糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣與探索

邱玲玲，王曉林

（1 平湖市農(nóng)產(chǎn)品展銷配送有限公司；2 平湖市農(nóng)民合作經(jīng)濟(jì)組織服務(wù)中心：314200，浙江嘉興）

1 技術(shù)推廣背景

糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣體現(xiàn)了當(dāng)前農(nóng)機(jī)化、智能化、數(shù)字化合力助推現(xiàn)代糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，為糧食產(chǎn)業(yè)量身定制“智慧+精細(xì)”的技術(shù)支持及解決方案，能有效解決農(nóng)業(yè)管理部門、農(nóng)業(yè)主體在日常糧食全程生產(chǎn)中服務(wù)質(zhì)量監(jiān)督、作業(yè)面積核查、過程管理、安全生產(chǎn)監(jiān)管等一系列實(shí)際問題，建立的數(shù)據(jù)模型為全市糧食生產(chǎn)提供了有效的數(shù)據(jù)支撐和寶貴經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)可有效解決農(nóng)機(jī)駕駛操作人員短缺、勞動(dòng)強(qiáng)度大、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)難等問題，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效作業(yè)。該技術(shù)由智能農(nóng)機(jī)、北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)、浙農(nóng)服管理系統(tǒng)等部分組成，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)資采購(gòu)使用、農(nóng)機(jī)位置信息、農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)、生產(chǎn)過程管理、糧食安全生產(chǎn)等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、上傳、存儲(chǔ)和分析。該技術(shù)不僅能極大提升農(nóng)業(yè)管理部門、農(nóng)民專業(yè)合作社的農(nóng)機(jī)化、智能化、數(shù)字化水平，提高工作效率，降低管理成本，而且促進(jìn)糧食生產(chǎn)管理模式改革創(chuàng)新，能最大限度地為財(cái)政補(bǔ)助資金的兌付提供真實(shí)有效的依據(jù)。該技術(shù)的推廣和應(yīng)用能加快全市糧食產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有力促進(jìn)農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展。

2 技術(shù)推廣內(nèi)容

智能農(nóng)機(jī)主要為集成應(yīng)用衛(wèi)星定位、自動(dòng)化控制、作業(yè)導(dǎo)航等技術(shù)的先進(jìn)農(nóng)機(jī)，是糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣的硬件基礎(chǔ)。北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)具有作業(yè)統(tǒng)計(jì)總攬、作業(yè)任務(wù)統(tǒng)計(jì)、作業(yè)農(nóng)機(jī)統(tǒng)計(jì)、作業(yè)耕作圖顯示、作業(yè)監(jiān)控等功能，極大減輕了管理壓力，是糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣的軟件支持。浙農(nóng)服管理系統(tǒng)圍繞生產(chǎn)服務(wù)、供銷服務(wù)、信用服務(wù)、政策服務(wù)、行業(yè)監(jiān)管等核心任務(wù)，綜合集成生產(chǎn)管理、農(nóng)技指導(dǎo)、市場(chǎng)流通、農(nóng)資監(jiān)管、農(nóng)廢回收、品牌管理、金融助農(nóng)、財(cái)政支農(nóng)等8 大業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)的產(chǎn)、供、銷提供全周期服務(wù)，一站式解決農(nóng)民種什么、怎么種、賣給誰、找資金、辦保險(xiǎn)等問題，是糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣的拓展保障。

2021 年平湖市實(shí)施區(qū)范圍為全市應(yīng)用該技術(shù)的種糧大戶、家庭農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)民專業(yè)合作社；核心區(qū)為平湖市稻米產(chǎn)業(yè)農(nóng)合聯(lián)（平湖市碩禾糧油有限公司），流轉(zhuǎn)土地面積為2 667 hm2。該技術(shù)的應(yīng)用可提升糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理水平，提高作業(yè)質(zhì)量，降低管理成本，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，同時(shí)有助于管理部門的數(shù)據(jù)核實(shí)和生產(chǎn)指導(dǎo)，最終推動(dòng)本地優(yōu)質(zhì)大米生產(chǎn)可控可管理化，讓本地人吃上放心本地米。

3 技術(shù)推廣目標(biāo)

（1）開展糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣，提高作業(yè)質(zhì)量，降低管理成本，全市糧食生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，讓本地人吃上放心本地米。

（2）應(yīng)用該技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)資采購(gòu)使用、農(nóng)機(jī)位置信息、農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)、生產(chǎn)過程管理、糧食安全生產(chǎn)等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、上傳、存儲(chǔ)和分析，提升農(nóng)業(yè)管理部門、農(nóng)民專業(yè)合作社的農(nóng)機(jī)化、智能化、數(shù)字化水平，提高工作效率，降低管理成本。

（3）推廣應(yīng)用無人拖拉機(jī)、無人插秧機(jī)、農(nóng)用植保無人機(jī)等智能設(shè)備60 臺(tái)套、北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)200 套和金服在線管理系統(tǒng)1 套，服務(wù)全市糧食面積達(dá)1 萬hm2，核心區(qū)管理面積達(dá)2 667 hm2，生產(chǎn)效率提升10%，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，節(jié)本增收300 萬元。

4 技術(shù)推廣措施

4.1 組建領(lǐng)導(dǎo)小組

組織專業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)專家組成項(xiàng)目實(shí)施執(zhí)行小組、項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)指導(dǎo)小組。成立了以多名縣級(jí)高級(jí)工程師和高級(jí)農(nóng)藝師等為主要成員的實(shí)施執(zhí)行小組；技術(shù)實(shí)施指導(dǎo)小組主要由專業(yè)技術(shù)人員、軟件開發(fā)員、運(yùn)營(yíng)主體組成，突出技術(shù)指導(dǎo)和總結(jié)。

4.2 制訂實(shí)施方案

重視實(shí)施方案制訂的重要性，把它作為工作的第一步，從思想認(rèn)知上予以重視。由于涉及兩個(gè)系統(tǒng)和智能農(nóng)機(jī)，因此在業(yè)務(wù)培訓(xùn)的同時(shí)加強(qiáng)對(duì)應(yīng)用主體的關(guān)注，最終落腳點(diǎn)在于農(nóng)民專業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)和種糧大戶。實(shí)施過程中的反饋數(shù)據(jù)也將促進(jìn)技術(shù)的提升。實(shí)施方案對(duì)人員分工、機(jī)械調(diào)試、技術(shù)培訓(xùn)、資料收集、數(shù)據(jù)分析等各個(gè)環(huán)節(jié)都作了詳細(xì)論證和周密安排，確保人人出力、層層把關(guān)。

4.3 明確責(zé)任分工

為了調(diào)動(dòng)每個(gè)人員的積極性，保證技術(shù)推廣實(shí)施的順利完成，對(duì)參加人員作了明確分工，分清職責(zé)。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)方案編制、組織協(xié)調(diào)，技術(shù)人員負(fù)責(zé)技術(shù)培訓(xùn)、機(jī)械調(diào)試、巡回技術(shù)指導(dǎo)、資料收集整理和起草課題總結(jié)。技術(shù)人員要充分了解糧食生產(chǎn)各環(huán)節(jié)和要求，確保糧食生產(chǎn)有序開展。由于職責(zé)明確，調(diào)動(dòng)了每個(gè)人員的積極性，發(fā)揮了每個(gè)人的智慧，確保實(shí)施進(jìn)展順利。

4.4 重視培訓(xùn)演示

組織合作社代表和專業(yè)技術(shù)人員先后開展軟件應(yīng)用培訓(xùn)，組織全市各鎮(zhèn)街道農(nóng)合聯(lián)會(huì)員和種植養(yǎng)殖大戶等農(nóng)業(yè)主要經(jīng)營(yíng)主體共計(jì)600 余人參與“浙農(nóng)服”應(yīng)用操作培訓(xùn)8 場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)參訓(xùn)人員聽得懂、會(huì)使用。技術(shù)推廣期間，多次組織規(guī)模種植戶和項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組成員赴無錫、常州、紹興等地考察新裝備和新技術(shù)，篩選出適合平湖本地水稻品種和土質(zhì)的機(jī)械設(shè)備，確保新技術(shù)、新設(shè)備得到快速應(yīng)用。2021 年6 月14 日，在新埭鎮(zhèn)召開農(nóng)用無人機(jī)施肥、播種、植保作業(yè)演示，36人參加；6 月30 日召開水稻機(jī)械化種植與側(cè)深施肥作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，集中展示了無人拖拉機(jī)、無人插秧機(jī)作業(yè)，42 人參加，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上就無人拖拉機(jī)、無人插秧機(jī)技術(shù)要求和操作注意事項(xiàng)進(jìn)行普及和宣傳；11 月28 日，開展了無人開溝機(jī)演示，開溝效率較高、效果明顯。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新、軟件的不斷迭代，糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)日漸成熟且被農(nóng)戶認(rèn)同。

4.5 宣傳帶動(dòng)影響

技術(shù)人員結(jié)合繼續(xù)教育培訓(xùn)會(huì)、考察會(huì)、觀摩會(huì)和研討會(huì)，與所在的農(nóng)民專業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)、軟件開發(fā)公司開展技術(shù)討論，不斷開展經(jīng)驗(yàn)分析與總結(jié)。通過電視臺(tái)、報(bào)紙和公眾號(hào)宣傳糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)及其既省工又省肥的效果，定點(diǎn)向更多的農(nóng)戶示范推廣。

5 技術(shù)推廣概況

平湖市自糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣以來，多次組織培訓(xùn)和考察，投入資金237 942 元。按照計(jì)劃，穩(wěn)步推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施。截至2021 年底，全市擁有無人拖拉機(jī)、無人插秧機(jī)、農(nóng)用植保無人機(jī)等智能設(shè)備227 臺(tái)套，全年作業(yè)面積為4.3 萬hm2次，服務(wù)面積達(dá)1.075 萬hm2；安裝北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)473 套（其中大中型拖拉機(jī)322 套、高速插秧機(jī)132 套、聯(lián)合收割機(jī)19 套），全年作業(yè)面積為5.183 萬hm2次，服務(wù)面積達(dá)4.727 萬hm2；推廣應(yīng)用浙農(nóng)服管理系統(tǒng)1 套，服務(wù)全市糧食種植農(nóng)戶。

5.1 智能農(nóng)機(jī)

在技術(shù)推廣中，智能農(nóng)機(jī)集成應(yīng)用衛(wèi)星定位、自動(dòng)化控制、作業(yè)導(dǎo)航等技術(shù)，控制終端接收衛(wèi)星信號(hào)和差分信號(hào)，利用RTK(載波相位差分)技術(shù)，為運(yùn)行和作業(yè)提供基本位置信息，達(dá)到厘米級(jí)的定位精度，結(jié)合自適的人工智能算法，無需每次都進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，支持轉(zhuǎn)彎后自動(dòng)校準(zhǔn)功能，一次作業(yè)即可生成作業(yè)田塊基礎(chǔ)信息，為后續(xù)作業(yè)節(jié)省時(shí)間。截至目前，全市擁有無人拖拉機(jī)4 臺(tái)，作業(yè)面積達(dá)103 hm2次；無人插秧機(jī)2 臺(tái)，作業(yè)面積達(dá)88 hm2次；無人植保機(jī)221 臺(tái)，作業(yè)面積達(dá)4.281萬hm2次，其中水稻作業(yè)面積達(dá)2.741 萬hm2次。

5.2 北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)

北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)主要由農(nóng)機(jī)（平湖市現(xiàn)安裝于大中型拖拉機(jī)、高速插秧機(jī)）車載高精度定位測(cè)畝一體機(jī)、高清攝像頭、農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)、手機(jī)微信管理平臺(tái)、短信平臺(tái)五部分軟硬件組成，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)位置信息、機(jī)械狀態(tài)和作業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和上傳。將北斗信息終端裝備于農(nóng)業(yè)機(jī)械，通過系統(tǒng)平臺(tái)為機(jī)械化插秧、秸稈還田等農(nóng)機(jī)作業(yè)提供作業(yè)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化處理、統(tǒng)計(jì)分析、精細(xì)化管理等服務(wù)，為農(nóng)機(jī)作業(yè)管理工作提供一套科學(xué)公正、行之有效的解決方案。北斗高精度農(nóng)機(jī)管家系統(tǒng)主要集合以下功能。

（1）將農(nóng)機(jī)定位終端裝配于農(nóng)機(jī)上，通過定位終端與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立連接，實(shí)時(shí)獲取農(nóng)機(jī)準(zhǔn)確位置，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)定位跟蹤。通過串聯(lián)農(nóng)機(jī)位置信息點(diǎn)形成歷史軌跡，真實(shí)反映農(nóng)機(jī)行駛和作業(yè)路線，準(zhǔn)確掌握農(nóng)機(jī)作業(yè)過程。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)視選定農(nóng)機(jī)的作業(yè)數(shù)據(jù)，包括農(nóng)機(jī)終端的在線狀態(tài)、作業(yè)深度、作業(yè)質(zhì)量、實(shí)時(shí)面積等。通過影像圖片展示，第一時(shí)間了解農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況及作業(yè)質(zhì)量情況。通過柱狀圖實(shí)時(shí)展示農(nóng)機(jī)作業(yè)面積完成情況，管理人員能準(zhǔn)確掌握工作任務(wù)進(jìn)度。

（3）結(jié)合地理信息系統(tǒng)高清影像圖，以地塊方式統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積，已完成作業(yè)地塊涂色顯示，不同作業(yè)類型采用不同顏色顯示，作業(yè)完成區(qū)域一目了然。系統(tǒng)提供多維度多角度的統(tǒng)計(jì)分析方式，可按農(nóng)機(jī)個(gè)體、農(nóng)機(jī)合作組織、鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃、作業(yè)類型、深度范圍等方式進(jìn)行農(nóng)機(jī)作業(yè)統(tǒng)計(jì)，并開展進(jìn)度分析、對(duì)比分析和效率分析，對(duì)于資源的優(yōu)化及合理分配提供有效的決策依據(jù)。系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出地塊區(qū)域并在高清影像圖上標(biāo)記作業(yè)面積，核查人員可以調(diào)取對(duì)應(yīng)地塊上的農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)影像圖庫(kù)，通過影像圖片和作業(yè)路徑變化曲線，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量。圖像和面積統(tǒng)計(jì)相結(jié)合，不僅提高了作業(yè)面積、質(zhì)量核查可靠性，而且大大提高核查進(jìn)度，節(jié)省了作業(yè)面積、質(zhì)量核查的大量人力、物力投入。農(nóng)機(jī)合作組織可以通過平臺(tái)軟件，向指定農(nóng)機(jī)發(fā)送調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)引導(dǎo)。農(nóng)機(jī)手通過短信平臺(tái)，及時(shí)獲取調(diào)度信息、快速響應(yīng)調(diào)度任務(wù)。

5.3 浙農(nóng)服管理系統(tǒng)

浙農(nóng)服管理系統(tǒng)是涵蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品供銷、信用惠農(nóng)“三位一體”的數(shù)字化為農(nóng)服務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用，自2019年開發(fā)以來，經(jīng)過三次迭代提升，功能不斷完善，用戶快速增長(zhǎng)。截至目前，平湖市平臺(tái)用戶達(dá)到1 136 戶，農(nóng)合聯(lián)會(huì)員達(dá)到478 戶。生產(chǎn)服務(wù)方面，平臺(tái)進(jìn)駐農(nóng)資店77 家，銷售農(nóng)資種類達(dá)10 637 種，服務(wù)次數(shù)為221 952 次，交易總額為5 126 萬元(其中農(nóng)藥零差價(jià)銷售額1 011 萬元，可為農(nóng)戶節(jié)省成本101.1 萬元)；供銷服務(wù)方面，撮合訂單數(shù)為2 012 筆，交易總額為3 018 萬元；信用服務(wù)方面，資金互助會(huì)累計(jì)發(fā)放貸款435 筆，累計(jì)發(fā)放資金6 595.5 萬元，有效解決了糧食生產(chǎn)資金困難問題，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)，為管理部門決策提供依據(jù)。

6 技術(shù)推廣效益分析

糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣實(shí)施以來，服務(wù)范圍覆蓋全市糧食種植農(nóng)戶，生產(chǎn)監(jiān)管、安全監(jiān)測(cè)、防災(zāi)抗災(zāi)能力得到顯著提升，機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率提升30%以上，節(jié)約生產(chǎn)成本，明顯降低勞動(dòng)強(qiáng)度，為大規(guī)模化糧食生產(chǎn)提供支持。

（1）經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)，可方便了解和管理全市種糧情況，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、上傳及時(shí)，智能農(nóng)機(jī)安排調(diào)度方便。應(yīng)用智能無人插秧機(jī)插秧和無人拖拉機(jī)耕地，每臺(tái)可減少1 個(gè)操作人員，以每天作業(yè)2 hm2計(jì)算，減少人工成本75 元/（hm2·次），191.3 hm2次作業(yè)量可減少用工支出1.435 萬元。應(yīng)用植保無人機(jī)飛防作業(yè)可減少農(nóng)藥使用量14%左右，減少農(nóng)藥成本45 元/（hm2·次），減少人工成本52.5 元/（hm2·次），而且大大提高了防治速度，贏得了寶貴的防病治蟲時(shí)間，4.281 萬hm2次作業(yè)量可減少農(nóng)藥和人工成本支出417.4 萬元。

（2）生態(tài)效益。經(jīng)統(tǒng)計(jì)核實(shí)，植保無人機(jī)飛防作業(yè)可減少使用農(nóng)藥14%左右，減少稻田水對(duì)水環(huán)境的污染，利于生態(tài)環(huán)境改善。

（3）社會(huì)效益。項(xiàng)目實(shí)施以來共計(jì)培訓(xùn)超700 人次，隨著科技進(jìn)步和數(shù)字化管理水平提高，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益成為體面的工作，不再受人歧視，越來越多的年輕人正逐步加入到糧食生產(chǎn)中去，也為今后科技種糧積蓄更大的能量。

7 技術(shù)推廣體會(huì)

糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)推廣在提升農(nóng)機(jī)自動(dòng)化、智能化水平的同時(shí)，有效解決農(nóng)機(jī)駕駛操作人員短缺、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，還可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效作業(yè)。應(yīng)用衛(wèi)星定位、地理信息、遙感、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，需要建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)、采集信息、建模分析，然后作出決策。目前，平湖市糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)主要應(yīng)用在無人拖拉機(jī)、無人插秧機(jī)、植保無人機(jī)等的耕、種、管等環(huán)節(jié)，同時(shí)植保無人機(jī)飛防作業(yè)領(lǐng)域已從水稻擴(kuò)展到蔬菜、林果等多個(gè)產(chǎn)業(yè)，無人拖拉機(jī)開溝也有嘗試，效果顯著。同時(shí)，糧食生產(chǎn)全程智慧數(shù)字化管理技術(shù)應(yīng)用需提前做好路徑規(guī)劃，確保作業(yè)區(qū)域信號(hào)覆蓋。作業(yè)區(qū)域應(yīng)阻止非作業(yè)人員進(jìn)入，作業(yè)過程中注意人員安全，植保無人機(jī)、拖拉機(jī)操作人員還需持證上崗。