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无人机丨植保机发展报告 大数据说明前景可观

国内植保无人机处于起步阶段,相对传统植保优势显著。植保无人机,顾名思义,即应用于农林植物保护的无人驾驶飞机,可以进行喷洒农药、种子、粉剂等,具有效率高、环保、植保效果显著、智能化等特点。主要由飞行平台、飞控系统、喷洒系统三部分组成,可以通过地面遥控或GPS飞控,操作简单灵活。

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按动力类型可以分为油动无人机和电动无人机。油动无人机机构占比约3%,主要是由于操作难度大,价格昂贵,研发难度大。
目前电动无人机成为很多小企业切入植保无人机领域必然选择。电机飞行80%靠飞控,20%靠飞手经验,轻巧,灵活,操作简单,故障率低,对飞手的技能要求较低;油机对操控手的技能要求比较高,目前国内操作娴熟的无人机飞手短缺。况且电机比较容易维修和维护,而油机相对复杂,维修和保养要求都相对较高。国内的土地单户的种植面积较小,土地分散且大都不平整,使得油动植保无人机续航时间长载荷量大的优点发挥不出来。再加上油动植保无人机价格昂贵,导致目前国内的植保无人机只有3%是油动的。对于企业而言,用于航模航拍的电动无人机在中国是一个完整且竞争充分的行业,而油动植保工程型无人机载荷在10-45公斤之间,是处在航模与载人飞机之间的一个断层,研发没有现成教材,都是在尝试和摸索,相对困难。

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电动植保无人机与油动植保无人机对比

但随着土地流转的推进,土地集约化经营成为趋势,油动无人机植保的载荷大和续航时间长的性能优势会凸显出来,再加上飞控系统的改进,傻瓜式操作的到来,油动无人机的未来空间很大。

按照旋翼结构可以分为固定翼、单旋翼和多旋翼。固定翼载荷大、飞行速度快,但价格高且不能垂直起飞,比较适合平原地区的大面积作业,不适合中国大部分地区地形复杂、地块狭小的环境。

单旋翼电动植保无人机作业效果好,但价格更贵。单旋翼电动植保无人机旋翼大,飞行稳定抗风性能好,向下气流强劲而稳定、可以打透茂密的枝叶,施药效果好。多旋翼植保无人机旋翼较小,旋转方向两两相反,导致风场散乱,风场覆盖范围小,向下气流相互干扰,风场比较复杂,穿透性较小,所以施药效果比单旋翼差,为加大喷洒面积,会把喷杆加长(喷杆总长超过旋翼直径),由于空气动力原因,在作业时会左右摇摆,导致飞行不稳定,作业难度加大,增加摔机的风险。单旋翼核心部件为进口电机,构件为航空铝材,碳纤材料,结实耐用,性能稳定,造价较高。多旋翼技术门槛较低,使用航模级别的国产电机和配件,所以价格便宜,并且能够实现空中悬停。

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单旋翼植保无人机——日本雅马哈公司的RMAX

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多旋翼植保无人机——高科新农的德美特M234-AT

四大特征强势替代人工植保

植保无人机在效率、安全、环保、防治效果、成本等方面大幅领先与传统的人工植保方式。

效率高。无人机每分钟可以完成1-2亩的农药喷洒作业,而人工喷洒农药的效率大约每小时2亩,无人机的效率目前是人工的30-60倍,考虑无人机技术的提升,土地的平整和规模化,无人机效率上的领先优势会越来越大。

安全性。无人机植保实现了人和药的分离,通过地面遥控或GPS飞控操作,喷洒作业人员远距离操作避免暴露于农药下的危险,

即使在加注农药时,现在也已经开发出来自动加注机。而人工植保方式下,人和农药长时间的接触不可避免,据报道,每年喷洒农药出现中毒症状人数多达10万人。

防治效果好,且更加环保。植保无人机采用喷雾喷洒方式,具有作业高度低,飘移少,可空中悬停等特点,喷洒农药时旋翼产生的向下气流有助于增加物流对农作物的穿透性,防治效果好,也可以节约50%的农药使用量,90%的用水量,大大降低了资源成本。人工植保下农药的利用率只有30%,大量农药进入土壤和河流,造成环境污染,粮食中大量农药残留。并且无人机可以实现喷洒路径规划,有效避免了人工方式下的重喷和漏喷现象,防治效果更加得到保证。

经济性更优。在成本方面植保无人机也取得优势。以电动植保无人机为例,每组电池6块锂电池成本12000元,每次作业面积15亩,充放电寿命200次,每亩分摊成本4元;飞手两名,人工费用2元/亩;能源(电)费用2元/亩;无人机费用10万计,折旧3年,每年作业20000亩,每亩成本不到2元。农药成本相对人工节省50%,约5元/亩,相关维护费用1元/亩,每次共计16元/亩。人工植保方面,每小时作业面积2亩,每天8小时计16亩,人工成本160元,每亩10元;农药10元,每次植保费用共20元/亩。再考虑植保无人机的政府补贴、电池费用下降、技术升级,成本优势会越来越大。

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无人机植保和人工植保费用比较

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植保无人机产业链解析

植保无人机产业链可划分为三个环节,上游研发制造,中游经营运行,下游辅助保障。

上游研发制造环节的主要内容是研发制造植保无人机整机。进一步专业分工,又可细化为机体结构、动力机构、飞行控制、数传通信、导航航管和喷施设备等专业。充分市场化的研发制造产业,由各专业企业和植保无人机整机企业共同构成。除此之外包括三方面:

1.从通航法规上讲,植保无人机还要要在此阶段获取限用类特殊适航证、驾驶证以及空管系统的研制。

2.需做好运载车辆,航空施用农药等设备和产品的配套。运载车辆保障将植保无人机运输至作业点,空施农药保障飞防作业的植保效率和施药效果。

3.操作人员的培训。植保无人机操控手需通过培训,获取相应等级的无人机驾驶员证书;同时,还必须对飞防作业的各个职能岗位进行职业化培训,以满足飞防作业对人员的专业化需求。

中游经营运行环节的主体是飞防大队。飞防大队应该具备植保无人机、运载车辆、无人机操控手、飞行调试员、农药技师等,还需要获得经营许可以及通用航空法规下的航空作业许可。同时,飞防大队在飞行进行作业时,还应该向相关空管部门申请临时空域。飞防大队直接面向农业种植用户,其经营活动为用户提供大田作物施药、经济作物施药、水面作物施药、果木施药、草场施药及经济作物施肥等植保服务,获得产业的收益产值。

下游辅助保障环节中植保无人机的维护修理是保障无人机持续适航的基础。同时,油料、电池、以及易损备件等无人机消耗品的供给,空施农药的稳定渠道保证,以及气象信息、植保信息、交通信息等各类信息也是飞防大队不可或缺的保障。此外,持续适航、空管系统保障、驾驶员审核同时跟上。无人机驾驶员和在岗人员都有继续培训的需要,以保证对人力资源素质的需求。特别需要注意的是无人机空管系统。空管系统也分为研发制造、经营运行、辅助保障三个阶段。其建设、运营、保障应该由国家相关航管部门负责。空管系统可以建立在移动通信网络的基础上,在对无人机进行航管的同时,还可建立飞防大队经营管理系统,实现植保无人机物联网运营。值得一提的是,植保无人机保险是一个相对独立的产业,可降低飞防大队经营风险,减少经营损失。

专业的飞防大队是未来植保无人机的真正购买者和使用者

农场主会将植保服务外包给专业飞防大队,后者正是未来植保无人机的购买主力。植保服务是一个综合性服务体系,而不是简单的把药喷到田里。同时,植保无人机的应用还涉及到飞机维护、保养、维修、保险、法律法规、植保应用等相关产业,其中涉及大量的机械、农业等专业知识。因此,在我国适应土地流转,大规模农业集约化经营的趋势,运用科学化、专业化的方法管理农业,将各个任务作业拆解外包给专业化的团队是必然选择。

飞防大队是一个能够快速提供植保服务并能够实施盈利的服务化组织,无人机植保的高效率和低成本成是在市场激烈的竞争中致胜的法宝。纵观发达国家,以使用无人机作业频率最高的日本来说,农场主购买无人机的只占了16.3%,其余部分均为专业化组织或者协会购买。据统计,在美国有一万多家植保服务商提供植保服务,而购买无人机的农场主相对较少。

中国无人机植保相比发达国家处于起步阶段

2015年全国植保无人机保有量达2324架(31个省统计),总作业面积达1152.8万亩次,较之2014年的695架、426万亩,同比增长分别是234%、170.6%。但是,目前国内农业植保仍以人工加手动、电动喷雾机这样的半机械化装备为主,占比超过90%,航空植保比例小于2%。按2015年植保无人机总作业面积达1152.8万亩次计算,无人机植保比例不到1%,而美国、日本的农用航空作业占耕地面积比例分别达到50%、54%,世界平均水平也达到了远高于我国的17%,我国在航空植保方面还处于刚刚起步阶段。

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中、美、日农用航空作业占耕地面积比例(%)

从世界范围来看,农业植保无人机应用较为普遍的有日本、韩国等农业机械化水平较发达的国家。由于美国农业组织方式采用大农场为主,大面积农业植保采用载重更大的有人驾驶飞机喷药,使用无人机植保较少,导致美国植保无人机产业发展落后于日本。

他山之玉一:日本耕地特征与我国相似,无人机植保第一大国经验值得借鉴

早在1987 年Yamaha(雅马哈)公司受日本农业部委托,生产出世界上第一台20 kg级喷药无人机“R-50”,经过20 多年的发展,目前日本拥有2346架已注册的农用无人直升机,操作人员14163人,成为世界上应用无人机植保第一大国。日本雅马哈公司生产的植保无人机可以实现短时间内更换油箱、补充药剂、定高飞行、基本实现傻瓜式操作,用户只要一键操作,飞机将自主起飞,达到设定高度后悬停,用户可方便的操纵飞机前进后退,降低了对农民的技术要求,飞机的稳定性、作业效率和安全性大大提高。

日本农民户均耕地面积小,地形多山,与我国相似,适应单旋翼植保无人机作业,研究日本的成功经验对我国植保无人机的发展具有很强的指导意义。然而,中国和日本的情况也有所不同。日本的田地间水泥机耕道比较完备,农民收入比较高,每亩喷洒收入是中国的10倍。因此,日本选择起飞重量110公斤的雅马哈油动无人机作为植保无人机,可以达到出入田间作业,较长的滞空时间降低了起降的次数,从而降低了事故率,提升了作业效率。

他山之玉二:美国大力扶持推动农业航空发展成熟,直接贡献率为15%以上

美国是农业航空应用技术最成熟的国家之一,已形成较完善的农业航空产业体系,据统计,农业航空对农业的直接贡献率为15%以上。其中,美固定翼飞机植保发展最为成熟。

美国有农用航空相关企业2000多家,已成立国家农业航空协会(National AgriculturalAviation Association, NAAA)和近40个州级农业航空协会,NAAA有来自于46个州的会员1800个。

全国在用农用飞机4000,共有机型20多种,以有人驾驶固定翼飞机为主,约占88%。在册的农用飞机驾驶员3200多名。
年处理40%以上的耕地面积,全美65%的化学农药采用飞机作业完成喷洒,其中水稻施药作业100%采用航空作业方式。此前,美国因农业劳动人工成本太高,一度放弃国内的水稻种植,大米全部进口。后来使用了航空作业,到20世纪70年代末期,一跃而成为世界上主要的稻米出口国之一。

国家大力扶持农业航空产业的发展是美国农业航空发达的重要原因之一。美国从上世纪70年代就开始研究航空喷施作业技术参数的优化模型,用户输入喷嘴、药液、飞机类型、天气因素等,通过对内部数据库调用,即可预测可能产生的飘移、雾滴的运动和地面沉积模式等。美国国会通过了豁免农用飞机每次起降100美元的机场使用费的议案,2014年白宫的预算中预计继续投入73亿美元支持该议案,以降低农业航空作业的成本。在NAAA的推动下,自2002年以来已投入约700万美元用于农业航空技术研发,参议院已通过议案将继续大力支持开发更高效、使用成本更低的农业航空相关技术。

基于我国独特的环境,国内无人机技术缩小差距的同时实用性和性价比更高

我国的植保无人机起步较晚。真正开始研制的时间只有十多年,具体进程梳理如下:

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国内植保无人机发展历程

载药量:RMAX达到20公斤,但RMAX的价格达到100万以上,是中国市场消费能力所不能接受的;

起飞重量:110公斤的起飞重量使得该产品在中国的田地上不易使用,需要三四个人才可以抬到田间作业,在日本有完备的水泥机耕道系统,但是在中国考虑到沟渠、树木、电线、田埂等复杂因素,中国要建成完整的机耕道系统需要很长的时间。

相对来讲,载药量15公斤比较符合现阶段中国无人机植保行业的需求,一方面载药量达到15公斤,滞空时间可以达到近20分钟,从而可以达到每天300~500亩的作业效率;另一方面,25万的价格从性价比来说要高于雅马哈RMAX无人机。此外,从参数对比中也可以看出,汉和自主知识产权的轨迹记录仪是汉和无人机的特色,可以进行喷洒轨迹的记录和管理,对漏喷和复喷进行警告,从而使得农业喷洒作业更加智能化,也可以做为作业管理的依据。

大载荷长续航是我国植保无人机的发展方向。随着未来土地流转,农业基础设施完善,大载荷的植保无人机是发展的趋势。

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中国植保无人机发展柱状图

未来每年全产业市场空间近400亿,植保服务是产业链重点

国际经验表明,农业是无人机民用领域第一个,也是最大的一个市场。在美国,根据国际无人机系统协会(AUVSI)的一份报告预测,2015~2025年无人机在民用领域中的应用将为美国经济贡献820亿美元,其中756亿直接来自农业领域。日本植保无人机市场占有率70%的Yamaha 2014年植保无人机销售额50亿日元,以此估测日本每年植保无人机整机销售的市场空间约合人民币4.64亿。中国的耕地面积是日本的28倍,潜力巨大。

2016-2020年中性预期下,无人机累计市场空间24.30亿,每年植保服务市场空间72.90亿。《2015中国国土资源公报》显示,截至2015年末,全国耕地面积为20.25亿亩。乐观估计下2020年我国无人机植保渗透率约15%,中性估计下达到8%,悲观估计下达到5%,目前无人机植保渗透率不足1%,以植保无人机工作年限3~5来看,目前的存量无人机在2020年前陆续淘汰。

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无人机植保行业空间测算(2016-2020)

悲观、中性、乐观估计下到2020年累计无人机植保整机市场空间15.19亿、24.30亿、45.56亿,规模更大的是植保服务市场,分别达到45.56亿、72.90亿、136.69亿。若考虑庞大的无人机保养维护,零部件(如电池)更换市场,泛无人机植保市场空间巨大。

远期市场成熟时,中性预期下全产业每年市场空间近400亿。再测算一下无人机植保完全发展成熟时的市场情况,目前日本的渗透率已经达到54%,乐观估计我国能达到50%,中性40%,悲观30%。电动植保无人机目前折旧年限3年,油动5年,以4年为植保无人机的平均寿命计,在市场成熟情况下已经没有增量的植保无人机需求,只有存量更新。

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无人机植保行业空间测算(市场完全成熟)

悲观、中性、乐观预期下,每年无人机整机市场空间22.78亿、30.38亿、37.97亿,每年的植保服务市场空间273.38亿、364.50亿、455.63亿,中性下全产业每年的市场空间接近400亿。很明显植保服务的市场空间将远远大于无人机机器制造本身。伴随技术进步,无人机植保作业效率提升、无人机的寿命会增加,还会导致无人机市场相对植保服务市场更小。

无人机在泛植保应用领域拓展空间巨大

农业植保的时间在一年中所占的时间很短,这很容易造成专业植保服务团队人员和设备闲置,也不利于留住专业的飞手。植保无人机在非植保时间可以通过农作物监测、无人机播种、为农村地区提供送快递服务等方式进一步发挥价值。

农作物监测

植保无人机搭载相关监测设备可以对农田土壤湿度、病虫害情况等进行监测。土壤湿度是水文、生态、农业等方面研究的重要指标,它直接地控制着陆面和大气之间水分及热量的输送和平衡。监测区域土壤湿度有利于控制区域内的水涝、干旱及农作物生态长势评估。传统的土壤湿度监测站不能满足大面积、长期的土壤湿度动态实时监测的要求,限制了其在农业信息化、自动化方面的发展及应用,而光学设备在高空中会受到云层的阻碍,使高空飞行设备的应用受到了限制,因此无人机的应用成为了解决问题的关键。

无人机搭载可见光-近红外光设备作为检测手段,完成了土壤湿度的合理化监测。通过对比图像的各种空间分析特性,得到提高土壤湿度与包含信息的相关系数,保证了所建立的模型的高准确性,完成了土壤湿度的合理化监测。使用无人机进行土壤湿度监测具有成本低、时效性好、方便携带等多方面优点,在我国土地辽阔、地形类别复杂的前提下具有很好的实用价值。
无人机搭载特殊的光谱分析仪,专门用来侦察农田、果园中病虫害,甚至供求状况。通过在农作物种植区域巡视,可以很快判断区域内某一植株的患病以及患病类型,及早采取有针对性的措施。通过巡检可以为产量情况做一个预判,汇集所有无人机巡检的数据甚至可以预计出未来农作物市场的供求状况。

植保无人机所掌握的巡检数据和农药喷洒数据可以汇总成农作物生产全周期的数据,为真正意义上的食品安全可追溯创造了条件。

无人机播种

最近,位于美国俄勒冈州西北部城镇比佛顿的无人机创业公司DroneSeed 开发出一款高速播种无人机,可利用压缩空气将种子射入土壤中。创始人Grant Canary 和Ryan Mykita 表示,创立公司的初衷是想改变植树的方式。目前,该无人机已在美国西北部森林再造中应用。

DroneSeed 利用一些传感器可绘制3D地图,并且分析出哪些地方对于植物来说是容易生存的,最后将包裹好的种子射向土壤中。DroneSeed 的续航时间为30分钟,更换电池后可持续作业1.5小时。传统的人力播种,每人每天大概能种800粒种子。同样的工作量,无人机预计1个小时就能完成。

常见的植保无人机主要从事农药喷洒的工作,一年中喷洒农药的作业时间很短,不可避免造成无人机长时间的闲置,播种的时间正好的喷洒农药时间错开,可以考虑将植保无人机的相关配件,如药箱等改装成播种无人机。

无人机送快递

农村电商发展正如火如荼,阿里和京东都把农村电商作为下一个业务增长点。阿里平台的农产品卖家数量,从2013年到2015年就实现了翻倍。到2015年底阿里集团已启动了14000个村淘点,招募了12000多个村淘合伙人,其2016年的目标是村淘点增到40000家。京东乡村推广员达到20万人,服务20万行政村。京东县级服务中心1400多家。京东帮服务店布局1400多家。地方特产馆特产店已达到700多家。京东农资电商的合作涉农企业已达到200多家。已授权的京东农资服务中心达到65家。

但农村地广人稀,物流成本高昂,大部分乡村是无法向城市一样快递送货上门的,只能送到乡镇的固定收货点。这极大的影响了用户体验,电子商务的及时性和便利性大打折扣,另一方面快递公司通过放弃“最后一公里”配送而降低物流成本变相转嫁到用户身上,用户自己取件本身就付出了金钱成本和时间成本,所以这和快递公司送货上门再收取高昂的快递费用没有本质区别。高昂的“最后一公里”成本越来越成为农村电商的发展瓶颈。

植保无人机起飞是必然选择,土地流转及补贴政策助力发展。老龄化背景下农村人口外流,人工成本上升提高机械化率是大势所趋。

我国已经步入老龄化社会。中国的老龄化近年来维持上升的趋势,根据抽样数据,60岁以上人口比例已经由2003年的11.97%上升至2014年的15.55%。国际上通常看法是,当一个国家或地区60岁以上老年人口占人口总数的10%,或65岁以上老年人口占人口总数的7%,即意味着这个国家或地区的人口处于老龄化社会。那么我国已经步入了老龄化社会。

农村人口大量流出。随着城镇化的推进,农村人口通过升学、经商、务工等各种形式,进入城市,农村人口大量流出,乡村总人口已经从2000的8亿快速下降到2015年的6亿人,农民工人数也由2008年的2.25亿上升到2015年的2.77亿。

老龄化叠加人口流出使得农村的劳动力人口锐减,传统的人力密集型的农业模式已经不可持续,“机器替人”成为农业发展的必然趋势。

农业从业人员工资正在快速上升。近年来人工成本不断上升,私营单位农林牧渔行业的平均工资从2008年12484元上升到2015年的28869元,年均增幅12.7%。而城镇单位就业人员平均工资2014年达到56360元。农业人员工资相对较低,长期而言,人口从农业流出的动力明显,同时政府对“三农”问题的重视,以及提高农民收入对促销费、消除贫困等的重要意义,农业从业人员工资上升是大概率。

我国农村人口占比正在快速下降,未来还有很大下降空间。传统的家庭小面积手工为主的农业种植方式正在发生改变,农村人口比重下降是21世纪以来的大趋势,我国农村人口占比已经从2003年59.47%下降到2015年的43.90%,下降了15.57%。对照国际情况:美国直接从事第一产业的人口占比1.6%,日本下降到3.7%,韩国6.1%,而国内2015年农村人口占比高达43.90%,农村人口大部分是直接从事第一产业的,由此可知我国第一产业人口占比远远高于发达国家,下降空间很大。按照目前趋势,未来农村人口还会快速下降。

提升植保机械化率是实现我国农业机械化目标重中之重

植保环节机械化率低于2%,是我国农业机械化的短板。2015年农业机械化装备水平、作业水平、安全水平、社会化服务水平稳步提升,农作物耕种收综合机械化率预计达到63%,力争2020年农作物耕种收综合机械化水平超过68%,其中粮食作物超过80%。据统计,我国植保环节机械化率低于2%,植保机械以手动和小型机(电)动喷雾机为主,其中手动施药药械、背负式机动药械分别占国内植保机械保有量的93.07%和5.53%,拖拉机悬挂式植保机械约占0.57%。由此可见,植保机械化率远远低于作物耕种收综合机械化水平,也低于机耕、机种、机收水平,成为我国农业机械化最大的短板。这个问题会越来越得到国家和社会的重视,植保无人机正是弥补这一短板的利器。

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植保机械化水平

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农业机械化水平

农机补贴力度很大,植保补贴资金充足。近几年全国农机购置补贴力度一直很大,2015年达到228.09亿,一旦植保无人机进入国家层面的补贴后,为了补齐农业机械化的短板,相应的补贴力度会很大。按前文中性估计下2020年植保无人机保有量24300台,年均购置不到5000台,以每台国家补贴3万计,每年的补贴金额1.5亿,相对于每年超过200亿的农机购置补贴占比很小。

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全国农机购置补贴(亿元)

土地流转加速土地的规模化经营

目前,我国农村实行以家庭承包经营为基础、统分结合的双层经营体制,农户为农业生产经营的主体。2010 年,我国乡村户数为2.6亿户,户均耕地面积0.46 公顷,不到欧盟的1/40,不到美国的1/400。中国长期土地分散经营,地块狭小分散,再加上单个农户财力限制,对农业机械化的投资能力和投资意愿不足。

土地流转有利于土地的规模化经营,大面积的农田可以更大发挥植保无人机的效率,分摊植保无人机的成本,并且种植大户和专业合作社的财力更强,基于长期的规划也更愿意对改进生产效率的植保无人机的投资。

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土地经营规模占比(%)

近年来,流转至专业合作社和企业的土地面积大幅增长,规模化优势明显有利于无人机植保推进。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,其中土地流转去向中最大的一块是一些种植大户,这些人比普通农民对机械化的需求和接受度更高。流转到专业合作社的由2010年的185万亩,快速上升到2014年的4765万亩。流转到企业的由2010年的1508万亩增加到2014年的3883万亩。在去向中专业合作社和企业占比由2010年的13.1%快速上升到2014年的36.7%,这些机构财力更有实力,采用无人机植保规模化优势明显,甚至可以参与组建自己的飞防大队。同时他们经营大面积的土地,会更加注重土地的平整集中和相关障碍物(如杂书、电线杆)的清理,这些对于无人机的操作和效率提升很大。现在有些植保无人机无法一键起飞和一键返回,就是因为田边障碍物过多,无人机自动避障的精确度和响应速度不足,只得依靠飞手手动起飞和返回。

地方政府补贴陆续出台,国家层面补贴亟需行业标准建立

多省地方补贴陆续出台,如河南省率先对植保无人机补贴。2014年省财政对购置农用航空器进行累加补贴,河南省财政列出专项资金给予购机补贴,农民或农民专业合作组织购置农用无人机将享受到1/3省财政专项资金补贴和1/3农机购置补贴,只需掏1/3的市场价即可购买到农用无人机。

2014年河南省共对130台植保无人机进行了补贴,2015年将继续加大对植保无人机等农机的补贴力度,推进农业机械化、规模化发展。最近发布的《2015年河南农机推广补贴目录第一批》显示,共有7家企业15款植保无人机产品入选,涵盖目前市面上所有植保无人机样式。从有效荷载方面看既有5升的小机型,也有10~16升的中等机型,更有20~35升的大机型,补贴金额2.5万-5万元。

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河南省2014年农机购置补贴机具补贴额一览表(节选)

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各地出台补贴情况

国家层面的补贴出台亟需统一的行业标准

目前据农业部、财政部联合印发的《2015-2017年农业机械购置补贴实施指导意见》,中央财政资金补贴机具种类范围为11大类43个小类137个品目,而植保无人机并未纳入补贴范围。

2005年,农业部、财政部和国家发展和改革委员会制定了《国家支持推广的农业机械产品目录管理办法》指出:

农业部会同财政部和国家发展和改革委员会,根据促进农业结构调整、保护自然资源与生态环境、推广农业新技术和优化农机装备结构的原则,确定、公布《国家支持推广的农业机械产品目录》(以下简称《目录》),并定期进行调整。

列入《目录》的产品,可以按照有关规定,享受国家促进农业机械化的财政补贴、金融扶持等优惠政策支持。

列入《目录》的农机产品应当符合国家颁布的相关标准和行业技术规范,通过农业机械试验鉴定机构的试验鉴定。
也就是说,想要成为国家补贴农机,想要被列入《目录》,先要有国家标准,可统一的行业标准正是植保无人机所匮乏的。

目前,我国植保无人机未能形成统一行业标准的绊脚石主要是缺乏与植保无人机低空低量高效施药所配套的施药技术,航空专用剂研发不成熟等问题。

五大障碍制约无人机植保发展

电池性能是载荷和续航的关键。大规模作业需要解决电池载荷及续航能力。现在的电动植保无人机的载重在10kg左右,作业时间在15-20分钟,单次作业喷洒面积大概在20亩左右,油动无人机载重在15-30kg,作业时间能达到30分钟以上,单次喷洒面积能超过30亩。考虑现在我国单个农户的土地偏小,土地分散,有些时候即使无人机载重和续航充裕也无法长时间作业。但随着土地流转,土地开始集约化经营,地块开始平整,比如现在的东北、新疆的国有大农场,提高无人机的载重和续航会极大降低植保的成本,电动植保无人机载重和续航主要依靠电池行业取得突破。

专用农药研发和喷洒技术规范推进缓慢。与植保无人机低空低量高效施药所配套的施药技术是当前市场的短板。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。

理想状况:航空植保无人机采用的是超低容量喷雾,首选的农药剂型应以油剂最好,其次为乳油、水乳剂等。超低容量剂型必须具备抗漂移、防蒸发、高沉积、润湿渗透、耐雨水冲刷的特点,此外还要求成分活性高,亩用量少,有内吸传导性,对作物安全
现实状况:市场上销售的农药剂型多数为可湿性粉剂、悬浮剂、分散粒剂等,是传统人工喷雾设备所用,并不适合航空作业。同时,植保无人机作业时,一般作物每亩药液的用量为300-1000ml,药液的浓度很高,容易对作物产生药害。当前市场,与无人机植保配套的专用农药制剂与低空低量高效施药操作规范还处于研发试验阶段。

作业稳定性有待大大提高。植保无人机作业条件相对恶劣,常常处于高温、高湿、高腐蚀的环境中,对植保无人机产品性能要求较高。同时,植保作业期时间窗口短,无人机如果稳定性不高,会直接导致错过最佳植保时间。一旦植保无人机工作强度大,操作粗犷,成本较高,极易发生故障摔坏飞机,对提供无人机植保的机构或个人利润影响较大。飞行状态稳定才能保证农药喷洒均匀,否则多洒和漏洒对植保效果影响很大。

维修及培训后市场需要同步搭建。目前我国植保无人机在实际应用中存在一大瓶颈,“行业实力不均,配套服务不足”。首先,近年来民用无人机逐渐兴起,全国各地均有植保无人机制造企业,但相关配套的产业链分布地区不均。电池、航空专用农药等易耗材必须随时补充,植保窗口期有限,植保无人机技术含量高,一旦出现故障,飞防大队无法完全排除,这些都对专业便捷的维修团队催生需求。因而农户在植保无人机使用过程中如遇到产品部件损毁等问题,不能及时得到维修或者是维修时间成本很高。其次,植保无人机保险服务今年刚刚兴起,对应的保险还未普及,这使得购买植保无人机的客户承担了较大风险。随着植保无人机保有量的增大,以及相关统计数据的搜集,这一块的保险业务会得到保险公司的重视。

另外,无人机植保的普及对专业飞手的需求越来越多,需要有专业化的培训机构有效保证无人机植保的质量。

统一的行业标准亟待推出。目前全国明确出台了民用无人机相关技术标准的省份屈指可数,仅有深圳对于各种业务类型的民用无人机制定了较为完备的标准体系。由于各地的地理环境和情况不同,给制定全国统一标准增加了难度。无人机植保的实践逐渐增多,参与研发的企业越来越多,制定统一行业标准的条件也越来越成熟。

目前进入植保无人机领域的企业数量较多,统一的标准有利于行业健康发展,也是出台国家层面补贴的前提,争取尽快将植保无人机纳入“农机补贴”的范围。

相关公司梳理

目前行业处于导入期,企业纷纷跑马圈地,如何快速的占领较大的市场份额是企业未来竞争力的关键。我们有以下几点判断:

1)看好掌握核心技术,能快速占领市场的公司。目前进入植保无人机行业的企业已经超过100家,真正掌握核心技术的企业较少,如自主研发飞控系统的不多,大部分都是使用开源的飞控系统,还有防腐蚀电机、离心喷嘴等。无人机植保服务专业性很强,一旦与终端客户建立了合作模式,其他竞争对手很难切入,先发优势至关重要,完善的售后服务是让用户方向购买的前提。例如:汉和目前在全国大力推广7S店,组建飞防大队为周边农户提供无人机植保服务,同时还提供飞手培训和技术支持以及汉和品牌飞机的售后、维修与喷洒培训等服务,7S店这种模式复制性强。极飞自建飞防大队的方式,切入下游,有利于保证植保质量,但这种重运营方式的扩张速度较慢。

借鉴日本经验,掌握核心企业会逐渐淘汰掉其他大部分企业。一旦植保无人机市场成熟后,市场中的大部分企业会被淘汰,剩下一些掌握核心技术并且快速抢占市场的龙头企业。借鉴日本的情况,目前Yamaha已经掌握了超过70%的市场份额,虽然中国市场比日本大得多,基于规模化的优势,最终只会存活少数几家竞争力强的企业。

核心零部件供应商会获取行业中丰厚利润。借鉴工业机器人市场的情况,以四大家族为代表的核心零部件供应商掌握了行业的大部分利润。目前国内无人机的核心部件如动力装置、离心喷嘴、防腐蚀电机、飞控系统、航空专用农药等技术含量高、具有很强的专业壁垒,在这些方面取得突破的供应商在未来利润丰厚。

2)目前无人机企业主要有两种模式:

轻运营模式。植保无人机行业最普遍的是以大疆、零度为代表的轻运营模式,推出农用的无人机,开放给开发者,再推广给服务商或者客户。

重运营模式。以极飞为代表,除了推出农用无人机系统,还自建农业服务队,为农民提供无人机植保等服务。这种模式下可以保证植保队伍的专业性,并且在植保过程中无人机的任何不足都可以直接反馈给生产设计团队,以便快速完善。但这种重运营的模式给公司的管理、资金都造成很大的压力。

3)整机和植保服务分离是未来趋势。随着行业的普及和成熟,植保无人机生产销售与植保服务相分离应该成为主流趋势,无人机生产企业专注于技术研发,而植保服务可以交给专业组建的飞防大队。例如极翼这类只专注于整体解决方案或核心零部件的企业。

对于提供植保服务的飞防大队来说,拥有当地的资源对于取得植保服务合同很重要,未来的竞争壁垒包括:

全面的植保数据库。每个地方拥有不同的地理特征、气候条件、土壤条件、病虫害种类,需要差异化的植保需求,已经抢占某地

植保服务的飞防大队在前期植保过程中建立的植保数据库会对后续植保的效果影响很大。
规模化。拥有一大片植保服务对象的飞防大队规模化作业,成本较低,其中的某一个农户或合作社将服务改成外包给另一个飞防大队,后者的成本比然较高。

用户粘性和上游供应商关系。植保服务专业性强,农户和合作社更换飞防大队面临植保效果不确定等原因,具有很强的粘性。另外,飞防大队使用的无人机型号,必然和在当地设有售后维保团队无人机企业相统一,和上游供应商的合作给后来的小范围的进入者制造了门槛。这些保证了无人机植保服务的盈利前景。(来源:华泰证券所)

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