5G如何改变传统农业“面朝黄土背朝天”的局面？
在产业发展的关键节点，我们对行业企业进行访谈，撰写一系列5G&AIoT应用案例文章，这是其中的第二篇——《5G&AIoT应用案例集之农林植保篇》。
除了拍照，无人机还能做什么？
或许你会想到疫情期间走红网络的无人机喊话，又或者是企业频繁试点的无人机送餐/送快递，尽管这些玩法非常新颖，但都暂时无法支撑起无人机行业井喷式的增长。那么，无人机未来最为巨大的商业市场究竟在哪里？答案毋庸置疑——工业无人机。
2015年，中国无人系统产业联盟提出将无人机分为消费级、工业级和军用级三类。与消费级无人机市场不同，工业级无人机由于主要侧重飞机的技术性能和行业应用，因此被广泛应用于涉及国计民生的众多领域。目前，工业级无人机按照应用主要分为植保、运输、测绘、巡视(警用安防/电力巡线/石油管线/电信巡航/森林防火……)、航拍娱乐五大领域，其中，植保无人机可谓独树一帜。
根据赛迪顾问发布的《2019工业级无人机投资白皮书》数据显示，农业植保目前领跑工业级无人机应用领域，2018年市场规模达到25.2亿，占比41.5%，初步估计2019年为46.1亿，占比为43%。艾瑞咨询也预测，到2025年，国内无人机市场总规模将达750亿，其中农林植保应用规模约为200亿。由此可见，在工业无人机领域，农林植保无人机已经成为发展最快、前景最广阔的方向之一。
针对于此，北方天途航空技术发展（北京）有限公司（以下简称“天途”）经过多年发展，针对不同场景的农业实际应用，已经推出包括M4E农林植保无人机在内的全系列植保无人机产品。
值得强调的是，随着5G技术的不断成熟，天途也在M4E植保无人机中积极应用高通5G技术，进一步提升了植保无人机的飞行稳定性和智能化水平，不但助力改变了传统农业“面朝黄土背朝天，一身力气百身汗”的局面，也用远程操作喷洒农药等方式部分替代了对身体可能造成危害的传统劳动作业。
农林植保作业的新面貌
农林植保无人机主要是指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人机由飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，可通过地面遥控或GPS飞控实现喷洒药剂、种子、粉剂等作业。
在国内，农林植保无人机的发展起步较晚，但速度较快。据了解，2010年国内才出现了首款商业化的油动单旋翼植保无人飞机，然而，据中国航空运输协会通航分会发布的《2019中国民用无人机发展报告》显示，截至2019年底，我国共生产各类植保无人机170多个品种，保有量5.5万余架，作业面积超过8.5亿亩次。
伴随着农林植保无人机的快速发展，其已与飞防员、农药三者共同构成了我国农业飞防体系。目前，我国农林植保无人机主要防治作物包括水稻、小麦、玉米、棉花等，总体可减少农药使用量20%以上，节省用水90%以上，提高农药利用率30%以上。
天途认为，与其他种类的无人机相比，植保无人机具备执行机构种类数量多、作业环境复杂多变等特点。同时，相比于高空作业，植保无人机需要具备更高标准的位置精度，对于导航算法的要求也就更高。
图：天途M4E植保无人机
针对于此，天途推出的M4E植保无人机最大荷载6KG，自重仅7KG（不含电池），采用整机模块化设计、拥有智能航线规划、自主飞行、断点续航续喷等功能，机身小巧，具有极简维修、极低维修成本等突出优势：
作业效率高达人工的30倍：传统手工喷洒药物每人每天仅能喷洒10亩左右，而植保无人机正常作业面积可以达到20亩，全天作业量可达人工的30倍。同时，在成本方面，采用无人机喷洒比人工作业每亩节省费用约十元，可有效实现农业降本增效的目的。
大幅提高农药利用率，环保节水：人工喷洒容易导致农药喷洒不匀，从而造成严重浪费。植保无人机则采用离心雾化和超低容量变量喷洒技术，可保证所有植株都能均匀覆盖，杜绝漏喷重喷现象，每亩可节省95%的水和20%农药。
飞防效果显著，每亩增产增收：多旋翼植保无人机在飞防过程中，旋翼可以产生强劲的向下气流，有助于增加药物雾流对作物的穿透性，使药物均匀全面地覆盖每株作物，防治效果更佳。
无人机监控，及时生成病虫害疫情图：通过无人机搭载多光谱相机，用户还可获得目标区域内作物的光谱图，并可进一步获得作物病虫害发生、发展的定性和定量及空间分部信息，为及时决策、加强重点防治提供数据支持。
不仅如此，天途M4E轻型植保无人机还支持多种地块测绘方式，即便遇到“畸形”地块也能快速规划出更精准、更智能的航线。随后，用户可根据具体的作业需求，提前设置好起降地点、飞行轨迹等基础飞行参数，依靠全程自主飞行控制功能，让无人机实现一键起飞、自动飞行和降落。
5G赋能植保无人机大显身手
作为一款新式植保无人机，支持5G是M4E非常亮眼的特点之一。那么，对于M4E植保无人机而言，5G究竟带来了哪些可能？
在4G时代，有限的带宽极大的限制了植保无人机上摄像头的作用，这就导致后台观察到的作业视频不但被严重压缩、视频不清晰，还不能保证数据的稳定、实时上传，经常被迫中断卡顿。同时，较高的时延往往也无法实现植保无人机对于位置精度的严格要求，从而很难完成远程作业。另外，由于4G基站数量较少，植保无人机又往往工作于人员稀少的田间，这就导致在一些地方的网络信号极其不稳定，容易造成数据丢失等问题。
而5G技术则能为M4E植保无人机提供稳定快速的数据输出链路。进入5G时代，经过多方考量，天途最终选择了在技术、生态、市场等多个方面综合表现更优的高通5G技术。借助超大带宽、更低时延的5G网络，M4E可将飞行轨迹、喷洒数据、态势感知等各种信息实时传输至后台管理系统，用户随时随地都能对无人机进行监察管理，可实时利用庞大的服务器机组对数据进行分析，若有情况也可在第一时间进行处理，大大提高了植保工作的安全性和作业效率。
目前，除飞防效果喜人外，借助5G网络，M4E植保无人机还可通过云平台进行实时的数据传输，记录及支持每一块土地的飞防，助力综合病虫害防治工作。
更重要的是，M4E 5G植保无人机的使用，进一步将人力从各种劳动强度高、工作效率低，甚至是喷洒农药等对人体可能有危害的劳动中解放出来，实现了农林植保的数字化升级，进一步提高了农业生产力。
图：天途M4E植保无人机喷洒农药 VS 传统人工喷洒农药
据了解，M4E 5G植保无人机搭载移远RM500Q 5G模组，内置高通高性能的5G芯片——高通X55 5G调制解调器，支持5G NR Sub-6GHz频段以及5G独立组网（SA）和非独立组网（NSA）两种运行模式，并在SA模式下支持上行2×2 MIMO，可提供更加实时的、对带宽敏感、低延迟的各种数据流采集与传输，并向后兼容4G、3G网络。即使在没有5G网络的情况下，也能够提供稳定可靠的蜂窝连接。
除了国内，M4E 5G植保无人机还成功远销海外，这也离不开高通X55 5G调制解调器的背后支持。高通骁龙X55作为一个真正全球化的5G解决方案，能够全面完整地支持全球几乎所有主要5G频段及其组合，满足5G终端在全球各个地区和国家的设计需求，帮助天途快速抢占海外市场。
在5G时代，天途还将实现无人机和服务器无缝连接，通过将实时数据传送给服务器，依靠服务器强大的运算能力进行分析，并在最短时间内将解析后的数据回传给无人机，从而加快对特殊地块、特种作物的作业时效。
同时，借助包括M4E农林植保无人机在内的全系列植保无人机产品，天途未来还将以在农田边缘建立完整的无人机农业网络为目标，业务可覆盖传统灌溉、相关设备监测、农耕设备快速运输、农业动植物生长状态评估、恶劣天气快速救援等多个领域。
结语
2月21日，2021年中央一号文件《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》正式发布。文件表明，信息通信业对农业农村现代化建设具有重要支撑作用。一次次实践也证实，数字化是农业现代化的必要条件。同时，“十四五”规划明确提出，要推动产业数字化转型，加快发展智慧农业。
同时，自2019年5G正式商用以来，截至去年底，中国已建成全球最大的5G网络，累计建成5G基站71.8万个。这也意味着，中国5G发展进入融合创新的关键阶段。毫无疑问，随着政策与市场的双重推动，植保无人机将成为5G发展最为快速的垂直行业之一，而5G与植保无人机的结合，也必将推动我国农业迈向现代化、规模化和智能化的全新发展阶段。
