中國植保無人機的運行政策及運行數據統計

柏藝琴 馬剛/中國民航科學技術研究院，北京市 朝陽區 100028

隨著2017年下半年農機購置補貼引導植保無人飛機規范應用試點工作的開展，植保無人機按照要求規?；尤霟o人機云系統并上傳其運行記錄，這促使無人機生產商積極開發符合要求的系統并加入或者申請無人機云系統，從而使得民航局無人機云交換系統積累的大量的植保無人機運行數據。通過本文對植保無人機運行數據的統計分析結果可有效的對民航植保無人機的運行政策進行后續驗證，同時，民航植保無人機的運行政策也可以基于數據統計進行相應的修正，從而為監管部門改進和完善植保無人機運行管理措施奠定基礎。

民航植保無人機的運行要求

2015年12月29日，中國民用航空局飛行標準司下發了《輕小無人機運行管理規定(試行)》(AC-91-FS-2015-31)咨詢通告，對可在視距內或視距外操作的、空機重量小于等于116kg、起飛全重不大于150kg的無人機(校正空速不超過100km/h)的無人機進行了運行管理分類，具體分類細節見表1。

表1 無人機運行管理分類表

從表1可見，在我國，植保類無人機無論重量如何，在運行方面均被劃為V類即“植保類無人機”。AC-91-31對植保無人機的一般運行進行了要求，其內容包括植保無人機作業飛行內容、從事植保作業相關人員的資質要求及職責要求、噴灑限制及噴灑記錄保存要求等。除此之外，對于在重點地區和機場凈空區以下使用的V類的民用無人機，應接入無人機云，或者僅將其地面操控設備位置信息接入無人機云，報告頻率最少每分鐘一次，同時應安裝并使用電子圍欄。此處提到的無人機云系統(簡稱無人機云)，是指輕小型民用無人機運行動態數據庫系統,用于向無人機用戶提供航行服務、氣象服務等，對民用無人機運行數據(包括運營信息、位置、高度和速度等)進行實時監測。接入系統的無人機應即時上傳飛行數據，無人機云系統對未遵守電子圍欄限制的無人機具有報警功能。

植保無人機試點政策

為引導植保無人機飛機技術開發和規范應用，助力農業綠色發展，2017年9月18日，《農業部辦公廳財政部辦公廳 中國民用航空局綜合司關于開展農機購置補貼引導植保無人飛機規范應用試點工作的通知》(農機辦〔2017〕10 號)(以下簡稱《通知》)正式下發，在浙江(含寧波)、安徽、江西、湖南、廣東、重慶等6個省(市)開展以農機購置補貼引導植保無人飛機規范應用試點工作?！锻ㄖ分袑τ谠圏c產品技術條件是：空機重量不大于116kg，起飛全重不大于150kg，設計飛行速度不大于15m/s，設計飛行真高不超過20m。同時要求加裝飛行控制芯片、電子圍欄、避障系統軟件、作業飛行數據實時記錄存儲設備和施藥作業系統，能夠實現作業飛行可識別、可監控、可追查。對于試點產品生產企業的要求包括：建立有智能化管控平臺，能夠對其產品的作業飛行試行遠程實時監測、安全管控，且該平臺已直接或間接接入中國民用航空局無人機云交換系統；擁有健全的植保無人飛機操作人員培訓考核體系，能夠對其產品操作人員進行法律法規知識、安全飛行常識、基本操作技能、安全用藥技術和突發情況應急處置等方面的培訓考核。在申報補貼前，已按照民用無人駕駛航空器實名制登記管理規定完成實名登記或國籍登記，已投保財產損失險或第三方責任險。

2017年10月17日，民航局飛行標準司根據上述《通知》要求，下發了《關于配合落實植保無人飛機購置補貼試點工作要求的通知》(局發明電〔2017〕2960號)，以配合浙江(含寧波)、安徽、江西、湖南、廣東、重慶試點地區農機部門引導植保無人飛機規范應用，落實植保無人飛機購置補貼試點工作要求。按照《通知》要求，發放植保補貼的植保無人機需要從民航局交換系統中獲取相應的運行記錄，即要求參加試點的植保無人機加入無人機云系統，從而通過無人機云系統向民航局交換系統提供運行信息。對照《通知》，與民航局無人機管理相關的要求主要包括：有與人員資質有關的《民用無人機駕駛員管理規定》(AC-61-20)和與無人機運行管理相關的AC-91-31。對比《通知》和民航相關規章和咨詢通告可知：

表2 中國民用航空局批準的無人機云系統清單

(1)按《通知》規定，在試點范圍內，可對相關咨詢通告部分要求有所偏離：植保作業高度為真高20m(AC-91-31規定為15m)；操作人員可由試點產品生產企業自主培訓，此種情況下無須按照AC-61-20取得駕駛員執照。試點范圍之外仍按照現行規定執行。

(2)智能化管控平臺日常在線峰值達到100架以上的植保無人機生產企業可按照AC-91-31 的規定申請無人機云提供商資質，直接接入民航局無人機云交換系統；其它植保無人機生產企業建議通過企業自身的智能化管控平臺接入現有無人機云系統，從而以間接形式接入民航局無人機云交換系統；

(3)云提供商應確保接入的每一臺無人機均可提供民航局適航審定司注冊號，以便查驗記錄。

(4)云提供商在受理入云申請時，應要求無人機生產廠商的智能化管控平臺至少可依據身份證信息對操作手進行實名登記，同時為農機部門提供接入服務以查驗植保無人機入云情況。

在《通知》發布時，民航局共批準了4個無人機云系統，其中優云、優凱和北斗云3家滿足《通知》要求，可供植保無人機廠家和用戶選擇；經過多年的發展，截止到2019年9月初，民航局共批準了11個無人機云系統，目前有效的共有10個，具體見表2，目前這些云系統均可為植保無人機企業和個人用戶提供符合要求的服務。

可見，在這次試點中,無人機云系統是關鍵系統之一，試點要求植保無人機規?；尤霟o人機云并在云端記錄運行數據。本次試點是無人機云系統首次針對專業領域進行應用,同時鼓勵無人機生產商開發智能化管控平臺并接入無人機云系統,擴大了無人機云系統的覆蓋范疇,可以提高無人機云監管的技術水平,也是無人機跨部門協同監管一次有益嘗試。

植保無人機運行數據統計

民航局無人機云交換系統(以下簡稱交換系統)自2016年正式投入運行以來，積累了大量的無人機運行數據，在《通知》和民航局明傳電報下發之后，從2018—2019年，受試點政策的影響，云交換系統上的植保無人機運行數據增幅明顯。具體如下：

(1)2017年

2017年，交換系統獲取的無人機運行量共有176169.4h，其中植保無人機(V類)66051.2h，占交換系統中無人機飛行小時數量的37.5%，其飛行小時月度分布如圖1所示。

圖1 2017年植保類(V類)無人機月度飛行小時統計

圖2 2017年V類無人機運行區域分布圖

2017年4月和5月，成都雙流、昆明市長水機場發生無人機擾航的影響，引起了全國多地出臺有關無人機管理的規定，6月出現了本年度的運行低谷，7月少量回升，8月得到了爆發式增長，試點政策的出臺，越來越多的植保無人機加入民航局批準的無人機云系統，進而有了11月和12月顯著增長。相比于2018年，2017年的運行量較少，故本文僅將2017年V類無人機運行區域分布情況作圖進行展示，具體見圖2。

(2)2018年

截止到2018年底，共有6家無人機云系統加入了民航局無人機云交換系統，其中在2018年9月，專注于植保無人機運行的無人機云系統——極飛云在試點政策的鼓勵下申請了民航局無人機云系統運行資質并加入了交換系統。以下對2018年無人機云交換系統中獲取的各運行類別無人機的飛行小時數據進行了統計如下表，由數據可知在植保無人機的飛行小時占比最多，為總飛行小時數的58.2%。

圖3 2018年植保類(V類)無人機月度飛行小時統計

表3 2018年無人機運行分類占比統計表

2018年V類無人機在各月飛行小時統計見圖3，極飛云于2018年9月加入了交換系統，故可見，2018年質保無人機運行量的峰值出現在9月。

本文同時對V類無人機運行的高度和速度進行了統計，具體見圖4和圖5。

2018年，運行高度在5m(含5m，不含0)以下的V類無人機的飛行小時數占此類無人機總飛行小時數的32%，運行高度在10m(含10m，不含0)以下的無人機的飛行小時數占比為39%，運行高度在15m(含15m，不含0)以下占總飛行小時數的45%。

2018年，運行速度為0的V類無人機飛行小時數占其總飛行小時數的60.4%，運行速度小于等于1m/s的無人機占該類別無人機總飛行小時數的74.5%，運行速度小于等于5m/s的無人機飛行小時數占90.8%。

以下對2018年交換系統中運行的V類無人機運行時間分布進行統計。以30min為時間間隔，圖中橫軸時間為北京時間，為了更好體現季節性特點，本文按照季度對運行時間進行分別統計。

從圖可見，在2018年上半年，即第一和第二季度V類無人機的運行量較少，下半年開始進入繁忙期，這與植保無人機主要服務的對象農業生產的規律有相關性。通過統計發現，在2018年，V類無人機運行的最高峰值出現在北京時間11:00到11:30，下午的峰值16點到16點30分。

為了更直觀展示注冊于無人機云系統中的V類無人機在中國境內的運行變化情況，本文繪制了2018年中國境內V類無人機的運行分布圖。

圖4 2018年植保類(V類)無人機運行高度分布

圖5 2018年植保類(V類)無人機運行速度分布圖

圖6 2018年V類無人機運行時間季度分布圖

根據圖3可知，在2018年，9月份的V類無人機的運行量最大，故本文對9月份的V類無人機運行區域作圖予以展示。

(3)2019年1-8月份V類無人機數據統計

截止到2019年8月底，共有8家無人機云系統加入了民航局無人機云交換系統，其中拓攻云和中科天網于2019年5月加入交換系統進行數據交換和共享。通過對2019年1月至8月無人機云交換系統中獲取的各運行類別無人機的飛行小時數據進行統計發現，2019年1月至8月，交換系統中共有105萬小時以上有效運行量，而植保無人機的飛行小時占比最多，為總飛行小時數的82.77%左右?？紤]到2018年開始，植保無人機運行數據比較完善，本文將2018年和2019年1月至8月的植保無人機月度飛行小時數據進行了對比，具體見圖9。

通過對2018年和2019年1月至8月的植保無人機運行數據統計發現，受季節和假期的影響，1-2月運行量較少，從3月份開始回升，與2018年類似，2019年7-8月已經開始出現了植保作業的旺季。從我們對交換系統的日常巡檢也發現，作為專用于農林植保的極飛云在7月中旬出現了其同時在線無人機數量最高峰值。為進一步說明植保無人機運行特點，以下對2019年1月至8月的V類無人機運行高度和速度分布情況進行了統計。圖10和圖11分別展示了相應分布情況。

通過統計發現，2019年1月至8月，運行高度在5m(含5m，不含0)以下的V類無人機的飛行小時數占此類無人機總飛行小時數的57.8%，運行高度在10m(含10m，不含0)以下的無人機的飛行小時數占比為60.9%，運行高度在15m(含15m，不含0)以下占總飛行小時數的61.9%。

通過對2019年1月至8月V類無人機運行速度的統計可見，運行速度為0的V類無人機飛行小時數占其總飛行小時數的11.4%，運行速度小于等于1m/s的無人機占該類別無人機總飛行小時數的22.3%，運行速度小于等于5m/s的無人機飛行小時數占43.6%。

以下對現有的2019年交換系統中運行的V類無人機運行時間分布進行統計。以30min為時間間隔，圖中橫軸時間為北京時間。

截止到2019年8月底，V類無人機運行的最高峰值出現在北京時間11:00到11:30，下午的峰值16點到16點30分。該規律與2018年保持一致。

圖8 2018年9月V類無人機運行區域分布圖

為了更直觀展示注冊于無人機云系統中的V類無人機在中國境內的運行變化情況，本文分別繪制了2019年第一季度和第二季度中國境內V類無人機較高的植物進行作業，植保無人機一般都是在20m以下進行作業飛行。同時，V類無人機運行具有季節性特點，春季和秋季運行量比較大，2018年秋季數據增長明顯，2018年9月是2018年度無人機運行量最大的月份。在第三季度，交換系統收到植保無人機運行量共有25.5萬小時，是第二季度植保機運行量的2.5倍，占第三季度交換系統上運行總量的58.5%。到了10月，東北地區有所回落，但新疆地區和中東部地區仍運行較為密集，但在11和12月，在新疆和東北地區的植保無人機運行的無人機數量則十分少了。

圖9 2018 與2019年1-8月V類無人機飛行小時對比圖

圖10 2019年1月-8月V類無人機運行高度分布圖

通過對民航局交換系統中V類無人運行區域分布圖?？紤]到在截止到8月底，7月的運行量較大，所以本文又分別繪制了7月份的運行區域分布圖供業內外參考。

結語

從2017年至2019年8月無人機云數據統計來看，絕大多數植保無人機均在低高度、低速運行，相應試點政策是符合實際運行規律。植保無人機一般在低高度以較低速度運行，除非給果樹或者比機運行區域的統計發現，在2018年和2019年3月份，植保無人機在主要在我國中東部運行，僅有少量的無人機在新疆和東北地區運行。從4月份開始，新疆的植保無人機運行數量明顯上降。例如，2019年4月植保無人機的運行量是2019年3月的1.59倍，共有8.7萬小時。根據日常巡檢發現，作為農林植保專用的極飛云在2019年7月中旬出現了同時無人機在線數量的最大值，最高峰值1723架無人機同時在線。

圖11 2019年1月-8月V類無人機運行速度分布圖

圖12 2019年1-8月V類運行時間分布圖

圖13 2019年第一季度V類無人機運行分布圖

圖14 2019年第二季度V類無人機運行分布圖

圖15 2019年7月V類無人機運行區域分布圖

綜上,通過無人機云交換系統所獲得的數據統計并進行深度數據挖掘可以有效的對民航植保無人機的運行政策進行后續驗證；另一方面，民航植保無人機的運行政策也可以基于數據統計進行相應的修正，可見在民航植保無人機領域，我國的運行政策和運行數據統計是互為驗證,也是互為促進的。在無人機云交換系統應用以來，積累了大量的民用無人機運行數據，按照植保無人機的成功經驗，針對特定領域，例如電力巡線、物流等領域，無人機運行大數據統計和分析都可以成為相關部門政策制定的基礎，植保無人機的成功經驗也可以推廣到其他民用無人機應用領域，我國民航無人機的管理將更加有針對性和專業化，我國民航的無人機更加精細化的管理必將推動無人機產業的發展。植保無人機領域的基于數據制定政策方案的成功應用，是我國民航無人機管理的一次有益嘗試，也將對我國民航其它基于大數據的政策制定產生深遠影響。