哲方研究丨浅谈无人农机：未来田间的首席“大管家”
浅谈无人农机行业
民以食为天，农业生产问题关乎民生大事。目前，我国正处于传统农业向现代化农业迅速推进的过程中，与发达国家相比农业劳动生产率、土地产出率、资源利用率和农产品的国际竞争力都较低。因此，改变传统的生产、经营、管理方式，走出一条生产集约、产出高效、产品安全的现代农业发展道路，已成国家战略大事。
一
无人农机行业概述
在2020-2035年的中国现代农业加速发展期，中国农业智能化转型主要集中在四大块：分别是数据平台服务、无人机植保、精细化养殖和农机无人驾驶。其中农机无人驾驶也被誉为最容易落地，最能直接赋能农业转型的方案。这是一种高科技现代化农业机械，是利用计算机、信息、人工智能等技术，实现对农机的无人驾驶和操作。按照用户设定的参数，该机械可以进行自主作业。
▲图片源自网络
1、农村劳动力持续减少及农药过度使用 影响粮食生产安全
农业生产经营人员老龄化及人口外流严重。根据第三次全国农业普查数据显示，全国农业生产经营人员31422万人，年龄在36-54岁之间的占比47.3%，55岁以上占比33.6%，农业生产人员老龄化问题严重。另一方面，随着城市化进程的推进，农村人口大量外流，平均每年减少1371万人，由此带来的农村劳动力短缺将愈加严重。
农药利用率低，作业人员存在安全隐患。2019年，我国水稻、玉米、小麦三大粮食作物农药利用率为39.8%，欧美发达国家高达在50%-60%，存在不小差距。虽然2015年以来农业部开展农药使用量零增长行动，促进了农药减量增效，但我国农药使用量依然是世界平均水平的2.5倍。每年农药中毒人数至少有10万人，致死率高达20%，人工喷洒农药存在很大的安全风险。
2、无人农机或成为解决农业痛点的新选择
无人农机很大程度上依赖高精度导航，并不像自动驾驶汽车技术那么复杂。随着我国农业机械化水平的日益提高以及国家对精准农业的大力扶持，无人农机逐渐走进田间。目前，无人农机系统多以辅助驾驶为主，不仅能够降低农机作业中驾驶员的操作难度和劳动强度，同时提高农机的作业时长。
在播种、覆膜、起垄、打药等对直线精度和对行精度要求高的作业中更是起到了极大的作用。无人农机作业精度能达到±2.5cm左右，可以实现精准的直线度和行间距，且作业时交接行准确，土地利用率可提高5%-10%。另一方面，无人农机可实现无人作业喷洒农药，喷洒均匀，有效提高农药利用率，在有效杀灭害虫的同时，还可以减少农药的使用，降低人员中毒风险。
▲传统农业痛点及自动驾驶的价值
二
无人农机行业政策
保障农业生产的稳定和发展是国家的第一要务。近年来，我国农村劳动力持续减少、劳动力成本大幅提升、人工安全风险等因素对粮食生产安全产生一定负面影响，无人农机应用成为解决农业发展痛点的主要方向之一。
2022年中央一号文件指出，要守住保障国家粮食安全和不发生规模性返贫两条底线，要大力推进数字乡村建设，推进智慧农业发展，促进信息技术与农机农艺融合应用。“十四五”规划纲要中提到，要加快发展智慧农业，推进农业生产经营和管理服务数字化改造。2022年的政府工作报告将“发展数字乡村”首次写入，成为实现农业农村现代化的重要途径。
三
无人农机行业市场情况
1、市场规模
中国智慧农业市场规模复合增长率超过14.1%，农业数字化呈现蓝海市场。预计到2025年全球智慧农业总产值将达683.89亿美元，发展最快的是亚太地区，智慧农业主要包括大田精准农业、智慧畜牧业、智慧渔业、智能温室，主要技术包括遥感与传感器系统、农业大数据与云服务技术、智能化农业装备(无人机、机器人)。
▲2018-2025年全球智慧农业总产值
根据联合国关于人口与饥饿问题的预测数据，到2050年，全球人口将增加20亿，农业生产力需提高60%才能提供充足的食物。到2050年，人工智能与机器学习很可能成为新的技术核心，以应对20亿新增人口带来的预期粮食需求。未来全球在联网智能农业技术与系统(包括人工智能与机器学习)领域的支出将显著增长。
国内无人农机产业链已初步形成，市场应用形成一定规模。借助政策支持，无人农机已初步形成比较完善的产业链体系，北斗导航设备、激光雷达、计算平台等上游企业与中游自动驾驶系统商紧密合作，为下游农机主机厂商配套自动驾驶系统，已部分地区批量应用。目前农机自动驾驶系统价格为7-8万元/套，相比于2016年刚推出时的14万元，降幅将近50%。据中联重科统计，无人农机每年销量3000-5000台，若市场渗透率达到50%，国内无人农机的市场规模可达70-80亿。
根据农业农村部发布的数据， 2020年农机已支持安装北斗终端超过2.3万台套，其中农机自动驾驶系统销售1.7万套，同比增长超过两倍。由于国内农田流转面积增加、高标准农田的建设初步完善，近几年农机自动驾驶系统销量呈现爆发式增长，我国农机自动驾驶产业已进入快速发展期。
▲2017-2020年中国农机自动驾驶系统销量情况(单位:万套,%)
以应用最多的自动驾驶拖拉机为例，我国保有量在3万台左右，主要应用在新疆、黑龙江等土地资源优质地区，已实现自动化耕地、施肥、播种、喷洒农药、收割等。结合中联重科在黑龙江等地的示范效果评估，单台农机日均作业量较人工驾驶多出30%，作业后的播行端直，精度可达2.5厘米，预估节约50%的用工成本。根据淮安市淮安区农机自动驾驶技术试验示范情况显示，农机自动驾驶系统加基站建设费用一般可在两年内收回成本。
目前无人农机处在精准农业应用阶段，未来随着物联网、人工智能、大数据、云计算、5G等技术的应用，将逐步向智慧农业整体解决方案方向发展，无人农机将成为其重要组成部分。
▲无人机发展趋势
2、行业投融资情况
在中国，现代农业机械的需求持续增加、新技术的不断研发与应用，将推动智慧农业市场持续高速增长。在国家乡村振兴战略、国家数字化农业战略等多种因素的推动下，农业领域出现一片蓝海，阿里、京东、百度、腾讯等巨头纷纷布局智慧农业，为推动我国智慧农业建设做出努力。
智慧农业作为乡村振兴的抓手，宏观层面的鼓励和利好，带动了一大批科技企业投身智慧农业，覆盖从产到销的各个环节。越来越多的科技初创公司涌入智慧农业建设的同时，也带来了大量的资本。
▲智慧农业相关初创科技公司融资情况
早在2010年，黑龙江农垦总局就将自动驾驶设备列入农机购置补贴系统，2015年国家将北斗终端应用列入国家农机购置补贴目录，以北斗技术为基础的农机自动导航市场迎来较快发展，2020年中国农机购置补贴目录内的农机自动驾驶企业数量达到25家。
▲2010-2020 年中国农机购置补贴目录中的自动驾驶企业数量变化(单位:家)
四
国内无人农机发展趋势
1、面临挑战
无人农机导航系统标准体系不完善。目前已出台多部农业机械卫星导航自动驾驶系统团体标准，但在自动驾驶导航系统技术等级、测试规范、接口协议等基础标准方面还未制定相关标准，产品难以实现更大规模量产。
农村地区地面基站缺乏，影响无人农机推广。自动驾驶导航系统需要地面差分基站的支持，一般差分基准站有固定式基站和便携式基站。固定式辐射距离可达30-50公里，便携式基站辐射距离一般在3-5公里。农村地区由于人口相对较少，固定基站建设密度较低，定位精度低、盲区多。
无人农机规模化推广受成本、土地条件限制。农业生产经营人员对成本很敏感，2019年上半年有补贴的农业用北斗终端产品价格集中在5.44-7.32万元之间。尤其是马力较小的拖拉机，北斗终端占整机成本较大部分，影响用户购买积极性。在土地条件方面，我国土地资源呈现海拔较高、起伏较大的山地所占面积较多，山地与平地比例约为2:1，山地环境进一步限制无人农机的应用推广。
2、发展趋势
从发展趋势看，无人化农业将主要应用在规模化种植、设施栽培、设施养殖领域，解决水田植保、育苗嫁接、病死畜禽处理等作业环境差、劳动强度大、精准度要求高、安全风险防范难的有关问题，市场需求潜力很大。
目前，我国无人化农业发展虽然具备了一定基础，但大部分都属于探索阶段，技术成熟度和经济性仍有许多欠缺，需要在政策、科技、项目、标准等方面积极支持，深入推进机械化、信息化融合，促进农业机械化高质量发展，努力为农业现代化提供新动能。
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撰写：哲方资本团队
