械化防治技术得到了较快发展，但是，对于占全国粮食种 植面积60%以上的水田、玉米等高秆作物，由于其特殊种植 模式和作物特性，使得地面机具无法下田。长期以来，水田 和高秆作物的病虫害防治只能依赖手动喷雾器和背负式喷 雾机进行，在全球气候变暖的今天，突发性大面积病虫害频 繁爆发，现有植保机具早已无法满足防治需求，每年给国家 造成巨大的粮食损失。装备落后、作业效率低，致使农药喷 洒成为我国粮食生产过程中劳动强度最高、作业次数最多， 劳动力消耗量最大的环节，随着我国城镇化步伐加快，大量 的农村青壮年劳动力转移到城市，同时伴随人口老龄化问 题，农业劳动力的日益短缺、劳动力成本不断

3、攀升，农作物 病虫害防治已成为目前制约我国粮食生产的主要瓶颈。综合上述，我国农业植保存在以下几个方面的问题：第一、我国可用耕地情况复杂，存在很多不适合大型机 械开展农业植保作业的农田，只能依靠人工作业，作业效率 低，植保成本高。第二、以人工或传统机械的方式开展的农业植保工作， 未对植保过程和植保结果进行有效监控，各项工作开展无农 业大数据专业指导，植保工作精度、准度、植保效果无法保 障。第三、“鸦片式治疗”致农药残留超标严重由于喷洒技术落后，大容量粗雾滴喷雾，农药利用率低，防治效果差， 为了杀虫，农民不得不使用农药反复喷洒，如此一来，便形 成了“鸦片式治疗”的恶性循环。虫子从小泡在“药罐子”

4、里，庄稼也是从小被“药”喂大的，农残超标也就毋庸置疑 了。 我国的农产品要想进入国际市场，必须符合多项国际 指标，其中农药残留是一个重要指标。目前基于自定标准而 言，我国粮食农药超标率平均为 6.2%，如果同国际标准相比 比率还会有所提高。因此，农产品的农药残留问题成为我国 农产品进入国际市场的重要障碍之一。据联合国的一份统计 资料，我国每年有74亿美元的出口商品为此受到不良影响。第四、目前国家的城镇化发展非常迅速，随着大量农村 劳动力进城务工，在农村从事农业生产的劳动力不断减少， 这自然就推高了农业生产的用工成本，加之进城务工人员的 工时费高于农村，使得农业生产缺乏吸引力，让农户不得不 提高

5、雇工费来进行农业生产，但即便这样，在病虫害大面积 爆发的时候，种植户还是会面临请不到人的困境。而且如果农产品价格较高，对农户来说还有盈利空间；如果农产品价格较低，赚不到钱甚至赔钱，很多农户就会放弃农业生产。 另外，农村土地流转正在加速推进，家庭农场、种植大户越 来越多，对病虫害防治的需求越来越大，传统的背负式喷雾 器难以适应大面积、突发性病虫害防治的需求。植保无人机能够为上述问题提供一个完全现代化的解决方案。用无人 机进行喷雾施药，省时省力省药（一个飞控手一天可打 500 亩地，省药50%省水90%），还可在短时间内实施群防群控， 特别是在连片规模农场运用过程中，可以及时高效防治病虫 害。同时

6、，使用无人机喷洒作业时，当药液雾滴从喷洒器喷 出时被旋翼的向下气流加速形成气雾流，直接增加了药液雾 滴对农作物的穿透性，减少了农药飘失程度，并且提高靶标 作物上药液沉积和覆盖率，让“药”“水”降下来，治效提上去第五、国家正在推进土地流转工作，据统计，我国土地 流转面积从2007年的0.64亿亩上升到2015年的4.43亿亩， 这些土地都已经达到了规模化的种植，这种地块大、集中耕 种的模式传统植保方式已经无法满足这种大规模的作业要 求。、无人机农业植保的巨大优势中国是农业最大的需求国，传统农业作业方式的弊端正 在逐步凸显，尤其是在植保这一细分领域，那么如何提高中 国农作物病虫害防治机械化水平，实

7、行统防统治的专业化服 务，提高农业资源的利用率，增强突发性大面积病虫害防控 能力，缓解农村劳动力短缺，增强农业抗风险能力，保障国 家粮食安全、生态安全，实现农业可持续发展具有十分重要 的意义。近年来随着我国智能制造领域的不断创新，无人机领域 得到了快速的发展，尤其是面向农业植保的无人机更是从“市场眼中的不可能”到“这事儿可行，这个好”，那么无人机农业植保与传统农业植保方式相比存在哪些明显的优 势呢？主要体现如下几个方面：为突发性大面积病虫害防控提供了全新的技术与装备 随着全球气候变化，突发性大面积的病虫害发生频繁，严重危害了我国粮食安全和农业生产稳定发展。据国家农业 部2010年统计，全国农作

8、物病虫害发生48亿次，年损失粮食多达2157万吨。2012年突发大面积的玉米黏虫，缺乏专 用高效的施药技术装备致使防治不利，仅这次玉米黏虫发生 面积近5000万亩，占全国玉米播种面积的9.72%，其中严重发生面积650万亩，占到全国播种面积的 1.26%，这类突发 性大面积的病虫害已经影响国家粮食安全，破坏农业可持续 发展。作业效率高无人机施药作业效率高，较常规机具可提高100150倍，而作业成本58元/亩，仅为常规作业的1/41/6。高 效、低成本的无人机施药技术为解决突发性大面积病虫害防 控难题提供了全新的技术与装备。我国规模化的土地资源不足，仅占耕地面积30%左右，主要集中在北方东北平原

9、、西北、华北平原。而在南方，有着占 总种植面积60%以上的小规模种植土地，土地地貌复杂，民 房耕地交织，经营模式以一家一户的联产承包责任制为主， 土地的分散经营、小块经营，使得耕地规模小、田块分散、 作物品种布局不一，作物长势不一，包括固定翼飞机在内的 大型施药机具难以适应其病虫害防治要求，在很大程度上限 制了农业机械化实施。旋翼无人机农业植保施药技术装备无 需专用机场和跑道，灵活轻便、环境适应性强、不受作物长 势和作业田块条件的限制，在应对小区域种植作物的病虫害 防治中有着巨大优势。发展无人机施药技术装备，是解决制 约我国南方分散经营模式下，病虫害机械化防治困难的瓶颈 问题的最优方案，是我国

10、现阶段土地经营模式下的必然选 择。大大降低植保成本从水资源来看：无人机节省水资源90%;从农药来看：无人机精准施放节省农药50%从喷洒工具来看：无人机的喷洒成本只是传统农业机器 的1525%通过上述调研情况来看，农业无人机的喷洒方式大大降 低了农业植保客户的成本。提高农药有效利用率，减少农药使用量农药施用技术与装备涉及我国粮食安全、食品安全、生 态安全和农业丰产、农民丰收，在我国农业生产中起着举足 轻重的作用。提高农药有效利用率，减少农药使用量，控制 和逐步降低农业生态环境污染，提高农产品、食品的安全质 量水平，是农业可持续发展的必然要求，符合国家中长期规 划重点支持方向要求。操作简单植保无人

11、机在田头地埂就能升起降落，实现低空飞行， 可在视距范围内控制飞行喷洒效果。非常适用于各类复杂地 形农田和不同种类高矮的农植物与树林，相邻农田种植不同 农作物情况下也可精准的喷洒。配备先进的导航自驾系统可 以通过地面基站或者一台笔记本电脑设计飞行路线实现飞 机自主喷洒农药。雾化均匀、精准喷洒和植保效果好植保无人机可采用远距离遥控操作和飞控导航，自主飞 行只需在喷洒作业前，将农田的 GPS言息采集到，并把航线 规划好，输入到地面站的内部控制系统中，地面站对飞机下 达指令，飞机就可以载着喷洒装置，自主将喷洒作业完成， 完成之后自动飞回到起飞点，而在飞机喷洒作业的同时，还 可通过地面站的显示界面做到实

12、时观察喷洒作业的进展情 况。利用农业植保无人机向下的强烈旋转气流在喷洒农药 时可以在翻动和摇晃农作物的同时，在下方的农作物形成一 个紊流区，可以非常均匀地喷洒农药，因此能将部分农药喷 洒到茎叶背面和根部，这是目前人工和其他喷洒设备无法做 到的喷洒质量。由于无人机下旋风力集中而有力，采用超细 雾状喷洒比较容易透过植物绒毛的表面形成一层农药膜均 匀而有效的杀灭害虫。人药分离，避免药物中毒传统农药喷洒模式下，由于人就在农药的覆盖范围下， 极易发生农药中毒事件，而且概率极大，然而植保无人机是自主飞行喷洒农药，喷洒作业人员避免了直接暴露于农药范 围内的危险，保障了人员的安全。即使采取手动遥控作业， 人员

13、与植保机距离较远，发生操作故障或紧急情况时也不会 对操作人员造成危害。、市场机会与发展前景1）政策引导农业植保大数据运营平台项目符合国家中长期科学和 技术发展规划纲要（2006 2020年）重点支持方向；符 合“全国新增千亿斤粮食生产能力规划”和“粮食丰产工程”的要求；符合中央一号文件 “加快推进农业机械化” 的要求; 符合农业部“关于推进农作物病虫害专业化防治的意见”精 神；符合我国现代农业发展的需求。植保无人机施药技术装备与服务体系研究是纲要农 业领域重点发展方向。符合多功能农业装备与设施优先主题 中定位变量作业智能机械；符合环保型肥料、农药创制和生 态农业优先主题中高效安全的有害生物综合

14、防治技术；符合 农业精准作业与信息化优先主题中精准作业和管理技术系 统。贯彻落实中央一号文件关于农业机械化与现代化的精 神，把保障国家粮食安全作为首要任务，把提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率作为主要目标，把农机农艺结合作 为基本要求，促进水田、玉米等高秆作物机械化防治水平， 构建精准、优质、高效、生态、安全的植保无人机施药技术 服务体系。2015中央一号文件再一次把农业摆上更加突出的位置， 这是中央一号文件连续 12年聚焦“三农”，也是新中国成立 以来中央文件首次对农业科技进行全面部署。文件特别要求 加快农业机械化建设及布局，充分发挥农业机械集成技术、 节本增效、推动规模经营的重要作用，

15、不断拓展农机作业领 域，提高农机服务水平。 加大信贷支持力度，鼓励种养大户、 农机大户、农机合作社购置大中型农机具。落实支持农机化 发展的税费优惠政策，推动农机服务市场化和产业化。2）巨大的市场空间2016 年4月21日国土资源部发布的2015中国国土资 源公报显示，我国耕地面积为18亿亩，同时还有20亿亩林地和20亿亩草原，仅以土地流转的4.47亿亩（2015年底、 农业部）来计算，单凭一项农药喷洒业务，如果每年喷洒5次，每亩作业15元钱，每年将贡献近 350亿元的作业收入， 农业适度规模经营为植保无人机作业普及提供了有利条件， 随着近年来我国土地流转速度加快，未来无人机植保需求将 会更加强

16、劲；而按照我国18亿亩耕地红线测算，目前无人机植保的占有率为3%未来的发展潜力无限， 而且会集中式 爆发，因此无人机植保的发展空间将是巨大的。、当前无人机农业植保服务的制约因素新生事物，市场和用户需要一个认知和接受的过程无人机农业植保服务起步较晚，属于新生事物，市场和 用户需要有一个认知和接受的过程，随着植保无人机功能的 不断完善，推广速度的不断加快，市场的认知程度在不断提 高，植保无人机的市场前景非常广阔，必将占领主流农业植 保市场。缺少无人机喷洒施药经验及技术目前，在国内农业植保无人机在开展植保作业时，农药 配比仍然是固有模式，缺少一套与植保无人机低空低量高效 施药所配套的施药技术，也是当

17、前市场的短板，使用者没有 一套科学完善的判别标准以确定在喷雾过程中所需要的雾 滴粒径、雾滴沉积分布密度、农药浓度等施药参数，需要建 立一个以无人机农业喷洒为基础的行业大数据分析平台，基 于无人机的喷洒参数建立分析模型，不断完善植保用药的专 业性。真正可用好用的无人机并不多植保无人机的企业较多，而大多数的机型都以多旋翼为 主，主要因为飞控的成熟性，产品结构简单，技术门槛低， 操作简单，所以市场上一些打着植保无人机企业是鱼龙混 杂，真正掌握飞控技术只有少数。相对于无人机中直升机系 列的技术要求就很高了，现在国内能研发生产出植保无人直 升机很少，这也代表一些企业在无人机领域的高度，植保无 人机能否自

18、主飞行、断点续航、断点记忆选配功能，在针对 物种的时候能否定高、定速、定流量，均是最终能高效统防 统治的基本要求。飞手人员短缺，无法满足日益庞大的无人机植保市场需求我国农业植保无人机仍然处在蓝海市场，飞手、设备都 供不应求，有专家预计到2020年，无人机植保从业人员需求量是40万人。我国目前在册的专业飞手不到1万人，人才缺口巨大。市场上没有无人机农业植保运营的专业化软件目前国内的无人机厂家，他们擅长的是无人机的制造， 对续航能力、飞行高度等等是专业的，但是对于农业植保行 业来说，他们存在着致命的断点和弊端，没有一套完善的无 人机植保行业的整体解决方案，没有植保过程的大数据的存 储和分析，没有庞

19、大的数据作为支持，对于农药喷洒的科学 配比、飞行高度、植保过程轨迹规划、当前气象信息的科学 参考等等也就无法做出科学的规划和管理，从而就无法对无 人机植保行业进行有针对性的推广和规模化运营，因此针对 农业植保农药喷洒这一细分领域迫切需要一个大数据的运 营平台来为其提供科学化的运行依据和管理手段，让农业无 人机植保这一领域快速发展，进而带动国家农业信息化的蓬勃发展。1.2、平台定位、建立行业运营平台建立一套完善的农业植保运营管理平台，整合整个产业 链，为无人机厂家、飞手、农药企业、植保客户提供全方位 对接与服务，建立无人机与飞手、飞手与植保客户、农药厂 商与植保客户的联系与沟通，打通了各个环节的

20、断点和信息 不对称。同时，在植保服务的过程中， 采集整个无人机植保服务的 全过程数据，通过手动录入或自动采集等方式，完成平台的 数据积累。、建立植保行业大数据中心平台以无人机植保农药喷洒这一行业细分领域为基础，通过人工录入植保服务过程，连接无人机、地面站、监测仪等 相关采集设备，抓取互联网上的一些专业数据库以及与相关 农业科学院所等专业机构的合作，采集地理信息，气象信息、土壤信息、农作物信息、病虫害信息、农药信息、药剂配比 信息、配件信息、无人机飞行信息、飞手信息、飞行轨迹、 药剂喷洒控制信息等等建立分析模型，通过效果评测信息逐 步完善分析模型，从而形成覆盖农业无人机植保领域的大数据中心，成为

21、行业的智脑，填补行业的空白目前，平台已经完成针对 280万亩的农田进行数据采集工 作，未来23年，预计采集的样本数据不少于5000万亩，这些数据的积累和沉淀将会是海量的、无比庞大的，其具有 的数据意义是具有覆盖性及高价值的。、完善植保全过程的管理手段通过强大的数据分析、信息交换、海量存储、智能分析 等业务能力，逐步完善植保全过程的管理手段，提高信息化 装备，健全信息服务质量，提高平台农业植保工作服务能力， 可为农业植保行业相关企业、从业者和种植户提供专业化、 智能化的农业大数据服务，利用平台的基础服务用户能够更 快，在提高植保无人机施药效率和施药效果的同时，进一步 降低种植户农业植保作业成本，

22、提升经济收入，为农业植保 工作宏观决策提供坚实科学的大数据依据，带动并促进无人 机植保服务的行业发展，促进我国农业智能化水平的提升、 助力农业现代化快速发展。、参与整个植保链条，服务于整个植保链条，获取收、人 益平台从无人机厂家、到飞手培训、农药厂商的洽谈及植 保客户服务，全程参与整个植保链条，按照每亩收取一定服 务费，通过平台的大数据分析能力及信息化手段为整个产业链进行服务，提高整个产业链条的服务能力及工作效率。1.3、建设意义、依托信息化手段，推动农业植保服务的发展农业植保大数据运营平台，依托物联网、移动互联网、 互联网等手段，为质保服务产业链打造综合化农业植保服务 管理平台，可有效降低信

23、息获取及农业植保工作开展成本， 提升农业植保产业链各方沟通及工作效率，打造新型农业植 保服务体系，弥补产业链的空白地带，推动我国农业向现代 化转型工作方向发展。农业植保大数据运营平台通过采集植保无人机和物联网 相关环境和植保数据，实现病虫害预警等功能，同时以平台 为媒介链接基层农技推广人员、高效及科研院所的农业科技 人员等，构建面向种植大户的植保服务体系，开展植保服务 信息推送、病虫害远程诊断等服务，最终利用平台积累的大 数据分析区域植保相关信息，为区域现代化农业发展提供决 策依据。132、建立植保运营大数据信息库1）完善无人机施药安全性植保无人机根据其型号不同，在农药喷洒的过程中也需 要进行科学化的管理手段，如果不能进行精准分析，反而会 导致浪费农药、降低防治效果，增加防治次数、相邻地块的 敏感作物受损、过量喷药、农药残留超标、空气和水源污染 等一系列后果，对人类、动物和植物产生不良的影响。为降 低农药漂移，针对不同的无人机平台，研究机身下方药液雾 滴在气流场中的运动情况，分析环境因素（温度、风速、风 向等）、施药量、作业速度等因子与药液飘移距离、飘移量 的复杂关系，评估施药安全性，制定措施，减少农药对生态 的污染。2）精准施药控制系统研究根据农用轻型无人机施药方式与方法，重点研究施药过 程全程自动控制技术，针对我国的无人机平台，研究设计开 发新型的精