推進(jìn)廣東無人農(nóng)場建設(shè)模式探討

廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心

□ 郭明亮 姚俊豪

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的新業(yè)態(tài)，是進(jìn)一步解放生產(chǎn)力、激發(fā)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的內(nèi)生動力。當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入了以機(jī)械化為主導(dǎo)的新階段，智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)已經(jīng)成為推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。在建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)程中，無人農(nóng)場作為其主要表現(xiàn)形式和重要手段，成為建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)的重要途徑。

一、無人化農(nóng)場涉及的關(guān)鍵技術(shù)

所謂無人農(nóng)場，即人不進(jìn)入農(nóng)場，采用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)對農(nóng)場設(shè)施、農(nóng)業(yè)機(jī)械和裝備等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，或通過智能裝備及機(jī)器人自主決策、自主作業(yè)，完成農(nóng)場生產(chǎn)、決策和管理等任務(wù)，是一種全過程、全天候、全空間的無人化生產(chǎn)作業(yè)模式。以水稻生產(chǎn)為例，在耕整地、種植、田間管理、收獲等全部環(huán)節(jié)，采用全程無人化、智能化、機(jī)械化作業(yè)，可大大提高工作效率，減少勞動力投入。無人化農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)包括：自動駕駛、空間數(shù)字化及圖像處理、智能噴灑、智能播撒、智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等技術(shù)。

1.自動駕駛技術(shù)。基于智能感知系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)與作業(yè)效果閉環(huán)系統(tǒng)等模塊協(xié)同工作，通過智能感知系統(tǒng)，可獲取應(yīng)用場景的信息化數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)設(shè)備提供場景認(rèn)知能力；通過全自主、強(qiáng)實時、多維度的智能決策系統(tǒng)，協(xié)助設(shè)備在作業(yè)過程中進(jìn)行最優(yōu)作業(yè)決策；輔以響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)、自適應(yīng)能力高的智能控制系統(tǒng)，保障設(shè)備作業(yè)的精度和效果，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)作業(yè)效果全閉環(huán)，保障設(shè)備安全高效地完成農(nóng)田作業(yè)任務(wù)。

2.空間數(shù)字化及圖像處理技術(shù)?；诠鈱W(xué)、圖像處理等相關(guān)技術(shù)，形成全時域多維度數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、全場景數(shù)字化技術(shù)以及強(qiáng)信息自動獲取技術(shù)，實現(xiàn)對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化處理，使得終端設(shè)備能夠?qū)崟r提供作業(yè)所需要的高精度地圖、三維地形信息和處方圖信息；通過將空間數(shù)字化及圖像處理技術(shù)集成于具備邊緣端空間數(shù)字化獲取與處理能力的終端設(shè)備上，提高設(shè)備作業(yè)效率，保障設(shè)備作業(yè)安全。

3.智能噴灑、播撒技術(shù)。利用收集的作業(yè)數(shù)據(jù)與生成的處方圖數(shù)據(jù)，同時利用空氣動力學(xué)仿真、流體仿真等技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)動態(tài)霧化，使作業(yè)設(shè)備能有效利用風(fēng)場分布，實現(xiàn)作業(yè)過程中精準(zhǔn)流量控制，提高作業(yè)效率。智能播撒技術(shù)關(guān)鍵在實現(xiàn)快速、高效的動態(tài)播撒和精確的下料量控制，同時運用顆粒分布仿真、離心播撒、螺旋傳輸?shù)燃夹g(shù)，提升設(shè)備播撒作業(yè)過程中顆粒分布的均勻性。

4.智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)技術(shù)。具備監(jiān)控作物全生命周期功能，基于AI 管理技術(shù)，系統(tǒng)可通過自我迭代和評估修正，形成農(nóng)業(yè)知識圖譜，構(gòu)建作物異常診斷模型，實現(xiàn)作物異常情況的量化診斷與自動預(yù)警，輔助用戶進(jìn)行農(nóng)事決策；同時通過數(shù)字農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施等，匹配作物生長的關(guān)鍵指標(biāo)，自主分析農(nóng)作物全生長周期的生長需求，精準(zhǔn)管理農(nóng)事生產(chǎn)規(guī)劃與執(zhí)行，實現(xiàn)農(nóng)場生產(chǎn)力與盈利能力的提升。

二、廣東無人農(nóng)場發(fā)展模式

2012 年以來，中央一號文先后提出，要加快發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)。廣東省先行先試，提出在“十四五”期間要打造10 個智慧農(nóng)場/無人農(nóng)場。近年來，廣東在智慧農(nóng)業(yè)和無人農(nóng)場建設(shè)中取得了突出成效，廣州、佛山、茂名、清遠(yuǎn)和肇慶等地相繼開展了無人農(nóng)場建設(shè)，探索出了一條可復(fù)制推廣、適用于廣東優(yōu)質(zhì)稻適度規(guī)模生產(chǎn)的“無人農(nóng)場”建設(shè)模式。

1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)“無人農(nóng)場”模式。2020 年，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊基于自主研發(fā)的智能農(nóng)機(jī)及北斗農(nóng)機(jī)導(dǎo)航作業(yè)系統(tǒng)，集成無人農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)和無人駕駛拖拉機(jī)、直播機(jī)、噴藥機(jī)和收獲機(jī)等智能農(nóng)機(jī)，建設(shè)了水稻“無人農(nóng)場”，實現(xiàn)了耕種管收生產(chǎn)環(huán)節(jié)全覆蓋、機(jī)庫田間轉(zhuǎn)移作業(yè)全自動、自動避障異況停車保安全、作物生產(chǎn)過程實時全監(jiān)控、智能決策精準(zhǔn)作業(yè)。在廣東增城和河源市東源縣分別建成了“水稻旱直播模式”和“水直播模式”全程無人化生產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示，2021 年前者早稻種植的優(yōu)質(zhì)絲苗米19 香產(chǎn)量達(dá)到662.29kg/畝，2022 年后者種植的青香優(yōu)19 香產(chǎn)量達(dá)到561.61kg/畝。

2.嶺南地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻適度規(guī)模生產(chǎn)“無人農(nóng)場”模式。廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心與廣州極飛科技股份有限公在黃埔區(qū)開展了“無人農(nóng)場全程智能農(nóng)機(jī)技術(shù)示范推廣”項目建設(shè)，該無人農(nóng)場以優(yōu)質(zhì)稻為載體，集成智能農(nóng)機(jī)、數(shù)字化管理以及高產(chǎn)高效種植等農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)，通過研究機(jī)械作業(yè)、農(nóng)藝模式及相對應(yīng)的生產(chǎn)成本分析，實現(xiàn)了耕種管收各生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)自動獲取、智能決策、精準(zhǔn)執(zhí)行等。通過農(nóng)業(yè)無人飛機(jī)、遙感無人飛機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)等技術(shù)疊加，在水田布置水位計、相機(jī)，實時掌握田間氣象數(shù)據(jù)和土壤溫濕度等信息；將遙感無人飛機(jī)實拍的高精度地圖數(shù)據(jù)和水田數(shù)據(jù)相結(jié)合，可隨時在手機(jī)上感知、掌握農(nóng)場數(shù)據(jù)，其300 畝水稻實現(xiàn)了耕、種、管、收等全生命周期的“無人化”生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，2022 年該農(nóng)場全年平均產(chǎn)量提高了20%（500kg/畝），降低全年直接生產(chǎn)成本25% （320 元/畝），通過提升產(chǎn)品質(zhì)量和輕簡標(biāo)準(zhǔn)化田間管理，提高了水稻生產(chǎn)效益，在建設(shè)適用于廣東地區(qū)無人農(nóng)場模式上先行一步。

三、工作建議

1.推動智能農(nóng)機(jī)“產(chǎn)學(xué)研推用”融合發(fā)展。通過不斷試驗示范，引領(lǐng)推動一批智能農(nóng)機(jī)如農(nóng)業(yè)無人機(jī)、遙感無人機(jī)、無人車、自駕儀等產(chǎn)品實現(xiàn)關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，信息化系統(tǒng)如智慧農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)完成CPU、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等國產(chǎn)軟硬件平臺的兼容適配，構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)生態(tài)閉環(huán)，促進(jìn)水稻種植管理模式轉(zhuǎn)變，滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展新要求，促進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備轉(zhuǎn)型升級。

2.加大扶持力度。頂層設(shè)計先行推進(jìn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)。支持大中型農(nóng)機(jī)加裝自動駕駛和北斗導(dǎo)航，將智能農(nóng)機(jī)納入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼范圍；開展“無人農(nóng)場”建設(shè)試點獎補(bǔ)，多渠道注入資金，吸納社會化資金注入 “無人化農(nóng)場”建設(shè)；完善智能農(nóng)機(jī)管理，如相關(guān)牌證、年審和保險等，保障智能農(nóng)機(jī)安全使用。

3.完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。進(jìn)一步推動高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，加快農(nóng)田“宜機(jī)化”改造，提高耕地集成連片化水平；加快推進(jìn)鄉(xiāng)村5G 基站建設(shè)，加強(qiáng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為推動“無人農(nóng)場”規(guī)模化建設(shè)提供良好基礎(chǔ)；打通各智能化農(nóng)機(jī)企業(yè)終端通信協(xié)議和數(shù)據(jù)接口等，促進(jìn)各種智能農(nóng)機(jī)互聯(lián)互通，推動智能農(nóng)機(jī)行業(yè)健康有序發(fā)展。

4.強(qiáng)化人才隊伍建設(shè)。聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游多方力量培養(yǎng)人才，尤其是提升農(nóng)機(jī)化管理、農(nóng)機(jī)推廣系統(tǒng)人才隊伍素質(zhì)，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)合作社帶頭人、農(nóng)機(jī)手、維修保養(yǎng)技術(shù)人員等終端人才的培訓(xùn)工作；開展農(nóng)業(yè)無人機(jī)、智能插秧機(jī)、無人駕駛收割機(jī)等大比武、大競賽活動，以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供更多更好的農(nóng)機(jī)化人才支撐。