中国植保无人机的运行政策及运行数据统计

柏艺琴 马刚/中国民航科学技术研究院，北京市 朝阳区 100028

随着2017年下半年农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作的开展，植保无人机按照要求规模化接入无人机云系统并上传其运行记录，这促使无人机生产商积极开发符合要求的系统并加入或者申请无人机云系统，从而使得民航局无人机云交换系统积累的大量的植保无人机运行数据。通过本文对植保无人机运行数据的统计分析结果可有效的对民航植保无人机的运行政策进行后续验证，同时，民航植保无人机的运行政策也可以基于数据统计进行相应的修正，从而为监管部门改进和完善植保无人机运行管理措施奠定基础。

民航植保无人机的运行要求

2015年12月29日，中国民用航空局飞行标准司下发了《轻小无人机运行管理规定(试行)》(AC-91-FS-2015-31)咨询通告，对可在视距内或视距外操作的、空机重量小于等于116kg、起飞全重不大于150kg的无人机(校正空速不超过100km/h)的无人机进行了运行管理分类，具体分类细节见表1。

表1 无人机运行管理分类表

从表1可见，在我国，植保类无人机无论重量如何，在运行方面均被划为V类即“植保类无人机”。AC-91-31对植保无人机的一般运行进行了要求，其内容包括植保无人机作业飞行内容、从事植保作业相关人员的资质要求及职责要求、喷洒限制及喷洒记录保存要求等。除此之外，对于在重点地区和机场净空区以下使用的V类的民用无人机，应接入无人机云，或者仅将其地面操控设备位置信息接入无人机云，报告频率最少每分钟一次，同时应安装并使用电子围栏。此处提到的无人机云系统(简称无人机云)，是指轻小型民用无人机运行动态数据库系统,用于向无人机用户提供航行服务、气象服务等，对民用无人机运行数据(包括运营信息、位置、高度和速度等)进行实时监测。接入系统的无人机应即时上传飞行数据，无人机云系统对未遵守电子围栏限制的无人机具有报警功能。

植保无人机试点政策

为引导植保无人机飞机技术开发和规范应用，助力农业绿色发展，2017年9月18日，《农业部办公厅财政部办公厅 中国民用航空局综合司关于开展农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作的通知》(农机办〔2017〕10 号)(以下简称《通知》)正式下发，在浙江(含宁波)、安徽、江西、湖南、广东、重庆等6个省(市)开展以农机购置补贴引导植保无人飞机规范应用试点工作。《通知》中对于试点产品技术条件是：空机重量不大于116kg，起飞全重不大于150kg，设计飞行速度不大于15m/s，设计飞行真高不超过20m。同时要求加装飞行控制芯片、电子围栏、避障系统软件、作业飞行数据实时记录存储设备和施药作业系统，能够实现作业飞行可识别、可监控、可追查。对于试点产品生产企业的要求包括：建立有智能化管控平台，能够对其产品的作业飞行试行远程实时监测、安全管控，且该平台已直接或间接接入中国民用航空局无人机云交换系统；拥有健全的植保无人飞机操作人员培训考核体系，能够对其产品操作人员进行法律法规知识、安全飞行常识、基本操作技能、安全用药技术和突发情况应急处置等方面的培训考核。在申报补贴前，已按照民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定完成实名登记或国籍登记，已投保财产损失险或第三方责任险。

2017年10月17日，民航局飞行标准司根据上述《通知》要求，下发了《关于配合落实植保无人飞机购置补贴试点工作要求的通知》(局发明电〔2017〕2960号)，以配合浙江(含宁波)、安徽、江西、湖南、广东、重庆试点地区农机部门引导植保无人飞机规范应用，落实植保无人飞机购置补贴试点工作要求。按照《通知》要求，发放植保补贴的植保无人机需要从民航局交换系统中获取相应的运行记录，即要求参加试点的植保无人机加入无人机云系统，从而通过无人机云系统向民航局交换系统提供运行信息。对照《通知》，与民航局无人机管理相关的要求主要包括：有与人员资质有关的《民用无人机驾驶员管理规定》(AC-61-20)和与无人机运行管理相关的AC-91-31。对比《通知》和民航相关规章和咨询通告可知：

表2 中国民用航空局批准的无人机云系统清单

(1)按《通知》规定，在试点范围内，可对相关咨询通告部分要求有所偏离：植保作业高度为真高20m(AC-91-31规定为15m)；操作人员可由试点产品生产企业自主培训，此种情况下无须按照AC-61-20取得驾驶员执照。试点范围之外仍按照现行规定执行。

(2)智能化管控平台日常在线峰值达到100架以上的植保无人机生产企业可按照AC-91-31 的规定申请无人机云提供商资质，直接接入民航局无人机云交换系统；其它植保无人机生产企业建议通过企业自身的智能化管控平台接入现有无人机云系统，从而以间接形式接入民航局无人机云交换系统；

(3)云提供商应确保接入的每一台无人机均可提供民航局适航审定司注册号，以便查验记录。

(4)云提供商在受理入云申请时，应要求无人机生产厂商的智能化管控平台至少可依据身份证信息对操作手进行实名登记，同时为农机部门提供接入服务以查验植保无人机入云情况。

在《通知》发布时，民航局共批准了4个无人机云系统，其中优云、优凯和北斗云3家满足《通知》要求，可供植保无人机厂家和用户选择；经过多年的发展，截止到2019年9月初，民航局共批准了11个无人机云系统，目前有效的共有10个，具体见表2，目前这些云系统均可为植保无人机企业和个人用户提供符合要求的服务。

可见，在这次试点中,无人机云系统是关键系统之一，试点要求植保无人机规模化接入无人机云并在云端记录运行数据。本次试点是无人机云系统首次针对专业领域进行应用,同时鼓励无人机生产商开发智能化管控平台并接入无人机云系统,扩大了无人机云系统的覆盖范畴,可以提高无人机云监管的技术水平,也是无人机跨部门协同监管一次有益尝试。

植保无人机运行数据统计

民航局无人机云交换系统(以下简称交换系统)自2016年正式投入运行以来，积累了大量的无人机运行数据，在《通知》和民航局明传电报下发之后，从2018—2019年，受试点政策的影响，云交换系统上的植保无人机运行数据增幅明显。具体如下：

(1)2017年

2017年，交换系统获取的无人机运行量共有176169.4h，其中植保无人机(V类)66051.2h，占交换系统中无人机飞行小时数量的37.5%，其飞行小时月度分布如图1所示。

图1 2017年植保类(V类)无人机月度飞行小时统计

图2 2017年V类无人机运行区域分布图

2017年4月和5月，成都双流、昆明市长水机场发生无人机扰航的影响，引起了全国多地出台有关无人机管理的规定，6月出现了本年度的运行低谷，7月少量回升，8月得到了爆发式增长，试点政策的出台，越来越多的植保无人机加入民航局批准的无人机云系统，进而有了11月和12月显著增长。相比于2018年，2017年的运行量较少，故本文仅将2017年V类无人机运行区域分布情况作图进行展示，具体见图2。

(2)2018年

截止到2018年底，共有6家无人机云系统加入了民航局无人机云交换系统，其中在2018年9月，专注于植保无人机运行的无人机云系统——极飞云在试点政策的鼓励下申请了民航局无人机云系统运行资质并加入了交换系统。以下对2018年无人机云交换系统中获取的各运行类别无人机的飞行小时数据进行了统计如下表，由数据可知在植保无人机的飞行小时占比最多，为总飞行小时数的58.2%。

图3 2018年植保类(V类)无人机月度飞行小时统计

表3 2018年无人机运行分类占比统计表

2018年V类无人机在各月飞行小时统计见图3，极飞云于2018年9月加入了交换系统，故可见，2018年质保无人机运行量的峰值出现在9月。

本文同时对V类无人机运行的高度和速度进行了统计，具体见图4和图5。

2018年，运行高度在5m(含5m，不含0)以下的V类无人机的飞行小时数占此类无人机总飞行小时数的32%，运行高度在10m(含10m，不含0)以下的无人机的飞行小时数占比为39%，运行高度在15m(含15m，不含0)以下占总飞行小时数的45%。

2018年，运行速度为0的V类无人机飞行小时数占其总飞行小时数的60.4%，运行速度小于等于1m/s的无人机占该类别无人机总飞行小时数的74.5%，运行速度小于等于5m/s的无人机飞行小时数占90.8%。

以下对2018年交换系统中运行的V类无人机运行时间分布进行统计。以30min为时间间隔，图中横轴时间为北京时间，为了更好体现季节性特点，本文按照季度对运行时间进行分别统计。

从图可见，在2018年上半年，即第一和第二季度V类无人机的运行量较少，下半年开始进入繁忙期，这与植保无人机主要服务的对象农业生产的规律有相关性。通过统计发现，在2018年，V类无人机运行的最高峰值出现在北京时间11:00到11:30，下午的峰值16点到16点30分。

为了更直观展示注册于无人机云系统中的V类无人机在中国境内的运行变化情况，本文绘制了2018年中国境内V类无人机的运行分布图。

图4 2018年植保类(V类)无人机运行高度分布

图5 2018年植保类(V类)无人机运行速度分布图

图6 2018年V类无人机运行时间季度分布图

根据图3可知，在2018年，9月份的V类无人机的运行量最大，故本文对9月份的V类无人机运行区域作图予以展示。

(3)2019年1-8月份V类无人机数据统计

截止到2019年8月底，共有8家无人机云系统加入了民航局无人机云交换系统，其中拓攻云和中科天网于2019年5月加入交换系统进行数据交换和共享。通过对2019年1月至8月无人机云交换系统中获取的各运行类别无人机的飞行小时数据进行统计发现，2019年1月至8月，交换系统中共有105万小时以上有效运行量，而植保无人机的飞行小时占比最多，为总飞行小时数的82.77%左右。考虑到2018年开始，植保无人机运行数据比较完善，本文将2018年和2019年1月至8月的植保无人机月度飞行小时数据进行了对比，具体见图9。

通过对2018年和2019年1月至8月的植保无人机运行数据统计发现，受季节和假期的影响，1-2月运行量较少，从3月份开始回升，与2018年类似，2019年7-8月已经开始出现了植保作业的旺季。从我们对交换系统的日常巡检也发现，作为专用于农林植保的极飞云在7月中旬出现了其同时在线无人机数量最高峰值。为进一步说明植保无人机运行特点，以下对2019年1月至8月的V类无人机运行高度和速度分布情况进行了统计。图10和图11分别展示了相应分布情况。

通过统计发现，2019年1月至8月，运行高度在5m(含5m，不含0)以下的V类无人机的飞行小时数占此类无人机总飞行小时数的57.8%，运行高度在10m(含10m，不含0)以下的无人机的飞行小时数占比为60.9%，运行高度在15m(含15m，不含0)以下占总飞行小时数的61.9%。

通过对2019年1月至8月V类无人机运行速度的统计可见，运行速度为0的V类无人机飞行小时数占其总飞行小时数的11.4%，运行速度小于等于1m/s的无人机占该类别无人机总飞行小时数的22.3%，运行速度小于等于5m/s的无人机飞行小时数占43.6%。

以下对现有的2019年交换系统中运行的V类无人机运行时间分布进行统计。以30min为时间间隔，图中横轴时间为北京时间。

截止到2019年8月底，V类无人机运行的最高峰值出现在北京时间11:00到11:30，下午的峰值16点到16点30分。该规律与2018年保持一致。

图8 2018年9月V类无人机运行区域分布图

为了更直观展示注册于无人机云系统中的V类无人机在中国境内的运行变化情况，本文分别绘制了2019年第一季度和第二季度中国境内V类无人机较高的植物进行作业，植保无人机一般都是在20m以下进行作业飞行。同时，V类无人机运行具有季节性特点，春季和秋季运行量比较大，2018年秋季数据增长明显，2018年9月是2018年度无人机运行量最大的月份。在第三季度，交换系统收到植保无人机运行量共有25.5万小时，是第二季度植保机运行量的2.5倍，占第三季度交换系统上运行总量的58.5%。到了10月，东北地区有所回落，但新疆地区和中东部地区仍运行较为密集，但在11和12月，在新疆和东北地区的植保无人机运行的无人机数量则十分少了。

图9 2018 与2019年1-8月V类无人机飞行小时对比图

图10 2019年1月-8月V类无人机运行高度分布图

通过对民航局交换系统中V类无人运行区域分布图。考虑到在截止到8月底，7月的运行量较大，所以本文又分别绘制了7月份的运行区域分布图供业内外参考。

结语

从2017年至2019年8月无人机云数据统计来看，绝大多数植保无人机均在低高度、低速运行，相应试点政策是符合实际运行规律。植保无人机一般在低高度以较低速度运行，除非给果树或者比机运行区域的统计发现，在2018年和2019年3月份，植保无人机在主要在我国中东部运行，仅有少量的无人机在新疆和东北地区运行。从4月份开始，新疆的植保无人机运行数量明显上降。例如，2019年4月植保无人机的运行量是2019年3月的1.59倍，共有8.7万小时。根据日常巡检发现，作为农林植保专用的极飞云在2019年7月中旬出现了同时无人机在线数量的最大值，最高峰值1723架无人机同时在线。

图11 2019年1月-8月V类无人机运行速度分布图

图12 2019年1-8月V类运行时间分布图

图13 2019年第一季度V类无人机运行分布图

图14 2019年第二季度V类无人机运行分布图

图15 2019年7月V类无人机运行区域分布图

综上,通过无人机云交换系统所获得的数据统计并进行深度数据挖掘可以有效的对民航植保无人机的运行政策进行后续验证；另一方面，民航植保无人机的运行政策也可以基于数据统计进行相应的修正，可见在民航植保无人机领域，我国的运行政策和运行数据统计是互为验证,也是互为促进的。在无人机云交换系统应用以来，积累了大量的民用无人机运行数据，按照植保无人机的成功经验，针对特定领域，例如电力巡线、物流等领域，无人机运行大数据统计和分析都可以成为相关部门政策制定的基础，植保无人机的成功经验也可以推广到其他民用无人机应用领域，我国民航无人机的管理将更加有针对性和专业化，我国民航的无人机更加精细化的管理必将推动无人机产业的发展。植保无人机领域的基于数据制定政策方案的成功应用，是我国民航无人机管理的一次有益尝试，也将对我国民航其它基于大数据的政策制定产生深远影响。