說起無人機,大多數人腦海中最先浮現的可能小型的消費級航拍無人機,如大疆的產品,一些軍事愛好者可能會想到一些軍用級的無人機,如國產的彩虹、翼龍、翔龍等,不過這次要聊的是許多人知之甚少的工業級無人機。
如果說消費級無人機是大疆一家獨大,那么在工業領域中,則是群雄爭霸,同時近幾年來, 工業無人機市場規模不斷擴大,據FrostSullivan數據顯示,2015年工業級無人機在中國無人機市場份額僅為19.31%,到了2020年預計已經達到了45.61%,同時,預測在2025年,中國工業無人機市場規模將達到450億元。
數據來源:FrostSullivan|電子發燒友整理
工業級無人機是生產力工具
通常而言,一個行業的發展,大多是由軍事轉為工業級,再轉為消費級,如電話、電視等,但無人機市場很不相同,消費級市場反而率先崛起,然后再傳導至工業級市場。
消費級無人機,如大疆精靈、零度逗比、昊翔臺風等,不過這些產品集中在航拍領域,而其他產品的無人機則更多類似于玩具。但隨著國內監管趨嚴,同時行業中的產品也暴露出安全性不足、穩定性較差、同質化嚴重的問題,短時間內就讓消費級無人機市場似乎陷入了困境,前幾年行業翹楚零度智控的大裁員,將這個行業面臨的窘境暴露無遺。
消費級無人機所面臨的問題在于,許多消費者是以玩具心態來購買產品的,新鮮感過后大多都是放在家中吃灰,只有專業的航拍公司或者需要使用到無人機的婚慶公司,可以依靠無人機進行獲益,顯然最大的問題在于,消費級無人機對于普通人而言并非是剛需。
而工業級無人機則是切實的為行業賦能更大的價值,提升生產效率,在小編參加完2021深圳國際無人機展覽會暨深圳國際無人系統展覽會后,這一體驗更加深刻。
目前的工業級無人機可以代替人工進行進行許多難度大、高風險以及繁瑣的作業,如高空巡檢、精準測繪、農業植保、消防、建筑等。
垂直起降固定翼無人機|電子發燒友拍攝
舉幾個具體例子,如電力巡檢。當遇到電力傳輸發生故障時,斷定是電線受損,但不知道具體位置,在過去是需要電力工程師對整個電力傳輸線路進行檢測,確定受損位置,然后進行更換。當然為了提升效率,通常會采用二分法來盡快縮短檢測時間,如直接在中間線段進行檢測那邊有損,縮小檢測范圍,盡快進行維修。但即便如此,也需要不斷的時間,尤其是重要區域的斷電,如果能夠更短時間進行修復,就能挽回更多的經濟損失。
采用無人機巡檢,能夠讓無人機快速對整條線路進行巡航,極大縮短檢測所需要的時間。切實解決了人力巡檢造成的工作效率低、經濟成本低、不能對故障精準定位、安全隱患較大等缺點。
還有如風電設備的智能巡檢,目前全國有50000臺以上的風電機組,風力發電機組及葉片需要定期巡檢,風機葉片的氣動效率決定了風力發電機組利用風能的能力。但問題在于,風力發電機通常在偏遠地區,風機也比較分散,人工巡檢時將會遇到安全性差、工作量大、效率低等問題。同時由于受到觀測角度影響,工程師通常很難全面及時的發現問題。
而使用工業無人機,就能夠很好的完成這些工作。無人機可以不受地貌限制,進行快速無障礙的巡檢,搭配的高清攝像設備,能夠對故障進行細節拍攝,工程師根據回傳圖像快速排出安全故障,讓檢測效率得到極大的提升,同時節省大量人力、物力,提升檢測人員的安全系數。
除了這些明面上的受益以外,加入了無人機檢測系統,能夠極大提升風電場自動化管理系統的集成度,同時有效促進作業效率的提升。
此外還有無人機測繪,相比過去人工實地測繪,無人機高空測繪搭載高清攝像頭,同時長時間在空中懸停,可以更加精準的對地圖進行測繪,讓效率大大提升。還有環境保護監測、石油天然氣管道監測、動植物保護等等。就比如前段時間杭州野生動物園金錢豹走失,便是通過工業無人機幫助相關人員對豹子進行搜索及監測。
過去,無人機在消費領域中僅能作為航拍或者玩具來使用,但玩具很難產生大的價值。如今,許多企業已經明白,人們需要的是一個生產力工具,而不僅僅是個玩具。許多企業開始轉型工業級領域,如極飛、大疆、成都縱橫、成都飛馬、中科靈動甚至海康威視、大華、中海達、順豐、京東等非無人機企業都開始涉足這一領域,工業無人機市場正在迎來爆發。
續航7小時,旋翼時代到來 ,無人機正在走向輝煌
固然無人機如今能夠幫助相關行業提升作業效率,并且極大的降低人力、物力成本以及減少作業人員的安全風險。可以認為這就是一種完美的替代人力解決方案,除了續航。
就像無人機市場是先消費級后工業級一樣,在續航上,無人機最先采用的是純電動方案,但問題在于使用電池進行續航,通常時間僅在數十分鐘而已,對于消費級無人機是夠了,但工業級無人機而言,顯然時間過短。
因此為了無人機更長的續航,許多企業開始八仙過海各顯神通。一個是從形態上進行改變,如使用固定翼無人機,相比多旋翼無人機而言,固定翼無人機載重更大、航速更快、擁有更長的續航時間。
但固定翼無人機有一個缺點,對于場地要求較嚴,如同普通飛機一樣,固定翼無人機需要通過長跑道進行滑行才能夠起飛,許多場景下并沒有這種條件。
因此可以發現,近些年,垂直起降的固定翼無人機正在取代過去的傳統固定翼無人機,垂直起降固定翼無人機便是在過去固定翼的基礎上添加了幾個旋翼,能夠讓無人機先垂直起降,再轉換成固定翼飛行的模式。
據深圳明德新材的相關人士介紹,目前垂直起降固定翼無人機訂單火熱,即便是現場展示的無人機機架也已經被客戶預定,市場行情一片大好。
除了采用固定翼以外,想要更長的續航主要從能源方面著手,一個是改善當前的鋰電池性能,但改進的空間有限,另一個則是使用油電混合的方式增加續航時間。
相比電動方式,汽油帶來的能源更加高效。如中科靈動的多旋翼無人機在采用油電混合動力,創下了7小時38分鐘的航時紀錄。其靈動鷹-15能夠在加滿3L油時,載重3KG續航時間達到2小時,同時還能夠抵抗7級大風。
而采用固定翼油電混合無人機,續航時間更長,如廈門漢飛鷹的SD-60B,最大起飛重量可以達到55KG,最大任務載荷(燃油+載荷)達到15KG,在載荷為6KG時,續航時間可達6小時。
各動力對比|氫航科技
除了油電混合動力以外,另一個值得注意的是氫燃料電池,相比鋰電池及燃油發電機而言,氫燃料電池在能量密度、使用壽命、使用成本上都具有極高的優勢。
在上文提到的杭州金錢豹走失一事,有多家無人機廠商都派出了自己的無人機進行搜尋,但由于續航問題,只能在較短的時間內進行偵測,而氫航科技的無人機使用氫燃料電池能夠支持3.5小時的續航,為金錢豹的找回提供了有效的幫助。
采用氫燃料電池的無人機|電子發燒友拍攝
針對氫燃料電池的安全性問題,氫航科技的工作人員對小編介紹到,目前氫燃料電池已經相對較為安全,也做過一些安全性試驗。如豐田汽車曾經將兩輛裝載氫燃料電池的汽車進行對撞,也并沒有發生氫燃料電池泄露或者有其他安全問題的情況。
氫航科技也對氫燃料電池進行過安全測試,在空曠場景中,將電池進行穿刺,讓氫氣泄露,再用明火靠近,也并未發生爆炸等危險情況。據氫航科技人員解釋,這是由于氫氣一旦泄露在空氣中,會迅速擴散上升,氫燃料電池并沒有人們想象中的那么危險。
真正困擾氫燃料電池普及的地方在于成本,一個是氫氣的運輸成本,由于氫分子是最小的分子,再密閉的容器也很難保證不會輕微泄露,只能盡量控制,比如豐田采用的便是70MPa三層結構的高壓容器,此外在于氫罐連接的閥門、管路等相比其他燃料要求更高,維護保養成本高昂。
另一個是催化劑,鋰電池主要用的是鎳鈷錳或鎳鈷鋁,而氫燃料電池催化劑則是鉑,價格昂貴。同時能源本身也比較貴,能源利用率也僅在50-60%左右。這些問題都在阻礙氫燃料電池的推廣。
目前氫航科技正在著手解決氫燃料成本問題,一旦解決,不僅是無人機,汽車、手機、智能家居等用電產品都將迎來新的革命。
小結
隨著人們開始意識到無人機并非是一個玩具,而是可以當做生產力工具來使用后,工業級無人機市場開始快速的發展。農林植保、安防巡檢等需求也在帶動雷達、傳感器等市場的發展。同時,由于是無人機,因此可以在其上用更為激進的技術,如氫燃料電池,可以不斷進行開發迭代。工業無人機市場,正在迎來黃金時代。
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