智慧農(nóng)機(jī)在數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)用中的“潤(rùn)果”模式探索

李麗君

摘要：我國是世界第一人口大國，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量巨大，而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我們對(duì)食品的品質(zhì)要求也隨之水漲船高。但我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀卻相對(duì)滯后，存在效益低下、農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏、耕地閑置、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化低等問題，迫切需要解決“誰來種地？如何種好地？”的矛盾。基于此，農(nóng)機(jī)行業(yè)數(shù)字化、智能化的經(jīng)營(yíng)模式是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式的革新，是解決上述矛盾的有效方案。

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)機(jī) 數(shù)字農(nóng)業(yè) 產(chǎn)學(xué)研深入合作

農(nóng)業(yè)是國家的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向智能化轉(zhuǎn)型是必然趨勢(shì)。這就需要智能農(nóng)機(jī)技術(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，加快農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)。國家也出臺(tái)了相應(yīng)的政策，加快發(fā)展以智能農(nóng)機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)?！多l(xiāng)村振興促進(jìn)法》提出，推進(jìn)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)，加強(qiáng)智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，提升農(nóng)村公共服務(wù)數(shù)字化、智能化水平。近年來，江蘇潤(rùn)果農(nóng)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“潤(rùn)果”）積極探索智能農(nóng)機(jī)在數(shù)字農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展取得了一定成效，也還有一些問題值得認(rèn)真分析和關(guān)注。

一、智慧農(nóng)機(jī)、數(shù)字農(nóng)業(yè)的定義

智慧農(nóng)機(jī)又稱智能農(nóng)機(jī)，屬于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化升級(jí)改造，有各種概念性的解釋。它可以是一種新型的農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，也可以是一種全新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。從表面概念看，智能農(nóng)機(jī)是以無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，搭載各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)傳感設(shè)備；從深層概念來看，智能農(nóng)機(jī)是以衛(wèi)星導(dǎo)航、集成電子、信息軟件為基礎(chǔ)的，基于現(xiàn)代技術(shù)手段的實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)和管理的復(fù)雜系統(tǒng)。

數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、3S技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相融合的產(chǎn)物。通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理和可視化診斷。

二、潤(rùn)果在數(shù)字農(nóng)業(yè)智慧農(nóng)機(jī)發(fā)展方面的現(xiàn)狀及成果

潤(rùn)果成立于2009年，是蘇南地區(qū)最大的水稻生產(chǎn)基地。目前已形成集養(yǎng)殖、種植、經(jīng)營(yíng)、收獲、烘干、儲(chǔ)存、加工、銷售為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營(yíng)模式。2020年，潤(rùn)果攜手江蘇大學(xué)、大疆農(nóng)業(yè)、豐江智能、中科院智能機(jī)械研究所等國家頂尖團(tuán)隊(duì)，在江蘇鎮(zhèn)江打造了面積高達(dá)5000畝的“中國第一無人農(nóng)場(chǎng)”。潤(rùn)果堅(jiān)持基于數(shù)字農(nóng)業(yè)商業(yè)模式的全流程機(jī)械化，結(jié)合其多年在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，以及高學(xué)歷的人才團(tuán)隊(duì)和良好的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流，突破了原有的農(nóng)業(yè)模式和技術(shù)，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)賦能，解決了效率低、勞動(dòng)力不足、耕地閑置、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化水平低等問題，探索創(chuàng)造了一種可盈利、可持續(xù)、可復(fù)制、適用的數(shù)字農(nóng)業(yè)智能農(nóng)機(jī)發(fā)展模式。

（一）應(yīng)用面廣

自成立以來，潤(rùn)果踐行“公司+合作社+農(nóng)戶”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)組織形式，自建基地種植面積2.25萬畝，訂單種植面積1.27萬畝，公司帶動(dòng)農(nóng)戶數(shù)約10960戶，每年開展農(nóng)民培訓(xùn)逾1萬人次，幫助農(nóng)民增收共計(jì)1229.74萬元。潤(rùn)果農(nóng)業(yè)水稻、小麥烘干服務(wù)面積約7萬余畝。

2015年，潤(rùn)果聯(lián)合江蘇大學(xué)農(nóng)機(jī)裝備團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)的高地隙自走式無人植保機(jī)/無人收割機(jī)，具有智能化程度高、操作簡(jiǎn)單、工作模式多樣靈活、行駛路徑直、軌跡偏差小等特點(diǎn)。這一研發(fā)成果積極推進(jìn)了傳感檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了路徑規(guī)劃的導(dǎo)航和作業(yè)功能。2017年，潤(rùn)果下屬的“鎮(zhèn)江新區(qū)富農(nóng)農(nóng)機(jī)機(jī)械化專業(yè)合作社”被評(píng)為國家級(jí)示范社，潤(rùn)果大田數(shù)字化和智能化建設(shè)板塊實(shí)現(xiàn)了耕、種、管、收、儲(chǔ)、加工等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)六大環(huán)節(jié)的數(shù)字化、智能化、無人化。2017年，鐵漢生態(tài)“睢寧縣古黃河環(huán)境修復(fù)及中低產(chǎn)田改造PPP項(xiàng)目”聯(lián)合潤(rùn)果在大田機(jī)械化、規(guī)?；a(chǎn)、農(nóng)業(yè)面源污染防治及智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)等方面取得多項(xiàng)成果。2018年6月，潤(rùn)果與京東集團(tuán)合作，落地全國首家“京東農(nóng)場(chǎng)”，合力打造從土壤到餐桌的稻米全程可追溯體系，其搭建的無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、智慧農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)構(gòu)建起全面的智慧農(nóng)業(yè)全程監(jiān)管體系，真正意義上實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物全過程的生態(tài)種植，做到了農(nóng)產(chǎn)品的安全可追溯，從源頭保障了餐桌安全。2019年，潤(rùn)果被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評(píng)為“全程機(jī)械化+綜合農(nóng)事”服務(wù)典型案例單位。

2019年開始，潤(rùn)果在全程機(jī)械化的基礎(chǔ)上，將信息化、大數(shù)據(jù)、人工智能融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，形成農(nóng)田管理智能化、農(nóng)機(jī)調(diào)度自動(dòng)化、倉儲(chǔ)烘干智能化、創(chuàng)建智慧農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)平臺(tái)，用科技的力量通過集約化經(jīng)營(yíng)節(jié)本增效，解決了種地難、效率低、利潤(rùn)低等問題。2020年，潤(rùn)果聯(lián)合幾個(gè)相關(guān)部門共建的5000畝智慧農(nóng)場(chǎng)，在無人農(nóng)機(jī)充分使用的情況下，打造出天地空一體化無人農(nóng)機(jī)示范農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)模式，完成了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)字農(nóng)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)。2022年小麥?zhǔn)崭罴荆瑵?rùn)果智慧農(nóng)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了無人收割、無人耕種、無人播種、無人施肥的全程機(jī)械化操作。

如今，在潤(rùn)果，一個(gè)人可以經(jīng)營(yíng)500畝土地。農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)和智能裝備及農(nóng)情現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到廣泛應(yīng)用。精準(zhǔn)、智能、自動(dòng)化的農(nóng)機(jī)作業(yè)和田間農(nóng)情監(jiān)測(cè)使農(nóng)機(jī)調(diào)度管理的效率和便利性顯著提高。

（二）效益增加

潤(rùn)果踐行智慧農(nóng)機(jī)+數(shù)字農(nóng)業(yè)模式最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在效益的增加。據(jù)潤(rùn)果提供的數(shù)據(jù)表明，數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的田間應(yīng)用相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)可以有效提高人均生產(chǎn)效率65%，降低農(nóng)藥使用量20%，降低化肥施用量10%，畝產(chǎn)增加10%。按照傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一人管理300畝水田，每畝農(nóng)藥投入180元，肥料投入200元，畝產(chǎn)1000斤，水稻1.3元一斤核算，與數(shù)字農(nóng)業(yè)的效益對(duì)比見表1：

1.降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。潤(rùn)果大田數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用能節(jié)約肥料10%，節(jié)約用藥20%，土地產(chǎn)出率畝產(chǎn)增加15%，降低了田間工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從原來的50畝/管理人員，提高勞動(dòng)效率至300畝/管理人員，為潤(rùn)果現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理模式的拓展奠定了基礎(chǔ)。

2.降低農(nóng)業(yè)面源污染。在農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)以及面源污染防控方面的技術(shù)示范及推廣應(yīng)用，使得基地稻麥農(nóng)田化肥施用量穩(wěn)定下降，同比氮用量可節(jié)約20-30%，磷肥用量可減少一半（稻季不施磷肥），畝節(jié)約化肥投入成本35元?；貦C(jī)械化作業(yè)水平不斷提高，新肥料新機(jī)械的覆蓋率大大提高。

3.增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。農(nóng)田地力逐步得到提升，稻麥產(chǎn)量穩(wěn)步增加。2020年水稻平均畝產(chǎn)1300斤，小麥平均畝產(chǎn)850斤，糧食總產(chǎn)比2019年同比增加15%。

4.提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。公司生產(chǎn)的大米成果申報(bào)“綠色食品”認(rèn)證，綠色大米終端價(jià)格13800元/噸（6.9元/斤）新增銷售預(yù)計(jì)約2600噸，銷售額為3588萬元，同比水稻（3800噸，出米率69%）銷售額988萬元，增幅近3.63倍，通過農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷一體化，實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)效益增長(zhǎng)近4倍。

（三）規(guī)劃方案、技術(shù)、管理模式創(chuàng)新

1.規(guī)劃方案創(chuàng)新。以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，形成了一套數(shù)字農(nóng)場(chǎng)規(guī)劃方案，將數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)和管理手段融入到農(nóng)場(chǎng)規(guī)劃中，指導(dǎo)農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)由傳統(tǒng)管理模式向數(shù)字管理模式提升。

2.技術(shù)創(chuàng)新。首次將自然地理信息系統(tǒng)融入到農(nóng)田管理全過程，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，自然地理信息系統(tǒng)作為貫穿數(shù)字農(nóng)業(yè)的主線，融入到水稻生產(chǎn)全過程，形成數(shù)字農(nóng)情、智能農(nóng)機(jī)調(diào)度、遙感測(cè)產(chǎn)等先進(jìn)的數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)

3.管理模式創(chuàng)新。農(nóng)機(jī)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字農(nóng)業(yè)的核心。將系統(tǒng)應(yīng)用于管理模式是數(shù)字農(nóng)業(yè)管理模式的創(chuàng)新。項(xiàng)目實(shí)施采用“3S”技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用多種多源遙感設(shè)備、智能監(jiān)控視頻設(shè)備和智能報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境和生長(zhǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用科學(xué)智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素遠(yuǎn)程控制設(shè)備，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)。水、肥、藥、糧自動(dòng)化管理，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。

三、“潤(rùn)果”智慧農(nóng)機(jī)數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的體系構(gòu)建

潤(rùn)果在全程機(jī)械化的基礎(chǔ)上，將信息化，大數(shù)據(jù)，人工智能融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，形成農(nóng)田管理智能化，農(nóng)機(jī)調(diào)度自動(dòng)化，倉儲(chǔ)烘干智能化，創(chuàng)建智慧農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)平臺(tái)，用科技的力量通過集約化經(jīng)營(yíng)，節(jié)本增效，解決種地難、效率低，利潤(rùn)低等問題。

（一）系統(tǒng)總體工藝

圍繞大田作物的標(biāo)準(zhǔn)化種植過程，潤(rùn)果打造大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化管理模式，針對(duì)大田農(nóng)業(yè)的主產(chǎn)糧食作物種植管理，提供基于數(shù)字化模型的分析能力，幫助種植過程準(zhǔn)確把握時(shí)間節(jié)點(diǎn)，精細(xì)控制農(nóng)時(shí)、農(nóng)藝，為農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)異常提供智能化決策輔助，擺脫依靠人工經(jīng)驗(yàn)和人為判斷的傳統(tǒng)工作模式。建立成體系、成系統(tǒng)的種植流程、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

信息化系統(tǒng)覆蓋農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)信息的采集、交換、共享、開發(fā)、服務(wù)等全過程，包括農(nóng)業(yè)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)規(guī)范，農(nóng)業(yè)應(yīng)用和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)務(wù)信息交換標(biāo)準(zhǔn)，信息協(xié)同交換標(biāo)準(zhǔn)，采集終端管理標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運(yùn)維規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，信息安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等。

（二）生產(chǎn)應(yīng)用情況

1.苗情災(zāi)情監(jiān)測(cè)管理。一是建設(shè)田間氣象站，采集、處理、存儲(chǔ)氣象溫度、氣象濕度、照度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量和太陽輻射等參數(shù)，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合其他無線、有線通信方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)組網(wǎng)和傳輸。二是建設(shè)田間高空瞭望系統(tǒng)，采用長(zhǎng)焦電動(dòng)變倍高清透霧日夜型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，并配合大口徑的非制冷熱成像攝像機(jī)，搭載360°全方位精密網(wǎng)絡(luò)重載云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的晝夜全天候視頻監(jiān)控。三是建設(shè)大田視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過在大田中布置高清攝像系統(tǒng)，定時(shí)采集作物、植物生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)和各類生物在自然狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)、病蟲害活動(dòng)的圖片（包括日光圖片和夜間的紅外圖片），進(jìn)行田間的遠(yuǎn)程連續(xù)定位攝像，并將采集的圖片自動(dòng)上傳到遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)，可對(duì)突發(fā)性異常事件的過程進(jìn)行及時(shí)監(jiān)視和記憶，實(shí)現(xiàn)植保監(jiān)測(cè)人員的遠(yuǎn)程物候觀測(cè)，用以提供及時(shí)高效的指揮和調(diào)度。

2.墑情與供水監(jiān)測(cè)管理。一是預(yù)埋土壤墑情傳感器，可檢測(cè)駐波疊加信號(hào)得到土壤含水量。裝備土壤水勢(shì)檢測(cè)傳感器，通過測(cè)量加熱前后的熱容量變化，測(cè)得土壤基質(zhì)勢(shì)的大小。二是配備便攜式土壤墑情傳感器，實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)，記錄組數(shù)，傳感器連接數(shù)量，經(jīng)度緯度等信息。三是安裝pH值傳感器，通過測(cè)量電極之間的電位差，來檢測(cè)溶液中的氫離子濃度，從而測(cè)得被測(cè)液體的pH值。四是安裝農(nóng)田灌溉水泵控制器，采用世界上先進(jìn)的微電腦技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，帶有數(shù)碼管顯示和鍵盤操作，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤濕度（水分），具有自動(dòng)灌溉控制功能、無線遠(yuǎn)程通信控制功能，可以控制電磁閥、水泵等設(shè)備，通過鍵盤（或計(jì)算機(jī)）可以設(shè)置土壤水分的臨界點(diǎn)（土壤濕度下限）、控制回差及灌溉時(shí)段，在灌溉時(shí)段內(nèi)，如果土壤水分低于臨界點(diǎn)，自動(dòng)打開電磁閥（或水泵），開始供水灌溉，當(dāng)土壤水分達(dá)到回差值時(shí)停止灌溉。

3.土壤肥力信息采集及可視化。一是裝備土壤電導(dǎo)率傳感器，通過傳感器采集土壤電導(dǎo)率，并可以實(shí)時(shí)地在地圖上顯示，用戶可以用手機(jī)或者電腦以列表、圖表的方式查看土壤電導(dǎo)率的信息，為用戶的農(nóng)事管理提供決策的支持。二是裝備土樣自動(dòng)化養(yǎng)分檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分檢測(cè)溶液量取、液體攪拌、土樣混合、試劑滴定的無人值守操作，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分檢測(cè)的全自動(dòng)操作。三是裝備土壤肥力建模與施肥推薦決策支持系統(tǒng)，基于土壤類型、干物質(zhì)、土壤養(yǎng)分等進(jìn)行土壤的分類、聚類研究，并依此構(gòu)建土樣采集點(diǎn)定位與優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)采樣。四是采樣點(diǎn)的土壤數(shù)據(jù)結(jié)合農(nóng)業(yè)高分遙感、農(nóng)業(yè)氣象、種質(zhì)資源、病蟲草害、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格等多尺度參數(shù)通過數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)來構(gòu)建土壤肥力數(shù)據(jù)知識(shí)模型。五是建設(shè)可視化互聯(lián)系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能獲取、處理和分析，建設(shè)區(qū)域內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過建立的數(shù)據(jù)分析挖掘模型，融合用戶實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)和信息的可視化呈現(xiàn)，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策過程，有效提高區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化程度、提高生產(chǎn)效率。

4.智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)。一是裝備農(nóng)機(jī)機(jī)載物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)終端，支持?jǐn)?shù)字化總線外接、無線數(shù)據(jù)通信、本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的實(shí)時(shí)定位，支持終端與后方平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息交互。二是裝備農(nóng)機(jī)具遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)裝置，圍繞農(nóng)機(jī)具的工作狀態(tài)檢測(cè)和數(shù)據(jù)通信來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品核心功能任務(wù)。三是建設(shè)農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程管理服務(wù)平臺(tái)，圍繞農(nóng)機(jī)的一般運(yùn)行、農(nóng)機(jī)的作業(yè)運(yùn)行，進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)、信息的管理和運(yùn)行服務(wù)。四是通過農(nóng)機(jī)使用運(yùn)行數(shù)據(jù)的持續(xù)獲取，提供面向農(nóng)機(jī)用戶的管理、服務(wù)功能。開發(fā)農(nóng)機(jī)駕駛員應(yīng)用APP，針對(duì)農(nóng)機(jī)駕駛員管理和使用，提供高效率，進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理手段。五是開發(fā)農(nóng)機(jī)機(jī)載顯示控制終端，集成了衛(wèi)星定位與導(dǎo)航、通訊功能，功能模塊集成了視頻圖像顯示、后臺(tái)信息交互。

5.遙感服務(wù)與管理系統(tǒng)。一是借助農(nóng)業(yè)遙感高分衛(wèi)星圖像、生物量、種植結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)管理。二是通過無人機(jī)上搭載熱紅外成像儀對(duì)地面進(jìn)行觀察，從而得到作物病害分布情況，其開發(fā)基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析軟件，將外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、無人機(jī)獲取的光譜數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)天地空一體監(jiān)測(cè)，開展項(xiàng)目研究區(qū)域土地情況分析、作物種植分布、作物種植類型的建模和預(yù)測(cè)等。

6.智能肥料控制系統(tǒng)。開發(fā)施肥變量控制系統(tǒng)，依托作業(yè)處方圖來進(jìn)行作業(yè)方案的控制。變量控制器同時(shí)需要配套機(jī)具控制組件，對(duì)農(nóng)藥、化肥的噴灑施用進(jìn)行有效的操控。同時(shí)，還需要配套北斗差分定位設(shè)備，提供精確的作業(yè)位置數(shù)據(jù)；機(jī)載顯示控制終端則負(fù)責(zé)導(dǎo)入作業(yè)處方圖，并進(jìn)行作業(yè)方案的可視化監(jiān)控操作。開發(fā)田間變量施肥處方圖軟件，以不同的空間單元為基準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)量數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)（土壤特性、病蟲草害、氣候等信息）的疊加分析為依據(jù)，建立作物生長(zhǎng)模型、作物專家系統(tǒng)，以高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)、環(huán)保為目的，因地制宜的為作物進(jìn)行精準(zhǔn)施肥。

7.智能烘干應(yīng)用系統(tǒng)。由配搭在烘干機(jī)控制器上的物聯(lián)網(wǎng)適配終端和部署在后端服務(wù)器上的遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)兩個(gè)模塊組成。該系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，通過物聯(lián)網(wǎng)適配終端獲取烘干機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并執(zhí)行相關(guān)的遠(yuǎn)程控制動(dòng)作。遠(yuǎn)程管理與控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)通過向用戶提供可視化的交互軟件，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)于烘干機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)管、遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)烘干機(jī)作業(yè)過程的全程智能化管理。

8.智慧收獲作業(yè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由三個(gè)組成部分構(gòu)成：基于大數(shù)據(jù)的產(chǎn)量分析軟件、作物長(zhǎng)勢(shì)分析軟件、收獲機(jī)機(jī)載測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)。其中，收獲機(jī)機(jī)載測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)由糧食流量傳感器、主控模塊、高精度定位模塊組成。通過監(jiān)測(cè)收獲機(jī)的作物流量，獲取實(shí)時(shí)的作物產(chǎn)量，同時(shí)結(jié)合高精度定位模塊提供的位置數(shù)據(jù)，將產(chǎn)量與位置相結(jié)合，形成數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

四、應(yīng)用中遇到的主要問題及應(yīng)對(duì)策略

（一）主要問題

發(fā)展智慧農(nóng)機(jī)數(shù)字農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)托管運(yùn)用中，存在的弊端主要包括以下幾點(diǎn)：

1.信息共享不及時(shí)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不成熟。智慧農(nóng)機(jī)的智能化、系統(tǒng)化管理主要依靠大數(shù)據(jù)平臺(tái)的統(tǒng)一監(jiān)管來實(shí)現(xiàn)。但目前信息技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于智慧農(nóng)機(jī)技術(shù)，導(dǎo)致信息化發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于智慧農(nóng)機(jī)技術(shù)升級(jí)，這種相互不匹配的發(fā)展現(xiàn)狀，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)力進(jìn)步受到阻礙。主要表現(xiàn)在：一是土地確權(quán)信息無法并網(wǎng)，信息平臺(tái)無法界定項(xiàng)目區(qū)域邊界。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，項(xiàng)目村與非項(xiàng)目村的界限難以區(qū)分。二是后臺(tái)作業(yè)軌跡、作業(yè)量雖然顯示完整，但無法準(zhǔn)確識(shí)別，容易導(dǎo)致監(jiān)管不足。三是農(nóng)機(jī)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)、掉線、無法連接網(wǎng)絡(luò)等情況，導(dǎo)致后臺(tái)運(yùn)行信息缺失。

2.基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)不到要求。從智能農(nóng)機(jī)的使用分布來看，智能農(nóng)機(jī)廣泛應(yīng)用于平原、盆地等地區(qū)，但受地形和基礎(chǔ)設(shè)施的影響，智能農(nóng)機(jī)在山區(qū)的使用率低。從實(shí)際操作來看，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田平整度不夠，與智能農(nóng)機(jī)配套的田間道路機(jī)械化程度低，排灌智能化程度低。

3.農(nóng)民購買智能農(nóng)機(jī)的積極性不高。一是智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)成本很高，投資大。二是智能農(nóng)機(jī)回本時(shí)間長(zhǎng)，農(nóng)戶購買意愿較低。

4.從業(yè)人員年齡老化，智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用端人才短缺。根據(jù)全國人大常委會(huì)執(zhí)法檢查組2020年10月10日向全國人大常委會(huì)提交的報(bào)告，2019年全國28所高校招收農(nóng)業(yè)研究生機(jī)械設(shè)備，其中，農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)研究生和本科生不足700人。農(nóng)機(jī)專業(yè)研究生與本科生招生人的比例只有0.1%。預(yù)計(jì)到2025年，我國將短缺44萬農(nóng)機(jī)化專業(yè)人才。從報(bào)告結(jié)果看，目前，智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用端人才短缺。如果沒有具備相關(guān)專業(yè)知識(shí)的從業(yè)人員來維持生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就很難保證智能農(nóng)機(jī)在數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用中得到很好的發(fā)展。

（二）應(yīng)對(duì)策略

1.完善農(nóng)業(yè)信息化綜合服務(wù)平臺(tái)。一是以農(nóng)業(yè)農(nóng)村為主導(dǎo)，整合土地確權(quán)、測(cè)土、社會(huì)服務(wù)等信息，實(shí)現(xiàn)資源共享。二是完善農(nóng)村信息網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“無盲區(qū)”，推進(jìn)農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，構(gòu)建完善的大數(shù)據(jù)應(yīng)用體系，提供各類數(shù)據(jù)信息服務(wù)。三是全面整合各項(xiàng)工作，有效解決農(nóng)業(yè)信息“碎片化”問題，形成農(nóng)業(yè)信息互聯(lián)互通，促進(jìn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)任務(wù)數(shù)據(jù)資源共享。四是整合智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)，發(fā)揮農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)資源中心優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)民提供生產(chǎn)托管、農(nóng)業(yè)植保、病蟲害防治、氣象等科學(xué)可靠服務(wù)。五是建設(shè)智慧農(nóng)機(jī)管理平臺(tái)，強(qiáng)化農(nóng)機(jī)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指揮調(diào)度體系，主要包括農(nóng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量鑒定、新技術(shù)推廣、農(nóng)機(jī)設(shè)備維修管理等，有效地為服務(wù)保障機(jī)構(gòu)和農(nóng)機(jī)經(jīng)營(yíng)者提供服務(wù)。六是通過政策與新型基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，加快發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)智能農(nóng)機(jī)。

2.出臺(tái)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好配套建設(shè)工作。一是盡快出臺(tái)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田宜機(jī)化（適宜智能農(nóng)機(jī)）建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。二是探索無人農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。三是搞好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保下田的機(jī)耕道路符合智能農(nóng)機(jī)的作業(yè)要求。

3.加大政策扶持力度，支持智慧農(nóng)機(jī)發(fā)展。一是通過農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼、成立農(nóng)機(jī)合作社等農(nóng)機(jī)社會(huì)服務(wù)主體，購買和使用智能農(nóng)機(jī)專項(xiàng)資金。二是對(duì)大中型拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、植保機(jī)等機(jī)械設(shè)備安裝北斗導(dǎo)航和智能監(jiān)控設(shè)備給予適當(dāng)?shù)恼哐a(bǔ)貼，提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械的信息化、智能化水平。三是通過政策補(bǔ)貼鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者以互聯(lián)網(wǎng)為載體開展預(yù)訂、訂購等電子商務(wù)服務(wù)，大力推廣農(nóng)機(jī)APP，第一時(shí)間為農(nóng)民提供農(nóng)機(jī)信息，有效辦理大型農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

4.開展產(chǎn)學(xué)研深入合作，培養(yǎng)一批專業(yè)人才。一是與科研院所開展產(chǎn)學(xué)研合作，探索用于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)及系統(tǒng)解決方案、防護(hù)技術(shù)、智能設(shè)施農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的新型植物和農(nóng)業(yè)裝備綜合土壤服務(wù)，形成一批科研成果。二是在人才培養(yǎng)方面，相關(guān)部門出臺(tái)相應(yīng)政策，盡快填補(bǔ)相關(guān)崗位空缺，加大對(duì)相關(guān)員工的培訓(xùn)力度，鼓勵(lì)員工積極學(xué)習(xí)農(nóng)機(jī)智能系統(tǒng)的操作方法，逐步了解農(nóng)機(jī)智能化的好處。三是采取措施吸引高端人才回流。

（作者單位：中國財(cái)政科學(xué)研究院）

責(zé)任編輯：宗宇翔