物联网农机装备商业计划书.doc

物联网农机装备商业计划书862020年4月19日文档仅供参考 目 录1 执行总结11.1 公司概要11.2 产品与技术11.3 市场分析21.4 营销策略21.5 公司简介31.6 投资与财务31.7 风险管理32 产品与技术42.1 项目背景42.2 产品62.3 核心技术及原理122.4 项目优势182.5 应用价值212.6 服务价值233 市场分析263.1 PEST宏观环境分析263.2竞争结构353.3 SWOT分析403.4 STP分析423.5 市场预测434 市场营销474.1 盈利模式474.2 润世小宝服务体系474.3 市场开发484.4 产品484.5 价格514.6 渠道策略534.7 推广策略545 公司介绍575.1 公司设立575.2 企业文化575.3 企业创新585.4 公司选址595.5 厂房建设595.6 依托平台596 公司管理656.1 公司战略656.2 生产计划666.3 组织结构686.4 人力资源管理71执行总结1.1 公司概要某公司主要致力于智能卷盘式喷灌机、植保无人机的研发、制造与销售,公司大力推广具有高科技含量新兴的农业技术,建立了完善的服务体系,提供了包括互联网云平台管理系统服务,水肥一体化装置配套服务,基于农田现场信息的智能决策系统服务,智能抗风喷头配套服务以及基于机器视觉的农作物病虫害监测服务,以满足不同地区不同用户的多样化需求。本公司为有限责任公司,上设有董事会、技术顾问、经济顾问及总经理,下设有人事部、生产部、技术部、销售部以及财务部。公司的使命是”提升中国农业技术水平,保障国家粮食生产安全”,宗旨是:推动现代互联网技术与传统农业技术的有机结合,致力于提高中国农机装备的智能化、自动化水平,引领互联网+农业时代的到来。 公司采取科技产品类的商业模式,遵循”以质量求生存,以创新求发展”的生产理念,开拓智能农业技术的市场,经过产业化运作将产品转化为企业的利润。1.2 产品与技术智能化程度高:植保无人机、智能卷盘式喷灌机均采用本公司研制的基于互联网技术的云管理系统平台进行管理,用户能够经过PC端、手机端客户端软件实现远程的状态监测以及远程的控制。植保无人机更是突破了相关领域的技术局限,实现了喷洒作业自主导航。效率高:植保无人机工作效率是每个小时5080亩(视农作物的类型而定),是传统人工喷洒的50倍左右,作业效率大大提高。另外一个方面,无人机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少能够节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,很大程度的降低资源成本。环境适应能力强:本公司独家研制的智能抗风喷头,进一步拓展了卷盘式喷灌机使用的地区,在外界风速达到35级时,依然能正常工作,环境适应能力强。本公司自主研发的植保无人机能够适应不同的地形环境,满足不同地区的用户的喷药需求,特别针对一些地形复杂的山区,本公司设计出应对不同环境的喷药方案,以适应不同地区的喷洒农药的需求。1.3 市场分析农业自古以来就是国民经济的基础,为了实现中国经济腾飞,中国一直在探索农业智能化的发展道路,并在农业技术方面取得了巨大成就。政策上的支持,社会环境的需求,使得高科技的农业智能化产品越来越受到用户的青睐,这对我公司的发展有较大的促进作用,我公司研制的智能卷盘式喷灌机以及植保无人机,很好的契合了当今社会发展的主题,顺应了社会发展的潮流,市场广阔。1.4 营销策略润世小宝服务体系是公司科学营销战略中的重要环节,为卷盘式喷灌机与无人机销售提供了有力支撑与售后服务保障。该体系包括教育服务、技术服务、关系维护,为客户提供全套服务。经过使用前的教育研究服务、使用时的技术服务和使用后的客户管理与信息采集回馈来产生较强的用户粘性,提高客户忠诚度和公司品牌美誉度。1.5 公司简介某公司致力于将现代互联网技术与卷盘式喷灌机行业的有机结合,实时监测农田环境,并结合植保无人机,以提高农业灌溉设备和农药喷洒设备的自动化、智能化水平,节约水资源,降低喷洒农药的危险性,提高农作物产量,减少人力资源投入,提升农民经济收益。公司遵循”以质量求生存,以创新求发展”的经营理念,以产品质量为经营之本,保证产品的高效可靠,让客户满意;以科技创新为发展之基,保持公司产品在市场上的核心竞争力。1.6 投资与财务本公司在运营的初期阶段计划筹集资金500万元,其中由创业团队投入100万元,拟吸引风险投资300万元,拟从银行借入短期借款40万元,长期借款60万元。经过对主要财务指标分析能够清晰看出,本公司具有轻资产特质,偿债能力较好,同时拥有超强获利能力和发展潜力,风险资本预计第五年经过新三板上市的方式实现顺利退出。1.7 风险管理公司在运营期间面临的主要突发状况风险包括环境与政策风险、技术风险、市场风险、生产经营风险、人力资源风险、财务风险等。根据风险种类的不同,公司制定了一定的策略与措施规避这些风险,以保证公司的正常运转。2 产品与技术2.1 项目背景作为中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,明确提出了中国要在若干重点领域实现重大突破,其中一个重要领域就是农机装备。农机装备一直是中国机械行业的薄弱环节,工业化和信息化融合程度低,在国际农机装备领域仍处于中低端水平。 (1)农业灌溉水资源储量匮乏,地貌类型复杂多样水资源不足是中国的基本国情,特别是农业灌溉水资源储量相当匮乏。中国平均每年受旱面积2146.67万hm2,占全国耕地的1/5,成灾面积860万hm2,每年因旱灾减产粮食100亿150亿kg。李克强总理向十二届全国人大四次会议作政府工作报告时指出,要加强高标准农田建设,新增高效节水灌溉面积 万亩。节水灌溉是促进水资源高效利用、现代农业发展和确保粮食安全的重要举措。另一方面,中国地形复杂多样,山区面积广大,东北、西北、华北平原大规模土地资源仅占耕地面积30%左右,而占总种植面积60%以上的为小规模种植模式,大型地面施药机具难以适应其病虫害防治要求。由于需要专用的农业航空专用机场和跑道,在丘陵山区、家庭式的种植模式下难以发挥固定翼飞机施药的优势,因此开展农用轻型无人机施药技术装备与服务体系研究和服务具有十分重要的意义。(2)传统喷灌机智能化水平低,产品亟待更新换代当前中国一些贫困地区仍沿用”土渠输水、大水漫灌”的灌溉方式,造成水资源利用率低,很多地方逐渐采用卷盘式喷灌机作业,卷盘式喷灌机能适用各种地形,不易产生水土流失和土壤板结,有利于微生物形成良性循环,改进田间小气候,提高作物产量。可是传统的卷盘式喷灌机存在着诸多的弊端,例如:驱动系统主要利用水泵供给的高压水驱动水涡轮,再经过传动装置驱动卷盘,结构复杂、工作效率低;调速装置经过连杆机构调节水涡轮隔舌开启度实现调速,调速范围小,可靠性、精确性差;作业过程中,无法根据土壤的实时信息进行智能的喷灌作业。为了提高现有喷灌技术水平,实现喷灌作业的少人化、自动化、智能化,本公司团队成员基于物联网技术,推出智能卷盘式喷灌机,旨在提高农机装备信息收集、智能决策和精准作业能力,从用户角度出发,实现喷灌机自适应控制和全状态监测,提高喷灌效率、节约喷灌成本。(3)病虫害防治刻不容缓,植保无人机呼之欲出在全球气候变暖的今天,突发性大面积病虫害频繁爆发,现有植保机械已无法满足防治需求,装备落后、作业效率低,致使农药喷洒成为中国粮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。随着中国城镇化步伐加快,大量的农村劳动力转移到城市,同时伴随人口老龄化问题,农业劳动力的日益短缺、劳动力成本不断攀升,农作物病虫害防治不当已成为制约中国粮食生产的主要因素。植物保护涉及中国粮食生产与安全、食品安全、生态安全等,在中国农业生产中起着举足轻重的作用。据宇辰网 出的一书介绍,中国的农业植保无人机当前尚处于起步阶段,据统计, 中国植保无人机保有量为695架,总作业面积426万亩; 中国植保无人机保有量为2324架(31个省统计),总作业面积1152.8万亩,增长幅度分别为234%、170.6%。虽然涨幅明显,但整体而言,中国的植保无人机体系尚未成熟。当前国内植保无人机技术和产品性能参差不齐,众多产品中绝少有能够满足大面积高强度植保喷洒要求。基于中国农业未来的发展方向,植保无人机在未来将成为中国农业专业化统防统治工作的主要战力。(4)政策文件,保驾护航现代农业是中国社会主义新农村建设和农业现代化的重要组成部分,农业机械装备改进了现代农业生产条件,提高了生产力水平,实现了现代科学农机农艺发展要求,为农业生产的规模化、集约化、专业化和商品化提供了保障。党的”十七大”做出了”统筹城乡发展,推进社会主义新农村建设”的重大决定,指出 :”坚持把发展现代农业、繁荣农村经济作为首要任务。增加农业投入,促进农业科技进步”。 年的赋予现代农业新的内涵,即要用现代物质条件装备农业,用现代科学技术改造农业,用现代产业体系提升农业,用现代经营形式推进农业,用现代发展理念引领农业,用培养新型农民发展现代农业。 - 年连续 7个”中央一号文件”都强调要提高农业机械化水平,加快推进农业机械化。特别是 年和 年的”中央一号文件”明确提出对农业机械化科研的要求。 5月8日,国务院印发,其中战略任务和重点中强调要推进信息化与工业化深度融合,加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展,全面提升制造的智能化水平,加快机械、电子等行业生产设备的智能化改造。 6月,国务院总理李克强签署第669号国务院令,公布,自 7月1日起施行。明确,发展农田水利,要坚持政府主导、科学规划、因地制宜、节水高效、建管并重的原则。鼓励推广应用喷灌、微灌等节水灌溉技术,鼓励采取先进适用的农田排水技术和措施,粮食主产区和严重缺水、生态环境脆弱地区以及地下水超采地区应当优先发展节水灌溉。支持专业化服务组织开展农田灌溉、排水和农田水利工程设施建设工作。 本公司积极响应国家的大政方针,分析现有技术存在的弊端,适时开发了以卷盘式喷灌机为载体开发的远程监测与自适应控制系统,使得卷盘式喷灌机向着更加智能化、精细化、科学化的方向发展,提高了卷盘式喷灌机信息获取,智能决策,精准作业的能力;研制了农业植保无人机,具有作业高度低,飘移少,可空中悬停,无需专用起降机场,旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果高,远距离遥控操作,喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险,提高了喷洒作业安全性等诸多优点,填补了国内利用无人机防治虫害的空白,对于促进中国农业节水灌溉事业以及智慧农业事业的发展具有非常深远的意义。2.2 产品中国农业技术当前正处于高速发展的阶段,农户对于相关高科技产品的需求越来越旺盛,本公司着眼于农业生产过程中两大重要的生产活动:灌溉和喷洒农药,研制了两款改变现有农业作业方式的产品,分别是智能卷盘式喷灌机以及植保无人机,这两款产品突破了现有产品的技术局限,自动化、智能化水平高,融合了时下比较流行的移动互联网技术、物联网技术,大数据技术,对促进中国现代化农业事业的发展、保障国家粮食生产安全具有重要的意义。2.2.1 产品介绍(1)智能卷盘式喷灌机本公司在传统卷盘式喷灌机的基础上,对卷盘式喷灌机进行了进一步的改装与升级,研制了具有自主知识产权的智能卷盘式喷灌机。智能卷盘式喷灌机由步进电机驱动,解决了传统卷盘式喷灌机调速困难的问题,实现了喷灌机的无级调速;采用嵌入式工控板作为控制的核心,性能更加的稳定,控制精度更高。GPRS模块实现了卷盘式喷灌机的对外通讯,能够经过互联网实现卷盘式喷灌机的远程控制与实时监测。经过触摸屏实现了友好的人机交互,用户能够直接经过触摸屏对卷盘式喷灌机进行控制。(2)植保无人机本公司自主研发了一套用于喷洒农药以及农田病虫害监测的植保无人机,本公司研制的无人机突破了传统植保无人机的技术局限,无需操手进行现场操作,采用最新的实时地图构建技术,无人机自主飞行,自动加农药,自动喷洒。基于机器视觉的农田病虫害监测系统能够根据用户的需求,对农田的病虫害进行监测,并经过互联网技术将监测的结果发送到远程云平台,云平台对相关的数据进行分析,将相关的分析结果推送给相关的用户。该产品作业高度低,飘移少,可空中悬停,无需专用起降机场,旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性,防治效果高,全自动化作业,喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险,提高了喷洒作业安全性。2.2.2 技术服务为了更好的满足不同用户的不同需求,本公司还提供个性化的技术服务,给予用户更好的用户体验。（1） 互联网云平台的服务(免费提供给用户)本公司为购买智能卷盘式喷灌机(植保无人机)的用户提供免费的云平台服务,用户能够经过PC端或者手机端的客户端软件,绑定其所拥有的设备(无人机或智能卷盘式喷灌机),客户端从云端下载数据,用户便能够经过客户端查看设备的状态信息,实现对设备的远程控制,当设备出现故障的时候,能够给相关用户打电话并发送相关短信,通知其前往处理。图2-3互联网云平台管理系统构架图(2)水肥一体化装置的配套服务本公司开发的水肥一体化灌溉装置为智能卷盘式喷灌机的可选附加装备,主要由储肥罐、注肥泵、水肥混合装置以及控制器等组成,该装置能够将由液体肥料或固体肥料稀释配兑成的肥液注入喷灌机输水管道,并与灌溉水均匀混合,在灌溉的同时完成施肥作业,实现水肥一体化灌溉。经过控制器,用户能够根据需要调节注入输水管道的肥液流量大小从而调节灌溉水中的肥液浓度。该装置将灌溉与施肥融为一体,相较于传统的灌溉、施肥分离式作业,能维持合适的土壤水分和肥液含量,肥效快,养分利用率提高,而且能够避免肥料因施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢,最终肥效发挥慢的问题;同时,该装置能够减少施肥量,控制肥料深度,保证施肥均匀度,减少化肥对土壤造成的污染,肥液利用率能够达到95%。（2） 基于农田现场信息的智能决策系统本公司能够根据用户需求,为用户安装农田现场信息监测系统,实时监测农田的状态信息,并经过无线传感器网络技术实时组网,动态感知,将采集的数据经过物联网协议传输到远程云平台,云平台将相关数据存储到MySQL数据库,另一方面,云平台会对数据进行分析,当相关区域出现旱情的时候,云平台会向用户推送相关的信息,通知用户实施相关的农业操作,实现了基于农田现场信息的智能决策系统,确保农作物一直处于一个比较良好的生长环境中,以提高农作物的产量。(4)智能抗风喷头的配套服务在外界风速达到3级或以上的时候,传统的卷盘式喷灌机便无法正常工作,为解决卷盘式喷灌机在不同地区的灌溉需求,本公司研制了一种智能抗风喷头,为用户提供抗风喷头的配套服务。自适应抗风控制系统包括抗风喷头、风向风力传感器、控制板。抗风喷头主体部分设有进水口以及若干具有多个喷水方向的喷嘴,在进水口与各喷嘴之间设有流量调节阀,流量调节阀上设有可分配调节各喷嘴水流量的阀芯。风向风力感应装置受风力驱动带动阀芯使喷水方向与风向逆向的喷嘴的水流量增大,喷水方向与风向顺向的喷嘴的水流量减小。控制板可根据风向风力传感器信号实时自动调节喷头,有效地减小风力对喷水的影响,结构简单,可靠性高。(5)基于机器视觉的病虫害监测系统服务本公司自主研发了基于机器视觉病虫害监测系统,用户经过调节植保无人机的工作模式,预设好无人机的工作轨迹,无人机便可自动进行病虫害的巡视,并实时将监测到的情况传输至云平台,云平台将监测到信息实时传输 用户的手机,用户能够根据云平台反馈的病虫害的情况针对性对相关地段进行农药的喷洒工作,节约了相关的资源,并对病虫害实现了提前的预防,确保了粮食生产的安全。2.2.3 产品技术优势本公司以传统的卷盘式喷灌机为载体,研制了基于互联网技术的智能化高效率的智能卷盘式喷灌机、基于互联网技术、土壤墒情监测技术的智能决策系统以及基于互联网、大数据技术的云平台管理系统,实现了卷盘式喷灌机的远程控制、实时监测、智能作业,基于互联网技术的智能喷灌机突破智能化高效喷灌机技术难点,形成了完整的集远程控制、远程监测、智能作业以及智能故障诊断为一体的现代喷灌作业系统,使中国卷盘式喷灌设备的技术水平达到一个新的高度。本公司另外一个产品是融合了最新的图像处理技术、实时地图构建技术的植保无人机,该无人机自动化程度高,能够根据农田的情况,规划作业路径,自动进行喷洒农业作业,且作业效率高,是传统人工喷洒作业效率的50倍左右。(1)智能化程度高传统的卷盘式喷灌机自动化程度低,调速性能差,现场需要有人看护,无法实验远程监测,远程控制以及远程的故障诊断。本公司研制的智能卷盘式式喷灌机,智能化程度高、实现了卷盘式喷灌机的无级调速,能够根据用户的需求选择任意速度进行喷灌。研制了独家的云平台管理系统,用户足不出户便可对自己的设备进行远程的管理,查看其工作状态,工作的参数,对处于工作状态的设备进行远程的控制,当设备发生故障的时候能进行远程的故障诊断与报警。用户能够选择性的安装基于农田现场信息的智能决策系统,农田现场信息监测系统实时监测农田的信息,并将采集的信息实时传输到云管理平台,云管理平台利用大数据技术对数据进行分析,并将分析的结果定期推送给相关用户,指导其进行相关的农田作业。本公司研制的智能卷盘式喷灌机极大的解放了生产力,节约了大量的人力物力,基于土壤墒情的智能决策系统,能帮助用户进行智能的决策,使农作物处于较好的生产环境,有效的提高了农作物的产量。传统的农药喷洒方式都是采用人工喷洒,自动化程度低,需要农户在田间往复行走作业,喷洒的效率低,对于一些地形复杂的地区,人工喷洒浪费大量的人力物力。对于一些较高的植物时,人工喷洒达不到正常的病虫害防治效果。本公司研制的植保无人机,智能化程度高,能实现无人自主导航,自动作业,喷洒结束后自动飞回初始地点,用户能够经过手机查看无人机的工作信息,对无人机的状态进行监测,对无人机的喷洒速度进行调节。(2)作业效率高植保无人机工作效率是每个小时5080亩(视农作物的类型而定),而传统的人工喷洒,每个小时可能智能喷洒12亩地左右,效率极低,浪费了大量的人力物力,植保无人机的工作效率是传统人工喷洒的50倍左右,作业效率大大提高。另外一个方面,无人机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少能够节约50%的农药使用量,节约90%的用水量,很大程度的降低资源成本。(3)环境适应能力强本公司自主开发的智能抗风喷头能够实现在风力较大的情况进行喷灌作业,环境适应能力强,经过该技术的研发,能够将卷盘式喷灌机的销售区域拓展到更多的国家和地区,这对卷盘式喷灌机的推广具有极大的意义。本公司自主研发的植保无人机能够适应不同的地形环境,满足不同地区的用户的喷药需求,特别针对一些地形复杂的山区,无人机有着不可替代的优势,针对南方丘陵地区的茶树种植业,由于地形坡度大,地貌比较复杂,农药喷洒十分不便,需要耗费大量的人力物力,利用无人机能够很好的解决这个问题,简单方便快捷。2.3 核心技术及原理2.3.1 核心技术本公司以自主开发的智能卷盘式喷灌机为载体,研制了高效率的智能化卷盘式喷灌机现场控制系统、基于互联网技术的智能农田现场信息采集系统以及基于互联网、大数据技术的云平台管理系统,实现了卷盘式喷灌机的远程控制、实时监测、智能作业以及整个农田现场信息的实时监测,从而改变当前农业灌溉智能化程度低的现状。另外,本公司基于机器视觉技术、即时定位与地图构建技术研发的植保无人机能够自动规划飞行路径,完成目标田块的药液喷洒工作,并能够智能识别农作物的病虫害情况;无人机配备独特的水冷散热系统,保证设备正常工作;经过远程监测控制平台,能够实现对无人机运行状态的实时监测及控制。本公司的产品对于农业喷灌行业以及智慧农业的发展有着极其重要的意义。本公司产品的关键技术包括喷灌机智能化现场控制技术、智能化农田现场信息采集技术、农业设备远程监测及控制技术、无人机自动导航及控制技术、无人机水冷散热技术。本公司已经掌握了这五项技术的全部细节,研发了智能卷盘式喷灌机产品、植保无人机产品以及与之配套的现场控制及远程监测控制系统。这些核心技术是本公司智慧的结晶和灵魂,是公司立足、发展和进军市场的根本所在。技术关键点:(1)卷盘式喷灌机智能化现场控制技术传统卷盘式喷灌机采用水涡轮驱动,喷灌机控制完全依靠复杂的机械结构实现,控制性能及控制精度十分有限,且大部分功能需要人为手动控制,费时费力,无法实现自动化控制,极大地限制了智能农业的发展。为实现卷盘式喷灌机的智能化、自动化控制,本公司研发了由步进电机驱动的智能卷盘式喷灌机。该产品搭载了先进的智能化自适应控制系统,用户经过触摸屏人机交互界面设定基本工作参数后,系统就能够自动控制整个喷灌作业过程,包括收管速度控制、层间差速度调节、大风条件下的喷头射程控制、完成作业后的停机控制等。这将大大减轻工作人员的工作量,并能够极大地提高喷灌机的控制精度及作业效率。(2)智能化农田现场信息采集技术在传统农业模式中,农民往往根据经验来对农作物进行灌溉、施肥及喷药作业,然而这种作业模式往往不能保证农作物始终处于良好的生长状态,甚至有农民直到土地出现旱情才对农作物进行灌溉,这样,农作物的产量及质量必将受到影响。针对此类问题,本公司研发了智能化农田现场信息采集系统,经过搭建无线传感器网络,能够在整个农田生产过程中,实时监测农田土壤的温度、湿度及土壤的肥沃程度等农田环境信息,一旦相关区域出现旱情(土壤比较干旱的情况)或者缺肥的情况,系统将及时通知管理人员处理。在喷灌机喷灌作业过程中,根据对不同区域土壤信息的分析结果,能够经过调节喷灌速度,喷洒流量的方法,实施个性化的喷灌方案,确保喷灌过程的智能化,精准化。(3)农业设备远程监测及控制技术为实现智能卷盘式喷灌机以及植保无人机的远程状态监测及远程控制,本公司设计研发了云平台管理系统。经过该系统,用户能够实时查看每台设备的运行状态、设备工作环境参数以及设备的历史运行参数,并能够经过手机或PC端观看设备实时工作画面,同时,用户能够根据需要经过该系统对设备发出控制指令,实现对设备的远程控制。另外,该系统还具有设备故障报警功能,一旦设备检测到故障的发生,设备的现场控制系统将根据故障类型自动做出相应处理或紧急停机,并经过该系统向用户发送故障通知。该系统能使用户随时随地掌握所有设备的状态,而且能够按需要远程控制设备,极大地节约了劳动力,完全符合智能化农业的发展需求。(4)无人机自动导航及控制技术相比于地面喷药作业,利用植保无人机来进行农作物的喷药作业不受地形的影响,能够极大地缩短作业时间,提高喷药的工作效率,提高喷药的均匀度,而且能够极大地节约人工成本。但由于靠飞手操作无人机作业对于飞手的操作技术要求极高,普通用户难以实现对无人机的熟练操作,甚至会导致无人机损坏。针对此问题,本公司研发了植保无人机的自动导航及控制系统,该系统能够根据目标作业地块自动导航并规划飞行路径,控制无人机飞行高度及飞行速度,智能避障,自动完成无人机的喷药作业。(5)无人机水冷散热技术为使植保无人机有一定的载重能力,植保无人机采用高压大功率电机和电调,电机内部线圈及电调内部的mos管在工作时将产生大量热量,发热量在60100摄氏度。长时间的高温工作将加快电子芯片老化,降低电机性能及寿命,缩短无人机续航时间。现有的植保无人机在电机、电调发热问题上很少做处理或未作处理,以大疆的MG-1S植保无人机为例,仅在电机下方安装了一块微小的散热风扇,电调则未做散热处理。本公司设计研发的水冷散热系统利用药箱内的药液作为水冷液,是一种实用的散热系统,散热效果良好,且无需外加散热水箱,充分保证了无人机的正常工作。2.3.2 技术原理(1)卷盘式喷灌机智能化现场控制原理卷盘式喷灌机智能化控制核心采用基于ARM平台的工控板,经过程序控制喷灌机的正常工作过程,工控板外围有多个子模块,GPRS模块进行较短距离的免费高速数据收发;摄像头模块和温湿度传感模块用来实时监测卷盘式喷灌机的运行状态;喷灌机的驱动装置由传统的水涡轮改为步进电机,效率更高,避免了资源的浪费,实现了无级调速,控制性能更加稳定,对速度的调节更加精确。工控板经过触摸屏实现了人机交互,使得喷灌机的操作变得更加简单,更加人性化。图2-4 卷盘式喷灌机现场控制系统结构图图2-5 控制端触摸屏人机交互界面(2)智能化农田现场信息采集系统原理智能化农田现场信息采集系统是基于MQTT协议,根据农田规模及环境状况,搭建的一定密度的无线传感器网络。在整个农田生产过程中,传感器实时监测农田土壤的温度、湿度及土壤的肥沃程度等农田环境信息,并经过无线模块上传至云平台,系统将对所接收的数据进行分析,并根据分析结果向用户发布消息,用户也能够经过客户端随时查阅相关信息。图2-6 农田现场信息采集系统硬件结构图(3)农业设备远程监测及控制原理图2-7 云平台管理系统的客户端软件农业设备的远程监测与控制主要依托云平台管理系统,云平台管理系统主要包括:云平台,PC端客户端软件、手机端客户端软件。其中,PC端客户端软件基于Qt5.5,MQTT3.1协议搭建,软件集成了远程控制、远程监测等功能,云平台利用MySQL数据库储存设备运行的相关参数以及农田现场信息系统采集的相关数据,并进行实时曲线的绘制,便于用户分析、查看和使用。图2-8 PC端客户端软件截图基于Java,MQTT3.1协议开了发手机客户端,手机客户端同样能够实现对喷灌机的远程控制远程监测,还能够经过Web服务器访问云平台的相关数据库,获取喷灌机历史的运行的参数以及农田现场信息采集系统的相关数据。(4)无人机自动导航及控制原理无人机自动导航及控制系统基于机器视觉技术、即时定位与地图构建技术研发而成。利用即时定位与地图构建技术,无人机能够实时定位、实时更新工作区域地图,并自动规划飞行路径,自动完成目标区域的喷药作业。基于机器视觉技术的地形跟随系统使得无人机能够经过视觉传感器测算机体与作物的实时距离,并根据设定参数智能调节飞行高度,保持机体与作物相对高度不变,保证喷洒效果。基于机器视觉技术的无人机自动避障系统保证无人机在飞行过程中能够自动绕开障碍物,实现精确避障,保证工作过程的安全。(5)无人机水冷散热原理水冷散热系统采用无人机储药箱内的药液作为水冷液,储药箱内的药液经过输水管道流经电机、电调的散热系统,吸收系统热量后经喷头喷出,喷洒过程中,药液不断带走系统热量,使系统温度维持在一个安全的范围内。2.4 项目优势(1)技术先发优势传统卷盘式喷灌机以水涡轮作为动力源,经复杂的传动系统带动卷盘转动,实现喷头车的回收,完成喷灌过程。传统卷盘式喷灌机调速范围小精度低、只有三挡速度可供选择、水涡轮水力转换效率低、智能化程度低,造成了能源的浪费,不能满足客户的高端需求。某公司研制了以电机为动力源的智能化卷盘式喷灌机,可实现无级调速,提高了能源利用效率和喷灌均匀度。而且基于智能卷盘式喷灌机我公司可提供四种技术服务:1、云平台管理系统,可实现卷盘式喷灌机状态的远程监测和远程控制,用户能够实时获得卷盘式喷灌机的状态信息;2、土壤墒情智能决策系统,可实时监测土壤湿度、温度等信息,指导用户进行合理高效的灌溉,提高农作物产量;3、水肥一体化系统,可同时进行喷灌和施肥作业,提高农田作业效率,降低人工劳动强度;4、自适应抗风喷头,可保证喷头的射程在不同的风力下保持不变,达到自适应抗风和准确灌溉的目的。并于 9在江苏某股份有限公司率先实现整机组装调试,并在田间进行喷灌作业试验,填补了国内智能化卷盘式喷灌机的空白。这有利于公司率先占领市场,成为行业领跑者。当前,中国喷药技术自动化程度低,传统人工喷药技术作业效率低、严重危害人体健康,且植保无人机应用极少。某公司开发了基于SLAM技术的植保无人机,可实现自主导航飞行,不需要飞手操控,降低了普通农户在使用上的技术难度;无人机搭载有高清摄像头,可精确识别农田作物状态和病虫害情况,进而调整和飞行速度喷洒速度,精确喷洒农药;产品还安装有先进的散热系统,配备了先进的水冷散热器,可迅速降低发动机的温度,提高电池效率,降低电子设备的老化速度;而且根据视觉避障系统,植保无人机在飞行作业中可自动避让障碍物,保证了作业的安全性和可靠性;经过试飞试验,取得了可观的效果。为中国植保无人机市场注入了新的活力,有利于公司抢占市场,成为行业的佼佼者。(2)人才与科研优势某公司由机电系统设计、电子通讯系统开发、计算机程序设计等不同领域的高级知识分子组成核心技术团队,利用某大学研究生实验室服务器作为云平台,依托某大学智创空间无人机实验室在技术方面的优势,并由某股份有限公司研究生工作站提供试验场地和农田作为设备调试场所,致力于智能化卷盘式喷灌机技术研究以及植保无人机设备的开发研制。这为公司在智能化系统与设备的开发和喷灌、喷药实践提供了雄厚的技术力量。(3)创造专利与奖项团队已申请卷盘式喷灌机相关的关键技术专利7项,同时团队多年来从事于智能化卷盘式喷灌机技术、云平台管理系统、土壤墒情智能决策系统、水肥一体化系统、自适应抗风喷头技术、植保无人机技术的开发与研究,其中包含多项省级重点研究项目。团队拥有智能化卷盘式喷灌机与植保无人机设备的核心技术,具有独立知识产权,这使得某公司在行业内形成进入壁垒,使新企业较难进入市场。2.5 应用价值2.5.1智能卷盘式喷灌机及远程监测控制系统中国水资源总量为2.8万亿立方米,排世界第6位,水资源人均占有为2200 立方米,不足世界平均的1/4,排世界第109位,农业用水方面,农田亩均占有为1888立方米,占世界平均的4/5,农业用水量为4000亿立方米,占总用水量80,全国每年缺水量近400亿立方米,其中农业缺水约300亿立方米。中国平均每年受旱面积2146.67万公顷,占全国耕地的1/5,成灾面积860万公顷,每年因旱灾减产粮食100亿150亿千克。面对越演越烈的水资源危机,国务院公布,自 7月1日起施行,规定,鼓励推广应用喷灌、微灌、管道输水系统、渠道防渗输水灌溉等节水灌溉技术。传统卷盘式喷灌机智能化水平低,控制精度低,难以实现自动化、智能化控制,导致灌溉效率低下,造成了水资源和劳动力的严重浪费。鉴于农户的知识水平有限,灌溉设备出现故障时,用户无法及时诊断和解决问题,造成设备维修效率低,从而导致停工,影响作物产量。虽然在当前,传统卷盘式喷灌机依然是国内的主流产品,但在农业机械自动化、智能化的发展趋势下,传统卷盘式喷灌机迟早会渐渐淡出历史舞台。相较于传统卷盘式喷灌机,本公司研发的智能卷盘式喷灌机具有明显的优势。智能卷盘式喷灌机采用步进电机驱动,控制性能良好,调速范围大,控制精度高,能够大大节约水资源,提高灌溉效率,提升灌溉效果,从而增加作物产量。配合喷灌机智能化现场控制系统,设备能够实现工作过程中的自适应智能化控制,工作过程中无需人员管理,大大节省了人力成本,同时提高了设备工作的可靠性。另外,远程监测及控制系统的应用,使得用户能够随时随地掌握所有设备的工作状态,并根据需要对设备进行远程控制,这大大减轻了用户的工作量及人工成本。当故障发生时,系统能够根据故障类型做出处理或紧急停机,并及时通知用户,避免因设备故障造成的损失。根据田间信息采集系统采集的土壤墒情信息,系统能够做出分析,用户根据分析结果能够有针对性地制定灌溉、施肥方案,实现田间作业的精准化,从而实现增产的目的。本公司产品完全符合现代农业自动化、智能化、精准化的发展方向,能够明显减少用户的人工及作业成本,增加作物产量,从而提高用户收益,产品科技含量高,优势明显,具有极强的市场竞争力,市场前景良好。2.5.2植保无人机近年来中国高效机械化防治技术得到了较快发展,但对于占全国粮食种植面积60%以上的水稻、玉米等高秆作物来说,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,现有植保机械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,致使农药喷洒成为中国粮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;随着中国城镇化步伐加快,大量的农村劳动力转移到城市,同时伴随人口老龄化问题,农业劳动力的日益短缺、劳动力成本不断攀升,农作物病虫害防治不当已成为制约中国粮食生产的主要因素。中国土地资源不足,东北平原、西北、华北平原大规模土地资源仅占耕地面积30%左右,而占总种植面积60%以上的为小规模种植模式,大型地面施药机具难以适应其病虫害防治要求。由于需要专用的农业航空专用机场和跑道,在丘陵山区、家庭式的种植模式下难以发挥固定翼飞机施药的优势,因此开展农用轻型无人机施药技术装备与服务体系研究和服务具有十分重要的意义。与中国相比,日本是无人机植保应用最成熟的国家,当前在田间作业的无人机有3500多架,飞手1.4万多人,而中国的农作物耕地面积是日本的24倍,基于谨慎原则,根据中国土地经营规模化面积对无人机需求量进行了测算,预测中国植保无人机市场需求约2.75万架。从土地经营规模化角度看,预计 土地承包经营权试点覆盖面积达到5亿亩,农垦系统还有约9180万亩耕地。土地经营的规模化为植保无人机作业创造了前提条件。随着近年来中国土地流转速度加快,未来植保无人机需求将会更加强劲。预计中国农林植保无人机将进入快速增长,市场空间超千亿。中国耕地森林幅员辽阔,仅以土地流转的5.9亿亩来计算,单凭一项农药喷洒业务,如果每年喷洒5次,每亩作业20元钱,每年将贡献超过600亿元的作业收入,而按照中国18亿亩耕地红线测算,中国农林植保无人机作业市场空间超过千亿。2.6 服务价值2.6.1 智能化卷盘式喷灌机(1)提高农田喷灌质量,增加农作物产量传统卷盘式喷灌机采用机械调速,传动系统复杂、调速范围小,只能实现三个档位的速度,动力源为水涡轮,其水力转化效率低,控制难度大、精度低,导致喷灌均匀度较低;传统卷盘式喷灌机智能化程度低,无法精确获得农作物的生长状况、需水量等情况,在实施喷灌作业时基本上根据经验对农作物进行喷灌,有很大的盲目性,不利于农作物的生长发育。某公司创业团队研制了智能化卷盘式喷灌机系统,实现了卷盘式喷灌机运行状况的远程监测和控制,而且根据土壤墒情智能决策系统可实时获得农作物的生长环境信息,由于智能化卷盘式喷灌机采用步进电机作为动力源,并配套有精确的控制系统,扩大了卷盘式喷灌机的调速范围,可实现无级调速。因此,解决了农作物灌溉时的盲目性问题,可根据土壤墒情决策系统获得的信息,个性化确定了喷灌速度,提高了喷灌均匀度,保证了喷灌质量,大幅增加了农作物产量。(2)提高灌溉水利用率,减少水资源浪费传统卷盘式喷灌机调速性能差,水涡轮在低速情况下水力转换效率过低,无法驱动卷盘转动,这导致喷灌机在喷灌时只能以较快速度运行,造成了农作物的过度灌溉,浪费水资源。某公