1.7 民用无人机的未来发展
从需求来看,未来10年,全球无人机销量仍将主要集中在中低端的民用无人机和消费型无人机。民用无人机的用途极为广泛,未来市场主要集中于农林植保、影视航拍、电力巡检等领域。借鉴美国对民用无人机监管逐步放松的历程,以及国内民用无人机政策的规范和低空空域改革的深化,我国民用无人机行业将呈现爆发式增长。预计未来10年,我国民用无人机市场总规模将超过300亿元。
农业植保是民用无人机目前最为可行的应用领域。近几年来,农业生产的机械化和自动化引起了国家相关部门的重视,农机装备也被列入“中国制造2025”中所需要重点发展的十大领域。我国耕地面积超过20亿亩[1],是传统的农业大国。虽然我国农业机械化率目前已经达到了61%,但是还存在高端农机装备数量缺乏及农机化发展不平衡等问题。
农林植保无人机作为高端农机装备的一种,通过低空施药技术同无人机平台等的有效结合,现已取得了许多重大成果。据统计,中国目前使用的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%,植保作业投入的劳力多、劳动强度大,施药人员中毒事件时有发生。
通过使用无人机喷洒农药,不仅可以有效减少因农药中毒造成的人员伤亡,还可以提高农药喷洒效率并且降低成本。据统计,单架无人机作业可以在1亩/min的喷洒速度下,每亩至少节省20%的农药。
根据我国18亿亩左右的基本农田面积,以及常规水稻一年10次左右的施药作业量,按照1亩/min的无人机施撒速度,可以得出农林植保无人机一年最多需要工作3亿小时。而目前国内使用无人机进行农药喷洒比重还不足1%,假设未来10年,该比重逐步提升至5%,同时假设油动无人机平均寿命从400 h增长到800 h,单机平均售价由40万元以10%的降速降至15万元。我们预计,未来10年,我国农林植保无人机总需求金额将超过220亿元。
我国电影及电视节目制作将开始大量使用无人机。航拍无人机要求姿态、定高的精确度以及发动机的可靠性。在影视航拍无人机的应用方面,美国无疑走在世界前列。美国联邦航空局(FAA)最早允许使用的商用无人机就应用于影视航拍领域,国内影视作品拍摄也越来越多地使用到了无人机,使用无人机进行航拍能够在得到优秀拍摄角度及画面的同时,有效地控制制作成本。因此,无人机将越来越多地成为具有经济实力的中央电视台、省级卫视台拍摄自制电视剧或电视节目时所使用的高端拍摄道具。
根据广电总局统计,2014年我国电影拍摄数量达到618部,与2013年的638部基本持平,在全球仅次于印度和美国。另外,据国家统计局数据,我国2013年公共频道电视节目制作数量为34套。今后,我国电影及电视节目的拍摄将更加重视质量而非数量。我们预计,未来10年,我国电影年均产量将在700部左右,电视节目年均制作量在40套左右。
假设按照每部电影电视产品4架无人机的使用量和50%的影视航拍无人机使用比例,那么我国未来10年影视航拍无人机的总需求将达14 800架。按照每架无人机5万元的价格(影视航拍使用电动无人机价格较低),国内影视航拍市场需求总额将达7.4亿元。
电力巡检的需求爆发与否取决于政策规范的时点。我国2014年发电量超过5.6万亿k W·h,已是全球第一的用电大国。同时,由于我国地域广博,许多输电线位于人烟稀少的山区或环境恶劣的高原,这给工作人员进行电力巡检带来了极大的风险。
电力巡检无人机的出现很好地降低了工作人员的安全风险,同时也极大提高了巡检的效率。无人机可以轻松到达距离地面100 m高的铁塔上方,利用高清相机进行实时观测和高清拍摄,实现点对点的故障查巡。还可对线路中有可能存在的隐性或潜在的缺陷隐患进行定点排查,及时掌握特高压输电线路设备的运行状态。据媒体报道,使用无人机进行电力巡检大概可以将原来1 h的工作时间缩短至15 min左右。
国家电网在2009年就进行了无人直升机巡检系统的立项,经过近几年的发展,无人机在电力系统的应用已涵盖了电网建设放线、输电线路巡检、电网故障处理及电网灾后故障扫描分析等。除功能的纵向延伸外,无人机在电力系统巡检中的地域广度也在不断扩大,从沿海到内地,从山区、平原到高原,各地都在陆续开展无人机的电力巡检。
在电力巡检无人机需求不断扩张的背后,面临的却是标准空白所导致的诸多限制。2015年,由国家能源局发布的《架空输电线路无人机巡检作业技术导则》(DL/T 1482—2015),成为我国输电线路运维领域首份关于无人机应用作业的行业标准,为电力巡检无人机的规范化提供政策依据。
据中国电力建设企业协会统计,截至2014年年底,我国电网220 k V及以上输电线路回路长度达到57.2万km。按照每年25次的电力巡检次数计算,每年需要巡检长度约为1.430万km。据新华报业网报道,使用无人机巡检62 km的输电线路仅需3 h,据此估计无人机进行电力巡检速度约为20 km/h。假设电力巡检无人机在未来10年平均巡检量为输电线回路总量的50%,其每年工作量应为35.75万h左右,按照无人机400 h左右的寿命,电力巡检无人机年需求量约为900架。按照20万元的无人机平均售价,我们预计,未来10年电力巡检无人机年均需求额达到1.8亿元,总需求金额将达到18亿元。到2021年,我国输电线路总里程增至159万km以上,我国无人机电力巡检进一步释放与扩大,国内市场规模即将突破50亿元。电网一直在加速无人机电力巡检人才团队的扩建,但国内能满足电网无人机电力巡检人才需求的飞手却远远不够。由此可见,在无人机电力巡检国内市场规模日渐扩大的情况下,能满足无人机电力巡检的人才数量却增长缓慢。
电网想要提高电力巡检的效率,保证用电安全,需要实现无人机电力巡检的规模化应用,需要一大批专业的无人机飞手。因此,我们不难看出无人机电力巡检行业的就业前景一片光明。
其他诸如森林防火、油气管道巡检、警用执法、地质气象勘测等领域的无人机年需求也将在1亿元左右。我们预计,未来10年,我国民用无人机平均年需求量将在30亿元左右,总需求量将达到300亿元。
消费型无人机本身技术含量并不高,同类型产品很难在技术指标上拉开大的差距,彼此间的竞争主要是成本比拼。我国作为世界排名前列的制造业大国,凭借着产业配套体系和人工成本双重优势,已在全球消费型无人机市场中占据了举足轻重的地位。
对于普通民众来说,消费型无人机大多还仅限于拥有自拍及航拍功能,或者纯粹的航模玩具,但是科技巨头们早已为未来的无人机融入多种可能性,会让无人机变得更加聪慧、智能,使用更加快捷方便。
另外,Google、Amazon、顺丰、DHL、京东等公司也都想通过无人机完成货物的运送。虽然目前送货无人机还受制于空管系统、运输成本、无人机驾驶员稀缺等大量问题,但是随着政策的放开和技术进步,未来我们有望看到无人机应用的百花齐放,真正融入人们的生活。无人机未来的发展,将持续降低制造成本、学习成本,随着技术的不断成熟与进步,机体制造的成本费用将不断降低,售价也将更加亲民。同时,无人机自主性能不断提高,用户学习成本下降,操作变得更加简单易用。
思 考 题
1.无人机系统的英文缩写是( )。
A.UVS B.UAS C.UAV
2.轻型无人机,是指空机质量( )。
A.小于7 kg B.大于7 kg,小于116 kg
C.大于116 kg,小于5 700 kg
3.近程无人机活动半径为( )。
A.小于15 km B.15~50 km
C.200~800 km
4.任务高度一般为0~100 m的无人机为( )。
A.超低空无人机 B.低空无人机
C.中空无人机
5.不属于无人机系统的是( )。
A.飞行器平台 B.飞行员
C.导航飞控系统
6.常规固定翼/旋翼平台是大气层内飞行的( )空气的航空器。
A.重于 B.轻于 C.等于
7.不属于抵消旋翼机反转力矩的方法有( )。
A.尾桨 B.共轴旋翼
C.增大旋翼半径
8.多轴旋翼飞行器通过改变( )控制飞行轨迹。
A.总距杆 B.转速 C.尾桨
9.目前主流的民用无人机所采用的动力系统通常为活塞式发动机和( )两种。
A.涡喷发动机 B.涡扇发动机
C.电动机
【注释】
[1]1亩≈667 m2。