我國(guó)智能農(nóng)機(jī)從河洛大地出發(fā)

楊秋意 劉健

2018年9月25日，習(xí)近平總書記在北大荒建三江國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)考察時(shí)指出：中國(guó)現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化關(guān)鍵在科技、在人才。要把發(fā)展農(nóng)業(yè)科技放在更加突出的位置，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化，給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀。

我國(guó)的地形地貌總體復(fù)雜，可耕種土地占國(guó)土面積比例較小。其中山地、高原、丘陵占全國(guó)土地總面積的69%，平原和盆地占31%，對(duì)應(yīng)我國(guó)丘陵山區(qū)縣級(jí)行政區(qū)占全國(guó)的三分之二，丘陵山區(qū)耕地面積約占全國(guó)耕地總面積的63.2%。河南省山地丘陵面積7.4萬平公里，占全省總面積的44.3%;平原盆地9.3萬平方公里，占總面積的55.7%。如何大力開發(fā)丘陵地區(qū)的耕種并收到增產(chǎn)豐收效果，一直困擾著人們。

如今，因?yàn)橹悄苻r(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的出現(xiàn)，洛陽市定鼎農(nóng)業(yè)科技有限公司董事長(zhǎng)李志平不再為流轉(zhuǎn)土地雇工難見效差而發(fā)愁了，他的萬畝丘陵農(nóng)耕示范基地正在做“宜機(jī)化”改造，由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所洛陽分所探索的新一代無人化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式將這里作為試點(diǎn)，未來的目標(biāo)是將該模式復(fù)制到全國(guó)，讓難種難收的丘陵農(nóng)耕成為解決國(guó)家糧食安全的主要途徑之一。

搶抓機(jī)遇，洛陽農(nóng)機(jī)再出發(fā)

農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、提高農(nóng)村生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支撐。在洛陽市伊濱區(qū)兩座新穎別致的現(xiàn)代建筑里，由中國(guó)一拖、中科院計(jì)算所洛陽分所等單位聯(lián)合發(fā)起成立的國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心的工作人員正在地下車庫里給名為“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”的新一代拖拉機(jī)更換電池，這是我國(guó)自主創(chuàng)新研發(fā)的真正意義上的第三代農(nóng)機(jī)。

據(jù)了解，國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心以“洛陽智能農(nóng)業(yè)裝備研究院有限公司+國(guó)家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”的組織模式實(shí)施，旨在實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)裝備及其智制技術(shù)的提升與產(chǎn)業(yè)孵化，建立應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程化、產(chǎn)業(yè)化連接的橋梁，形成人才聚集、資金投入、科研開發(fā)、成果孵化、產(chǎn)業(yè)反哺科研的良性創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)鏈完整協(xié)同發(fā)展。

中心圍繞農(nóng)機(jī)裝備領(lǐng)域的重大需求，構(gòu)建新一代農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新體系，開展具有信息獲取、智能決策和精準(zhǔn)作業(yè)能力的高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)品及其制造技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)孵化，解決關(guān)鍵材料、核心制造工藝與薄弱環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)裝備供給問題，力爭(zhēng)打造農(nóng)機(jī)領(lǐng)域原創(chuàng)科技的策源中心，行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)中心，并最終建設(shè)為國(guó)際一流的農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新平臺(tái)。

建設(shè)國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心是“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的具體舉措，國(guó)家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心位居《中國(guó)制造2025》五大工程之首。到2020年，我國(guó)將圍繞《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)形成15家左右制造業(yè)創(chuàng)新中心。河南省依托農(nóng)機(jī)裝備的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和中國(guó)科學(xué)院及清華大學(xué)等科技創(chuàng)新力量的幫助，成功建成農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心，將承擔(dān)解決農(nóng)機(jī)領(lǐng)域低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品原始創(chuàng)新能力不足、關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口的問題。

農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展也是國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，2016年以來，世界農(nóng)機(jī)強(qiáng)國(guó)均開始布局以智能化為主要特征的第三代農(nóng)機(jī)技術(shù)體系。國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)及我國(guó)復(fù)雜的地形地勢(shì)決定了不能再靠簡(jiǎn)單引進(jìn)推動(dòng)我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須因地制宜構(gòu)建自主可控的農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系，充分利用國(guó)家戰(zhàn)略契機(jī)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)制造技術(shù)和裝備水平提升。

作為農(nóng)業(yè)大省和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)集群地，河南省將農(nóng)業(yè)裝備列為爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心最具優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域。作為我國(guó)傳統(tǒng)的工業(yè)基地，全國(guó)有一半以上的農(nóng)機(jī)創(chuàng)新平臺(tái)在洛陽，加上有以中國(guó)一拖為代表的農(nóng)機(jī)龍頭企業(yè)支撐洛陽成為與山東濰坊、江蘇常州并列的三大農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，洛陽創(chuàng)建“國(guó)家智能農(nóng)機(jī)制造業(yè)創(chuàng)新中心”具有先天優(yōu)勢(shì)。

回顧我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，洛陽從我國(guó)第一代引進(jìn)蘇聯(lián)的履帶式農(nóng)機(jī)體系和第二代意大利中大馬力輪式農(nóng)機(jī)體系，一直承擔(dān)著我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重任。但是河南洛陽的農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)源頭地位與其產(chǎn)業(yè)地位并不對(duì)稱，排名全國(guó)第一的山東農(nóng)機(jī)板塊產(chǎn)業(yè)規(guī)模2015年就超過了1000億元，而河南只能屈居第二。從全球范圍看，洛陽搶抓機(jī)遇，聚集人才和技術(shù)，將第三代農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系的建設(shè)落地洛陽，未來在推動(dòng)農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展征程中必將大有作為，并爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雙贏。

不辱使命，自主創(chuàng)新出手不凡

2017年12月，河南省智能農(nóng)機(jī)創(chuàng)新中心成為全國(guó)第一家獲得認(rèn)定的面向農(nóng)機(jī)行業(yè)的省級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心和河南省首個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新中心，產(chǎn)生了新能源動(dòng)力拖拉機(jī)、農(nóng)機(jī)控制芯片、農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)等一批科技創(chuàng)新成果。2018年6月，被批準(zhǔn)為國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心。

目前，國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心這一平臺(tái)已經(jīng)聚集了多家中國(guó)科學(xué)院內(nèi)農(nóng)機(jī)相關(guān)技術(shù)研究單位、7所高校和30余家企業(yè)，形成上中下游合作創(chuàng)新的科學(xué)布局。這種創(chuàng)新模式目前成效初顯。在我國(guó)農(nóng)機(jī)芯片和操作系統(tǒng)等核心器件完全依賴進(jìn)口產(chǎn)品的大背景下，2018年，中心聯(lián)合中科院相關(guān)單位研發(fā)出國(guó)內(nèi)首款智能農(nóng)機(jī)定制芯片——“神農(nóng)I號(hào)”芯片，以及籌備研發(fā)被喻為拖拉機(jī)“安卓系統(tǒng)”的操作系統(tǒng)。在信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)的第三代農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系中，需要未雨綢繆，不能再在核心器件上被卡了脖子。

依托自主核心器件研制的第三代智能農(nóng)機(jī)“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”，能夠在耕地、平地、覆膜、播種等作業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)作業(yè)，通過衛(wèi)星定位導(dǎo)航，拖拉機(jī)可按預(yù)設(shè)路徑自動(dòng)巡航、勻速前進(jìn)、精準(zhǔn)播種。不僅可節(jié)省人力、提高效率，還能改變粗放的播種方式，覆膜、播種橫平豎直，作業(yè)偏差小，提高了土地、種子、化肥的利用率。

“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”背后的另一個(gè)核心基礎(chǔ)支撐是國(guó)家智能農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟單位——洛陽中科晶上智能裝備有限公司研發(fā)的國(guó)內(nèi)智能農(nóng)機(jī)領(lǐng)域數(shù)據(jù)量最大的“智能農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)”，通過傳感器采集包含農(nóng)機(jī)狀態(tài)參數(shù)的各種農(nóng)藝數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在正在實(shí)施的萬畝級(jí)農(nóng)機(jī)示范基地，三四個(gè)人指揮將近20臺(tái)智能農(nóng)機(jī)，就能完成全部的耕地、播種、灑水、打藥等作業(yè)。設(shè)定好時(shí)間和路線，它們甚至可以半夜“加班”，24小時(shí)無休。

圍繞智慧農(nóng)耕的技術(shù)還包括：機(jī)電控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的陽光、風(fēng)速、溫度等控制，通過邊緣計(jì)算與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的智能調(diào)節(jié)與控制。

葉綠素儀作為作物生長(zhǎng)過程中的檢測(cè)儀器，與機(jī)器人結(jié)合可成為對(duì)作物生長(zhǎng)過程中的采樣儀器，實(shí)現(xiàn)水肥控制。

三要素氣象站針對(duì)室內(nèi)的風(fēng)速、溫度、空氣等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為作物生長(zhǎng)提供穩(wěn)定溫度和濕度的環(huán)境。

水肥一體機(jī)通過水肥監(jiān)測(cè)傳感集成與遠(yuǎn)端流量傳感器集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端的植物定量施肥和澆水。

病蟲害識(shí)別在巡檢設(shè)備中集中遠(yuǎn)端自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種病蟲害的自動(dòng)識(shí)別與專家診斷。

蟲情測(cè)報(bào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)蟲情分布和衍生情況，及時(shí)提醒對(duì)應(yīng)的撲殺措施和抑制方法，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。

這種精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)與分析，不但節(jié)省了農(nóng)藥，還使土壤的農(nóng)藥殘留得以下降，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全從源頭得到了保障。

智能服務(wù)，走向農(nóng)機(jī)工業(yè)高端

“同傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)相比，智能農(nóng)機(jī)完成了農(nóng)機(jī)從傳統(tǒng)制造業(yè)向智能服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變?！敝锌圃河?jì)算所高級(jí)工程師、洛陽中科晶上智能裝備科技有限公司總經(jīng)理張玉成說，這將是中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)走向高端的起點(diǎn)。

張玉成說，在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域我國(guó)自主創(chuàng)新投入少、差距大，重要產(chǎn)品和工藝技術(shù)幾乎全部依靠引進(jìn)，產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)極低，過去的一代二代全部依靠引進(jìn)，核心技術(shù)長(zhǎng)期處于跟進(jìn)階段。但在第三代農(nóng)機(jī)研發(fā)方面，美國(guó)也是2016年才起步，和我們站在了同樣的起跑線上，建設(shè)第三代農(nóng)機(jī)創(chuàng)新體系，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備自主發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇。

第三代農(nóng)機(jī)，技術(shù)體系上包括無人駕駛、高精度定位、大功率電機(jī)控制、路徑規(guī)劃技術(shù)、電子控制芯片、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。由于技術(shù)門檻較高，即使是放眼全球，市場(chǎng)進(jìn)入者也是屈指可數(shù)。

作為國(guó)內(nèi)首款無駕駛室的純電動(dòng)拖拉機(jī)，“超級(jí)拖拉機(jī)I號(hào)”由“大腦”——無人駕駛系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)，“心臟”——?jiǎng)恿︿囯姵叵到y(tǒng)、中置電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，“耳朵”——智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)等組成。整機(jī)重量達(dá)1.6噸，現(xiàn)階段可實(shí)現(xiàn)4小時(shí)一次換電的滿負(fù)荷工作。

李志平在過去的5年里，每年轉(zhuǎn)租1萬畝土地，高昂的租金與雇工及農(nóng)藥化肥費(fèi)用，一年下來使他不賺反賠。如今智能農(nóng)機(jī)的出現(xiàn)，使他重新燃起希望，將數(shù)字與現(xiàn)實(shí)并行的虛擬指揮空間建到離他生產(chǎn)基地10公里處，遠(yuǎn)程監(jiān)控，就可使機(jī)器在田野里進(jìn)行無人化耕作。隨著人口老齡化加劇和農(nóng)業(yè)人口減少，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必將經(jīng)歷“農(nóng)機(jī)換農(nóng)民”的過程。

“我們的目標(biāo)是聚焦發(fā)展高端智能農(nóng)機(jī)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化的基礎(chǔ)上，直接進(jìn)入智能農(nóng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新時(shí)代，服務(wù)國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略?！睆堄癯烧f，未來10年，這個(gè)擁有高科技，懷揣振興農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)夢(mèng)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將在智慧農(nóng)耕示范基地技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，瞄準(zhǔn)建設(shè)丘陵地貌的國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)建設(shè)目標(biāo)，面向全國(guó)建設(shè)和服務(wù)不少于1000個(gè)萬畝級(jí)丘陵智慧農(nóng)耕示范基地，用第三代農(nóng)機(jī)為我國(guó)的糧食安全作出貢獻(xiàn)。

同樣，隨著我國(guó)“一帶一路”倡議向縱深發(fā)展，該模式還將在“一帶一路”的64個(gè)國(guó)家，超過40億人口的廣闊市場(chǎng)，復(fù)制洛陽的丘陵地貌智慧農(nóng)耕示范，帶領(lǐng)沿途國(guó)家推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，實(shí)現(xiàn)智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式，踐行習(xí)近平總書記提出來的建設(shè)“人類命運(yùn)共同體”的偉大構(gòu)想。