几度黑科技无人机，机器人派上用场农业黑科技成青年创业新风口

用户投稿 2025年09月26日 18:16:01 20 0

无人机、机器人派上用场农业黑科技成青年创业新风口

来源：中国青年报

无人机、机器人派上大用场

农业“黑科技”成为青年创业新风口

“5年前的梦，今天终于得以实现，无人机可真是个好帮手啊！”正值春耕时节，安徽省宿州市精松农机服务合作社理事长刘睿心情大好，一方面因为小麦长势喜人，另一方面因为工作效率大大提高了。

他的“好帮手”是刚购置的一台大疆T20农业植保无人机。在今年的小麦病害防治、鱼塘药剂喷洒中，这架无人机派上了大用场。

“这几天在喷预防小麦赤霉病的药剂，一天喷洒600-800亩不是问题。这要在过去，三五天都搞不定。”刘睿告诉记者。

安徽是农业大省，去年全省粮食总产逾405亿公斤，目前在田小麦约4300万亩。近年来，农业大户、合作社纷纷用上了植保无人机、农药喷洒机器人等“黑科技”，农业生产技术、设备不断升级，为农业转型发展提供了先决条件。农业高科技实际应用效果如何，技术推广需要什么样的政策扶持，人才培养如何适应现实需求？带着这些问题，近日，中青报·中青网记者前往安徽省粮食主产区进行了深度调查。

当无人机“遇上”传统农业

农药喷洒是农作物种植过程中的重要环节。早些年，都是用电动喷雾机器人工喷药，后来改用喷杆机器打药，但“人走在田里容易踩麦，机器也容易压麦，人也有中毒风险”，刘睿他们很为这事发愁。

2015年起，刘睿尝试使用无人机播种，但当时无人机飞控系统不完善，对操作者专业程度要求高。现在，无人机可以自动化导航，播种路径左右偏差在2.5厘米以内，减少了重播、漏播情况，工作效率大大提高。

“设定好航线后，机器往返误差约在0.5米以内，飞一次20分钟，用来洒农药能保证不同速度下的药量均匀。”刘睿介绍，使用无人机可以节省农药，正好符合国家降低农药用量的要求。

“据我所知，宿州市内农业合作社共使用无人机约200台。随着控制系统更加高精度、智能化，无人机技术将有更广阔的应用空间。”他补充道。

与此同时，在安徽阜阳市和淮南市小麦统防统治作业现场，安徽七曜航空技术有限公司自主研发的插拔式植保无人机正在投入紧张的“战斗”。

公司负责人王亚迪给记者算了一笔账：与人工喷药相比，每架植保无人机工作效率相当于60个劳动力，并可节省30%的农药和90%的水资源，还具有便捷高效、环境条件适应性广等多种优势。

据了解，2004年起，我国开始研究和推广植保无人机，进行产业化探索。近年来，随着无人机设备功能、技术、系统升级，植保无人机逐渐普及。有数据显示，我国工业无人机应用场景较多元且广阔，但应用最多的领域就是农业植保，应用占比达42%。

青年创业者终于等来了风口

植保无人机火了起来，围绕产业链生产、研发的创业者终于“熬出了头”。

“最近，我们还与阜阳、淮南等地的政府部门合作，为农户提供免费无人机业务培训。这样的合作越来越多，创业终于迎来风口。”26岁的王亚迪至今难忘，3年前刚创业时，他到处寻找客户，两年前才有了第一批业务，去年，业务逐渐增多，很多农户甚至主动要求购买无人机。

“我们的插拔式植保无人机可随时更换易损件和配件，技术熟练的工人，10分钟就完成更换，避免因返厂维修浪费时间，一天服务范围超过500亩。”王亚迪毕业于南昌航空大学，在校期间就瞄准了无人机市场，毕业后回乡创业，产品推广和销售一度“遇冷”。“熬了3年多，现在公司业务范围终于扩展到摄影测量、水利监测、农林植保等领域”。

淮北市濉溪县淮匠机械设备有限责任公司总经理丁言虎也是感同身受。他先前在一家矿山企业做机械技术员，2017年，选择无人机作为创业项目，生产、研发、组装无人机，并参加了淮北市青年创业大赛。

当时，丁言虎就在田间地头人多的地方“摆摊”，但是看演示的人多，来咨询有意向购买的人少。丁言虎清楚地记得他的第一桶金。那次，一位农民提议划出一小部分地，用无人机喷药试试效果。结果，那片地的小麦长势喜人，产量也增加了，第一台无人机就这样卖出去了。这让丁言虎信心大增，也让他坚定了自己的创业之路。

“2017到2018年间，无人机技术快速发展，从手动操作到实现全自主飞行，我们趁势做起农业植保无人机销售、售后服务，给农业大户提供农药喷洒服务。”

最近赶上赤霉病防治，作业强度大，他的团队往往是连轴转——深夜维修、保养飞机，白天还要对农户进行无人机培训，并提供飞机试飞。

采访过程中，很多从事植保无人机项目的创业者都表示，除了自身坚持不懈地研发和推广，国家相关部门近年来给予的政策支持，也为无人机推广提供了坚实的后盾。

2017年开始，农业农村部等部门扩大植保无人机等农机新产品的购机补贴力度，补贴对象为农民(农机)专业合作社、植保作业组织等从事植保作业的农业生产经营组织。安徽省农委对载药量在10L-15L间的电动多旋翼植保无人机补贴1.6万元，15L及以上的补贴两万元。

目前，丁言虎的公司拥有15架植保无人机，在当地建起了无人机业务合作联盟，通过平台，和无人机企业、农业大户实现资源共享，业务范围甚至拓展到千里之外的新疆。

在丁言虎看来，未来要立足当地农业发展实情，成立、打造综合性的植保服务中心，完善培训、售后体系，给农民提供网格化、精细化、科学化的服务，助力植保无人机产业发展与推广。

要想“飞得”更高，还要突破哪些瓶颈

农业“黑科技”装备旨在实现大规模的田间统一作业，但是我国土地分散经营的状况以及复杂的地形，无疑会影响其工作效率，这是摆在创业者面前的现实痛点。

“各个地区地貌地形各有特色，有的地块毗邻村庄，有的地方障碍物多。目前市面上无人机载药量约20公斤，单次可以飞20亩，如果麦田较为分散，就需要无人机有更先进的雷达避障系统和电池技术，以提高续航时间。”丁言虎分析。

安徽天路航空科技股份有限公司董事长门振宇及其团队深耕无人机研发领域15年。在他看来，目前，植保无人机喷药，一般需要一人操控，一到两人配合加水、加药。无人机单机实际作业量和效率有限，在1000亩以内的小范围农田作业没问题，在上万亩集约化农场就会“力不从心”，除非多架飞机同时作业，但这样成本高，也会存在飞行风险。

“现在普及使用低残留农药，这就要求快速喷洒，不能耽搁时间。因此，迫切需要提高无人机单机作业效率和载药体量，突破技术瓶颈。”他认为，提高无人机自动化、视觉避障、雷达避障等系统的技术性能，以及在复杂环境下的飞行技能，这将是未来行业发展的突破点和飞跃点。

解决行业的痛点，离不开全社会的集体“发力”。安徽农业大学工学院院长曹成茂教授指出，未来用户对农业科技产品的需求不再仅仅停留在“能用”的层面，而是向着“好用、实用、智能、舒适”等方向快速升级，用户对品牌、一体化解决方案、企业资质、购买价格会更关注。但眼下，还存在农业人工智能机器研发不成熟，农村网络基础设施薄弱等问题。

曹成茂表示，随着人工智能和物联网等新技术在农业领域应用与发展，从作物的选种、耕种、监控，到土壤管理、病虫害防治、收割等环节将全部披上“科技武装”。这需要有关部门从基础设施、技术供给、产业需求等多方入手，全面促进人工智能与农业领域的深度融合。

农业“黑科技”成为青年创业“热点”

目前我国主要农作物耕种收的机械化水平超过70%，农业技术发展呈现自动化与智能化趋势，应用领域也越来越广，如无人驾驶的耕种收机械、植保机械、粮食干燥机械等，这为青年创业者提供了“广阔天地”。很多“黑科技”一旦应用在农业场景，立马变得更接“地气”。

正是看到了无人机当前存在的技术瓶颈，安徽农业大学2016级学生方寒月将创业的方向从“天上”转到“地上”。“相比于无人机作业，机器人常规药箱满载药液可至50公斤，单块锂电池续航长达4小时，且操作简单，施药喷头利用全新设计的压电喷射技术，有效解决农药雾化不均、效果差等问题。”方寒月说。

经过两年多的不懈坚持，方寒月研发的第二代机器人在界首市天润发农场投放运行。近日，方寒月所在创业团队的成果——基于压电驱动精准施药的果园自主植保机器人终于试运行。通过团队自行设计的GPS位置采集装置，对果园区域范围内轮廓关键点、起始点和终点位置信息进行标记,并输入果园垄间范围。随后，GPS导航控制系统进行路径规划，配合图像识别、推杆、压电喷头组成的施药系统，机器人施药工作完全自动化。

“最初研发时，时间紧迫、资金短缺，我们几度想要放弃。”方寒月回忆。第一代机器人在山地丘陵环境下应用时发现，底盘的适应能力不足，为改进底盘，小伙伴们顶着烈日、忍着蚊虫叮咬，在农场内调研数据，“现在看来，这一切都是值得的”。

未来，他们将在导师带领下进行多梯度的产品层次设计，将无人化植保作业系统、人工控制植保作业系统、精准施药系统进行不同程度升级和组合。

像方寒月一样，越来越多的青年创业者开始聚焦农业领域。安徽农业大学团委创新创业指导教师张璐专门对该校大学生涉农创业项目进行梳理后发现，“近5年来，为农业生产注入科技元素的项目成为创业热点，比如培育新品种、繁育新模式、研发新材料等。这说明越来越多的教师、科研人员及有想法的大学生都尝试用更科学的方法来服务、助力甚至颠覆传统农业生产方式。”

曹成茂教授同样也观察到了这一变化。“农业科技市场，机遇与挑战并存，虽然存在企业原始创新乏力、自主研发能力薄弱等问题，但这也是行业资源整合、飞跃发展的好时机。”曹成茂建议，相关部门要完善科技创新体制机制建设，构建以大专院校为主的知识创新体系，以研究院所和企业为主的技术创新体系，以农机科技服务部门、中介机构和农机大户为主的成果转化与科技服务体系，以质检部门和企业为主的产品质量与技术标准体系，进一步激活人才资源，实现技术融合、创新。（记者王海涵王磊）

零下40度也能飞奔如常高寒动车组有何独门绝技

中央纪委国家监委网站王雅婧

图为复兴号高寒动车组首次停靠在黑龙江省牡丹江站，即将试跑牡佳高铁线。（图片来源：人民视觉）

8月15日7时50分，黑龙江省东部的牡丹江高铁站。随着一声鸣笛，一组银白色的复兴号动车组缓缓起步，向佳木斯市驶去。这是复兴号动车组首次在中国最东端的高寒高铁线路——牡佳高铁试跑。

此次试跑的动车组型号，是复兴号高寒动车组系列中的成员“冰凤凰”（CR400BF-G）。因其车头正面的两条金色色带如凤凰展翅，而得此名。“冰凤凰”是在复兴号动车组“金凤凰”（CR400BF）的基础上进行了技术提升的高寒型高速动车组，相较于原车，它增加了耐高寒和抗风沙的属性，可在零下40摄氏度的极寒环境下运行。

复兴号高寒动车组是复兴号家族中最抗冻的车型，成员众多。除了此次亮相的“冰凤凰”，还有“高寒鳄”“高寒兔”“混血儿公主”等多个系列，著名的京张高铁复兴号智能动车组也是其中成员。普通动车组列车，最多只能在零下25摄氏度的环境下运行，而“复兴号”高寒动车组却能在零下40摄氏度乃至更低的极寒环境中高速平稳运行，成功解决了高寒区铁路运行这个世界级难题。

微米涂层、特殊合金——抗低温材料打造防寒“金钟罩”

东北的严冬，气温常常低于零下20摄氏度。生活在这里的人都熟悉这样一种现象，那就是“哈气成冰”——呼出的水蒸气遇到外面的超低温，瞬间凝结成水露，形成一道白雾。这种“凝露”现象，对于高铁来说，是个致命杀手。

当一定量的水露与灰尘混合在一起，便会形成一个导电管道，进而产生电源短路、电子元器件失效等故障。而电力线路，恰恰是复兴号至关重要的“脑神经”。

“高铁与普通铁路的一个明显区别，是它除了脚下有一条轨道、头顶还有一张密如蛛网的电力接触网。高铁跑得快，靠的就是这张网为其源源不断输送动能。”中国铁路北京局集团有限公司北京动车段朝阳动车所副所长张开弦告诉记者，“高铁的脑神经最怕水，电箱内部因低温而产生的冷凝水可能会对列车数百公里长的电线造成致命伤。”

今年1月，“冰凤凰”在北京至哈尔滨铁路段首次上线试跑。为了减轻冷凝水对配电柜的影响，“冰凤凰”配电柜的骨架上喷涂了一层微米级陶瓷多孔材料。这种材料由高温烧制而成，内部有许多“蜂窝状”的孔隙，能够将水露储存一段时间，直到舱室周围温度升高，这些露水就能够蒸发并顺着陶瓷材料的孔隙散逸而出，从而化解了水露滴落对电路造成的不良影响。

抗低温材料，是高寒动车组抗冻的重要法宝。从外部车身到关键部件，高寒动车组所使用的材料都经过了大量计算分析和低温试验验证，满足了低温运用环境下强度、疲劳、刚度、回弹等特性要求。

脆裂，是许多材料在低温下都会发生的现象。高寒动车组的制造方中车长春轨道客车股份有限公司高级工程师马凯介绍，高寒动车组在车下设备舱上边梁与底架边梁间等位置的螺栓、螺母一般由碳素结构钢制成，但高寒动车组的螺栓、螺母采用了铬钼合金钢等复合材料，有效降低了零件在低温条件下“骨折”的风险。此外，设备舱、塞拉门、设备箱体等这些与外界冷空气接触部件的密封胶条等，也换成了脆性温度低于零下40摄氏度的特殊硅橡胶材料，避免了低温脆裂和漏风漏水问题。列车上的水循环系统也怕冷，为此，设计人员把水管的材质由铜换成了不易冻损的不锈钢，再给管道外面裹上一层防寒棉，“棉衣”中间有电伴热线，保证管道温度能够一直保持在0摄氏度以上，不会冻住。

马凯表示，高寒动车组的抗冻黑科技还有不少。就材料方面来说，许多我国自主研发的高性能材料让中国高铁成为世界级抗寒能手。

在冰雪中运行，列车电热装置产生的热量会让雪快速结冰，厚厚的冰层成为行车安全的一大威胁。有段时间，我国高铁动车组采用进口涂料来防止结冰，但效果并不好。2016年，我国自主研发的疏水材料涂层问世，这种涂层效仿自然界的“荷叶效应”，可在动车组关键部件上形成一层油膜，水珠无法附着在上面，从而达到防水除冰的效果。

此外，由我国自主研发的超低温球墨铸铁也成功解决了高铁用金属材料的低温适应性问题。2012年，我国首条高寒高铁——哈大高铁建成运营，超低温球墨铸铁代替德国进口材料用在了转向架等关键部件上，这种材料的耐低温能力强，相关资料显示，可以经受住零下60摄氏度的低温考验。

特制开关、自动化防冻结功能——除冰雪设计让列车潇洒前行

融冰除雪是高寒地区铁路运行面对的最大挑战。为了让列车运行免受冰雪侵扰，设计人员在列车的许多部位都做了特殊设计。

转向架，高铁平稳运行的重要部件。它位于列车车体与轨道之间，从外观上看，就像一个有着四个圆形轮子的小车。列车就是靠着这一组一组的“小轮子”，在钢轨上运行。风雪天行车，转向架很容易积雪结冰。高寒动车组的转向架区域采用了密封结构，进行了防护设计，防止进雪。

防是一方面，遇到风急雪大的时候，除的手段便派上了用场。黑龙江省哈尔滨市地处高寒地区，2012年，我国也是世界首条设计时速达350千米的高寒线路——哈大高铁建成运营。此后，哈齐高铁、哈牡高铁陆续开通，为了解决转向架结冰积雪严重的问题，中国铁路哈尔滨局集团公司自主研发了国内首个“HTK—CBX0型高寒高铁融冰除雪装置”。哈尔滨动车段工程师李毅忱介绍，传统的除雪方式一般都是工人使用橡胶锤、高压热水车，效率低，最多的时候会有200多人同时上手。而新型的除雪方式则采用了低压温水喷扫，可全方位快速剥离、融解转向架上的积雪结冰，操作员还能根据动车组积冰情况，调整喷水压力、温度、速度，2个人仅需1小时就能完成一组动车组的除雪作业。

特制开关，这是“冰凤凰”等新型高寒动车组的又一抗寒设计。张开弦表示，在极寒环境下，高铁空气开关内部的润滑脂黏度会增加，容易导致正负极触点间产生“拉弧现象”，电流在空气中产生电火花，就像藕断丝连一样，导致电路断开速度变慢、控制失灵，这是十分危险的。尤其是高铁处于高速运行状态，所需的电压也大，“拉弧现象”一旦发生，破坏力更大。因此，设计生产单位为高寒高铁研制了新型低温控制开关，再冷的天，也能收放自如。

这种特别的设计在高寒动车组中还有很多。比如，列车采用全密封式设备舱，通风格栅采用“V”型迷宫式设计，空气能自由流动，冰雪却进不来；车轮具有防滑、防抱死功能，当检测到车轮转速异常时，自动减小制动力、牵引力，并通过撒砂装置提高摩擦力，避免车轮打滑。针对动车组车门和站台补偿踏板结冰、电水炉上水管冻结等问题，改装排水孔，增加伴热线。

此外，新型高寒动车组还首次批量使用了自动化防冻结功能。中车集团相关设计人员表示，在列车停放期间，单车制动闸片和制动盘每次松开55秒，抱住5秒，各车依次循环动作3小时。简单来说，就是一直让制动闸始终处于动起来的状态，把积雪“抖落”下去，防止低温下被冻结。设计人员还对闸片和制动盘的间隙进行了放大设计，把摩擦块之间的间隙放大，防止冰雪进入影响刹车。

动态跟踪、大数据分析——完善监测设施为出行护航

清晨，哈尔滨高铁站，首发动车组开车前，一位“探路者”已先行出发，这便是高铁综合检测车。据哈尔滨供电段供电技术科科长韩秀峰介绍，极寒天气下，高铁线路容易发生轨距变化和裂折，动车组受电弓和接触网也会因热胀冷缩产生零部件松动、电压不稳等问题，容易造成断电停车。检测车每天都会先行试跑，车上安装有6C检测系统，每秒拍摄17张照片，帮助工作人员观察接触网零配件积雪结冰情况，有无松动、缺失、破损，再通过系统监测、综合诊断等，及时发现处理所存在的问题。

高寒动车组顺利运行，离不开强大完备的配套设施。随着大数据等新兴技术的发展，这些先进技术也运用在了高寒动车组的运行保障中。

运行监测是发现问题和解决问题的重要保障。在京哈高铁等高寒铁路沿线，铁路部门在临近车站的轨道旁安装了配有高速摄像头、传感器和图像识别技术的监测系统，可动态跟踪并分析动车组运行状态和运行数据，一旦发现积雪或结冰等异常现象，便会启动融冰除雪分级处置预案。除监控雪和冰以外，系统还能监控动车组的部件运行情况，提高了检测维修效率。

高寒动车组的日常“体检”，主要靠大数据分析来发现“病灶”。北京动车段朝阳动车所随车机械师郭晓东表示，各种设备数据每天都会被及时采集并上传至“云端”进行统计分析，形成各种图表，一些隐患也可以通过这些数据分析提前暴露出来。此外，高速摄像头还会对高铁线路扣件、立螺栓等设备登记造册，逐一筛查，在极寒冰雪天气下，使用抗高寒数字检查仪现场采集分析数据，通过声波、红外线等探伤手段，能够快速测算设备数值。这些数据的积累，不仅对于列车当时的平稳运行有着重要作用，也为今后其他高寒动车组的运行提供了宝贵经验。

坚固的路基是高寒动车组运行的重要保障设施。在高寒地区，路基容易因冻胀而变形。中国铁道科学研究院研究员卢耀荣表示，我国修建青藏铁路同样经过冻土地区，由于进行了长期大量试验研究工作，采取基本有效的处理冻土修建土建工程的技术措施，所以青藏铁路一年四季都能正常运行。

在东北地区高寒高铁建设过程中，建设方也借鉴了青藏铁路的已有技术成果，并进行了一些针对性创新，成功解决了冻胀问题。比如，在路基冻结深度范围内填筑非冻胀性填料，在路基坡脚两侧设置“保温层”。针对钢轨、道岔等被积雪融化后易结冰的问题，在全线车站、线路所、动车所全部设置道岔融雪装置，在道岔钢轨下预先埋设了电加热丝。

依靠完备的设施和强大的技术，中国高寒动车组不断创造世界奇迹。目前，有“冰凤凰”之称的CR400BF-G系列已有60余列奔驰在高铁线路上。我国首列时速达到400公里的高寒动车组——跨国互联互通动车组也已研制成功，可在零下50摄氏度的超低温下高速运行，堪称全球最“抗冻”的高速动车组。