南京糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”項(xiàng)目建設(shè)情況與探索

張 俊，孔愛民，錢生越，陳福明

（1.南京市農(nóng)業(yè)裝備推廣中心，江蘇南京 210029；2.南京市高淳區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江蘇南京 211300；3.南京市高淳區(qū)陳福明谷物種植家庭農(nóng)場，江蘇南京 211300）

0 引言

“無人化農(nóng)場”是以數(shù)據(jù)和信息為基礎(chǔ)支撐，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、5G通信網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等信息化技術(shù)，通過遠(yuǎn)程綜合管理自動(dòng)化平臺(tái)分析與決策，指導(dǎo)無人化農(nóng)機(jī)裝備全自動(dòng)、全覆蓋、高質(zhì)量、高效率地完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。南京市聚力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程全面機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備智能化綠色化提升“兩大行動(dòng)”，加快農(nóng)機(jī)裝備轉(zhuǎn)型升級，積極探索糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)，取得了積極成效。

1 建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 基本建設(shè)情況

近年來，南京大力提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，全市農(nóng)作物耕種收機(jī)械化率超85%，2022年被評為全國率先基本實(shí)現(xiàn)主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化示范市。南京明確建設(shè)“都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強(qiáng)市”，其中“科技裝備強(qiáng)”是其重要內(nèi)涵之一。浦口區(qū)、六合區(qū)、江寧區(qū)、高淳區(qū)已分兩批先后獲省級立項(xiàng)，開展了省級農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程全面機(jī)械化示范縣建設(shè)，溧水區(qū)今年也積極申報(bào)了項(xiàng)目。省區(qū)市三級都高度重視示范縣建設(shè)，南京5個(gè)示范縣建設(shè)的投入資金達(dá)5000多萬元，建設(shè)內(nèi)容主要包括全程機(jī)械化、全面機(jī)械化、信息化智能化提升等6個(gè)方面內(nèi)容。

2021年，江蘇省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳印發(fā)《關(guān)于糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”和特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化示范基地（園區(qū)）建設(shè)指引》的通知，對糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提出了規(guī)范性的要求。南京市不斷加快“無人化農(nóng)場”建設(shè)，目前全市5個(gè)糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)已初具規(guī)模，2025年底前5個(gè)主要涉農(nóng)區(qū)將全部建成省級農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程全面機(jī)械化示范縣。建成以后將主要帶來兩個(gè)變化：一是“強(qiáng)者更強(qiáng)”，糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化實(shí)現(xiàn)提檔升級，無人化水平顯著提升；二是“補(bǔ)齊短板”，縣域內(nèi)規(guī)模特色主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)比如茶葉、蔬菜等將加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，著力解決特色農(nóng)業(yè)“無機(jī)可用”“無好機(jī)用”的難題。

在“無人化農(nóng)場”示范基地建設(shè)方面，一是先行先試。以六合區(qū)橫梁街道艾津農(nóng)業(yè)園為試點(diǎn)，啟動(dòng)糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)，該農(nóng)業(yè)園入選第一批省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化智能化典型基地，被江蘇省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳評為省級糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”。二是重點(diǎn)支持。將“無人化農(nóng)場”建設(shè)列入市級農(nóng)業(yè)機(jī)械化專項(xiàng)預(yù)算資金約束任務(wù)清單，對一般農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，市級財(cái)政補(bǔ)助比例達(dá)建設(shè)總投入的50%左右。三是示范推動(dòng)。今年南京市農(nóng)業(yè)裝備推廣中心聯(lián)合南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所、江蘇北斗農(nóng)機(jī)科技有限公司等成功申報(bào)立項(xiàng)江蘇省重大農(nóng)業(yè)科技裝備集成示范項(xiàng)目——稻麥輪作“無人化農(nóng)場”集成示范基地建設(shè)。省級財(cái)政支持、市級財(cái)政配套，項(xiàng)目總投資277.8萬元。通過項(xiàng)目建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)稻麥輪作耕、種、管、收的全程無人化、自動(dòng)化作業(yè)。并且開發(fā)一套基于數(shù)字處方的無人機(jī)變量噴藥追肥系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人收割機(jī)和無人運(yùn)糧車之間的協(xié)同，做到無人協(xié)同卸糧。在無人收割機(jī)上安裝自動(dòng)實(shí)時(shí)測產(chǎn)裝備，可以實(shí)現(xiàn)稻麥?zhǔn)斋@實(shí)時(shí)測產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)可視化無人作業(yè)農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、管理系統(tǒng)的構(gòu)建。

1.2 糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”示范基地建設(shè)

六合區(qū)橫梁街道的艾津農(nóng)業(yè)科技有限公司第一批獲評全省糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”稱號。自2015年在三友湖村流轉(zhuǎn)66.67 hm2土地作為社會(huì)化服務(wù)模式的“樣板田”，基地集中展示了水稻社會(huì)化服務(wù)全程產(chǎn)業(yè)鏈的信息化技術(shù)、服務(wù)模式及農(nóng)技裝備?；毓δ芊謪^(qū)明確，按功能分為綜合服務(wù)區(qū)、科技展示區(qū)和生產(chǎn)示范區(qū)。公司擁有糧食全程社會(huì)化服務(wù)農(nóng)機(jī)具等115臺(tái)/套，覆蓋糧食耕種防收四個(gè)環(huán)節(jié)，其中插秧機(jī)、無人機(jī)和收割機(jī)安裝了北斗系統(tǒng)，并納入農(nóng)機(jī)作業(yè)智慧管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。擁有直行輔助拖拉機(jī)、全自動(dòng)插秧機(jī)、無人植保機(jī)、全自動(dòng)收割機(jī)、電控烘干機(jī)，可以覆蓋水稻種植全部生產(chǎn)過程。育秧、田塊旋耕、機(jī)插秧、施肥、病蟲害防治、收割以及烘干高度實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝的有機(jī)融合。從2016年開始大面積試驗(yàn)示范無人植保機(jī)的機(jī)藝融合應(yīng)用技術(shù)，包括適用無人植保機(jī)的農(nóng)藥劑型、田間病害防治效果、無人機(jī)多功能試驗(yàn)示范（撒肥、播種）以及田間除草應(yīng)用技術(shù)等，不僅實(shí)現(xiàn)了無人植保機(jī)病蟲害的綠色高效防控，還開發(fā)了無人機(jī)撒肥、播種等技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)，使無人機(jī)植保機(jī)藝達(dá)到了高度融合。

浦口區(qū)湯泉農(nóng)場面積80 hm2，2022年開展糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”智能裝備示范項(xiàng)目建設(shè)，擁有無人駕駛收割機(jī)收割小麥、無人駕駛拖拉機(jī)旋耕作業(yè)秸稈還田、無人駕駛高地隙植保機(jī)、無人駕駛插秧機(jī)插秧、智能灌溉系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。無人駕駛植保機(jī)融合了農(nóng)芯南京智慧農(nóng)業(yè)研究院所研發(fā)的北斗導(dǎo)航、自動(dòng)控制等技術(shù)，能在無人駕駛的環(huán)境下精準(zhǔn)跟蹤路線，自動(dòng)調(diào)節(jié)方向與速度，遇到障礙會(huì)緊急避險(xiǎn)，噴桿還具備自動(dòng)升降與折疊功能。除了地面植保機(jī)，還有飛旋空中的植保無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)全程無人精準(zhǔn)噴灑工作，節(jié)約農(nóng)藥，減少藥害產(chǎn)生，降低人力成本。湯泉農(nóng)場的收割機(jī)、插秧機(jī)和拖拉機(jī)，將傳統(tǒng)機(jī)器改良成新型無人農(nóng)機(jī)，安裝了北斗高精度定位系統(tǒng)、行進(jìn)速度控制器等裝置，實(shí)現(xiàn)誤差小于2.5 cm的高精度作業(yè)。新型無人農(nóng)機(jī)的投用，提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率50%以上，節(jié)約水、肥、藥10%～15%。智能灌溉系統(tǒng)改變了以往傳統(tǒng)手動(dòng)灌溉控制閘門的舊形式，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地輕松控制供水與排水，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉60%，提高農(nóng)業(yè)灌溉管理水平與效率。目前，農(nóng)機(jī)裝備覆蓋耕、種、收、植保、烘干、秸稈處理六大環(huán)節(jié)，已實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化。糧食生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)裝備智能化、管理信息化、農(nóng)田“宜機(jī)化”、作業(yè)精準(zhǔn)化、機(jī)藝融合化，糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)模式逐步清晰。

江寧區(qū)楊長根家庭農(nóng)場，種植的農(nóng)田面積達(dá)到93.33 hm2。先后陸續(xù)購置的32臺(tái)套現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械，從育秧到耕種、施肥、植保，到最后的收割，全部都是機(jī)械化操作。2022年啟動(dòng)糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”示范基地建設(shè)，家庭農(nóng)場一次性投入180萬元，新購置了一批無人植保機(jī)、插秧機(jī)、收割機(jī)等設(shè)備，不僅自己用，還為周邊農(nóng)戶提供農(nóng)機(jī)服務(wù)，讓大家一起搭上“智慧農(nóng)業(yè)”的快車。示范基地內(nèi)采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3S、機(jī)器人和人工智能等軟硬件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“耕-種-管-收”的無人化農(nóng)場管理。通過手機(jī)電腦遠(yuǎn)程“種田”，施肥、除草、打藥、收割全程在線監(jiān)控。示范基地內(nèi)使用無人化機(jī)械進(jìn)行植保和耕種，減少了勞動(dòng)力資源的使用，各類新型農(nóng)機(jī)已經(jīng)普遍應(yīng)用到糧食生產(chǎn)的“耕、種、管、收”四個(gè)環(huán)節(jié)，極大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

高淳區(qū)禾田越光糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”核心區(qū)33.33 hm2，2018年投資近800萬元新建了一個(gè)育秧中心，配備了自動(dòng)化精量播種、工廠化育秧、肥水一體化噴灌、智能化管理等設(shè)施，通過統(tǒng)一優(yōu)良品種、統(tǒng)一分批播種、統(tǒng)一秧田管理，提高了種植效率，降低了種植成本，基本實(shí)現(xiàn)了水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。同時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的賦能下，能夠?qū)崟r(shí)了解育秧中心的土壤溫度、濕度情況，田間地頭的風(fēng)吹草動(dòng)“盡在掌中”。“無人化農(nóng)場”目前種植的全是油菜，去年秋天開始運(yùn)行，耕、種、管、收等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)無人化機(jī)械操作。率先使用無人機(jī)進(jìn)行病蟲害防治，購置無人駕駛插秧機(jī)、無人駕駛收割機(jī)、無人植保機(jī)等一批新技術(shù)新裝備。只需要?jiǎng)觿?dòng)手指，無人駕駛的收割機(jī)、拖拉機(jī)、插秧機(jī)就開始自動(dòng)作業(yè)，耕種管收主要環(huán)節(jié)無需人下田，使用無人駕駛農(nóng)機(jī)，可以徹底解放機(jī)手，一人可同時(shí)控制多臺(tái)農(nóng)機(jī)進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)效率也能提升20%以上，此外，通過精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航，可增加耕地利用率5%～10%。

2 糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)中遇到的問題

2.1 “無人化農(nóng)場”的政策資金扶持需要進(jìn)一步加強(qiáng)

一是目前我市糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)還處在探索、研發(fā)、示范階段，無人化農(nóng)場建設(shè)前期因技術(shù)瓶頸和規(guī)模應(yīng)用較小等因素，投入成本較高，政策性資金扶持還不能滿足農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的生產(chǎn)需求。二是糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)，需要吸引科研院所和尖端團(tuán)隊(duì)開展專項(xiàng)攻關(guān)。目前針對無人農(nóng)場領(lǐng)域相關(guān)科研專項(xiàng)需設(shè)立專項(xiàng)扶持政策，并分階段實(shí)施，應(yīng)盡可能加大推廣扶持力度。

2.2 “無人化農(nóng)機(jī)”的重要技術(shù)需進(jìn)一步突破

一是目前農(nóng)機(jī)主要還圍繞在研究北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛等技術(shù)上，農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)產(chǎn)品缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的量產(chǎn)產(chǎn)品，基本都是采取對現(xiàn)有農(nóng)機(jī)進(jìn)行無人化改造的方式；二是插秧機(jī)和植保機(jī)械的無人化改造技術(shù)相對應(yīng)用較為廣泛，但在拖拉機(jī)和收割機(jī)上應(yīng)用還存在無人化改造瓶頸；三是農(nóng)機(jī)無人化僅側(cè)重于自動(dòng)導(dǎo)航駕駛功能的改造，缺乏農(nóng)機(jī)在作業(yè)過程中的信息感知與智能化控制的相互協(xié)調(diào)融合，如耕深檢測控制、漏播漏種監(jiān)測、割臺(tái)和喂入量控制、倒伏檢測、多機(jī)協(xié)同作業(yè)等，還不能完全實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量的最大化。

2.3 無人化作業(yè)的“宜機(jī)化”建設(shè)需進(jìn)一步提升

第一，雖然我市高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)已基本滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)需求，但尚在建設(shè)初期，部分設(shè)施建設(shè)還存在一些問題，如丘陵地塊規(guī)模與長寬設(shè)置、出入機(jī)庫和農(nóng)田坡道、過田埂等不利于無人化農(nóng)機(jī)作業(yè)；第二，農(nóng)機(jī)庫房建設(shè)比較困難，農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體絕大部分農(nóng)機(jī)面臨“住房難”問題，機(jī)庫田間轉(zhuǎn)移作業(yè)布局不合理，不利于自動(dòng)出入庫；第三，基礎(chǔ)通信設(shè)施、道路感知標(biāo)識(shí)、智能傳感器等信息化基建較為滯后，無人化作業(yè)前須對作業(yè)田塊打點(diǎn)標(biāo)記，不同農(nóng)機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)共享程度低，作業(yè)效率降低。

2.4 “無人化農(nóng)場”的管控運(yùn)營需進(jìn)一步優(yōu)化

一是“無人化農(nóng)場”是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要不斷探索完善改進(jìn)，目前缺乏政策和法規(guī)的配套，如無人化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)、無人化農(nóng)機(jī)使用的安全法規(guī)等；二是隨著“無人化農(nóng)場”的推廣應(yīng)用和技術(shù)成熟，將促使傳統(tǒng)農(nóng)民向利用高科技手段的“新農(nóng)人”轉(zhuǎn)變，需要探索適度規(guī)模經(jīng)營和新型職業(yè)農(nóng)民培養(yǎng)的新機(jī)制；三是未來面向無人化農(nóng)場的社會(huì)化服務(wù)組織，需建立一套規(guī)范完善的產(chǎn)品售后服務(wù)、培訓(xùn)新型服務(wù)體系。

3 推進(jìn)糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”建設(shè)的幾點(diǎn)建議

3.1 加強(qiáng)政策引導(dǎo)和扶持，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)

進(jìn)一步加快布局規(guī)劃，細(xì)化建設(shè)規(guī)模、建設(shè)內(nèi)容、推進(jìn)期限、投入預(yù)算及效益分析。農(nóng)業(yè)農(nóng)村主管部門需要因地制宜合理編制相關(guān)的規(guī)劃，針對技術(shù)研發(fā)、推廣、應(yīng)用過程中的問題和技術(shù)路線做好頂層設(shè)計(jì)，在發(fā)展方向、重點(diǎn)領(lǐng)域、發(fā)展模式及推進(jìn)路徑，合理布局應(yīng)用示范糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”項(xiàng)目。在當(dāng)前技術(shù)和商業(yè)化程度還不成熟的情況下，應(yīng)積極構(gòu)建無人化農(nóng)場產(chǎn)、學(xué)、研、用創(chuàng)新機(jī)制，組織專家學(xué)者領(lǐng)銜科研人才隊(duì)伍，組建由農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體、農(nóng)機(jī)企業(yè)、科研院所構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)協(xié)同推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)。通過政府構(gòu)建政策支持環(huán)境，為資金、技術(shù)和人才等資源提供保障，促進(jìn)“無人化農(nóng)場”產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

3.2 加大應(yīng)用示范推廣力度，規(guī)范出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

加快推動(dòng)糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”系統(tǒng)規(guī)范化發(fā)展，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對農(nóng)機(jī)裝備智能化轉(zhuǎn)型升級的引領(lǐng)帶動(dòng)作用。在先行先試階段可以根據(jù)國內(nèi)外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展現(xiàn)狀，建立適合我國未來發(fā)展的無人農(nóng)場國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，以促進(jìn)我國“無人化農(nóng)場”的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。及時(shí)、充分總結(jié)示范推廣的經(jīng)驗(yàn)和成效，以行業(yè)應(yīng)用層面為落腳點(diǎn)，在無人化農(nóng)場建設(shè)、無人化農(nóng)機(jī)性能、操作管控技術(shù)、安全生產(chǎn)作業(yè)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田改造、配套設(shè)施布局、通信導(dǎo)航功能、數(shù)據(jù)信息接口、農(nóng)情監(jiān)測能力等領(lǐng)域，建立完善相關(guān)規(guī)程、制度。

3.3 加速新型農(nóng)機(jī)人才培養(yǎng)，完善新裝備服務(wù)體系

吸引和培養(yǎng)“無人化農(nóng)場”相關(guān)的高端人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，創(chuàng)新培育“新農(nóng)人”隊(duì)伍，探索完善糧食生產(chǎn)“無人化農(nóng)場”社會(huì)化服務(wù)體系，應(yīng)對無人化生產(chǎn)帶來的革命性變革。推動(dòng)協(xié)同協(xié)作，建立由農(nóng)機(jī)服務(wù)主體和智能農(nóng)機(jī)企業(yè)構(gòu)成的優(yōu)勢聯(lián)合體，充分發(fā)揮研發(fā)企業(yè)的維修和培訓(xùn)優(yōu)勢，并通過作業(yè)服務(wù)，形成研發(fā)迭代正反饋。推動(dòng)市區(qū)聯(lián)動(dòng)，引導(dǎo)建立區(qū)域性農(nóng)機(jī)服務(wù)中心，充分發(fā)揮資源集聚效應(yīng)，培育農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)品牌。積極探索“全程機(jī)械化+綜合農(nóng)事”服務(wù)新模式，培育優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，提供綜合農(nóng)事“一站式”服務(wù)。

3.4 加快推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，充分發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研合作的優(yōu)勢

以“機(jī)器換人”為主要特征的無人化農(nóng)場，需要精準(zhǔn)、穩(wěn)定和可靠的技術(shù)支撐?！盁o人化農(nóng)場”建設(shè)需要加快對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)和無人智能農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)的攻關(guān)。利用高等院校、科研院所和科技公司的科研優(yōu)勢，加快研發(fā)適應(yīng)不同地域、不同地形、不同種養(yǎng)方式的無人化農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)及裝備，并建立研發(fā)基地、試驗(yàn)基地。進(jìn)一步完善和改進(jìn)各類農(nóng)機(jī)裝備和智慧管理平臺(tái)，提高智能裝備的作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，提高機(jī)手作業(yè)水平。加大新裝備新技術(shù)的示范推廣宣傳力度，建設(shè)具有南京特色、全省領(lǐng)先的“無人化農(nóng)場”。