在禾豐種業(yè)的生態(tài)無人農(nóng)場里，植保無人機(jī)、高地隙地面植保車組成了地空一體植?！皯?zhàn)隊(duì)”。
日益成熟的無人駕駛、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)會給農(nóng)業(yè)帶來什么樣的改變？大膽探索、先行先試的生態(tài)無人農(nóng)場經(jīng)過幾年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)迭代和突破？
炎炎夏日，記者再次走進(jìn)位于山東省淄博市朱臺鎮(zhèn)禾豐種業(yè)的國內(nèi)首家生態(tài)無人農(nóng)場，看到在山東理工大學(xué)生態(tài)無人農(nóng)場研究院的多學(xué)科協(xié)作攻關(guān)下，一個(gè)更智慧、更綠色、技術(shù)更成熟的生態(tài)無人農(nóng)場樣板呈現(xiàn)眼前。
農(nóng)場主坐在云端指揮中心里輕松操控，無人駕駛的各類農(nóng)機(jī)就能在田間行走自如，實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化自動作業(yè)，這一充滿科技魅力的未來農(nóng)業(yè)愿景，正逐步落地成為現(xiàn)實(shí)。
無人農(nóng)機(jī)群協(xié)同作業(yè)
耕種管收環(huán)節(jié)全覆蓋
今年麥?zhǔn)諘r(shí)節(jié)，一場別開生面的農(nóng)機(jī)秀在禾豐種業(yè)的田間精彩上演。形態(tài)各異的拖拉機(jī)、植保機(jī)、收割機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等競相上場秀出“十八般武藝”，而它們的共同特征就是無人駕駛。這些讓與會者倍感振奮的前沿科技，正是山東理工大學(xué)教授蘭玉彬領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)深耕多年、不斷技術(shù)升級和突破的最新成果。
記者在現(xiàn)場看到，3臺不同馬力的無人駕駛拖拉機(jī)組成一個(gè)編隊(duì)，它們共享同一條作業(yè)路徑，在旋耕作業(yè)后緊接著進(jìn)行播種作業(yè)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同。同時(shí)，無人駕駛拖拉機(jī)的智能化程度更進(jìn)一步，人工智能技術(shù)搭配超聲波、毫米波雷達(dá)，可以自動完成前進(jìn)檔、后退檔的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)有效避障。
植保無人機(jī)是現(xiàn)場展示的重頭戲，由山東理工大學(xué)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的高地隙植保無人機(jī)、臭氧水功能植保無人機(jī)、防漂移植保無人機(jī)、電解水生態(tài)植保無人車、赤眼蜂撒施植保無人機(jī)等組成了可適應(yīng)不同作業(yè)場景的地空一體植保“戰(zhàn)隊(duì)”。
不同功能的植保無人機(jī)可以說是各個(gè)“身懷絕技”。多功能植保無人機(jī)身兼赤眼蜂丸投放和噴藥多種功能；高地隙植保機(jī)器人自帶傳感器，可以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測量、傾斜補(bǔ)償和高精度的路徑跟蹤；變量噴施機(jī)器人搭載四級不同流速的噴頭，可以針對不同病蟲害等級進(jìn)行變量作業(yè)。
“農(nóng)場建設(shè)初期，無人化改裝的拖拉機(jī)只能實(shí)現(xiàn)直線輔助行駛，調(diào)頭并行作業(yè)還需要人為干預(yù)?！鄙綎|理工大學(xué)教授張彥斐告訴記者，如今生態(tài)無人農(nóng)場已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無人農(nóng)機(jī)群協(xié)同作業(yè)，并且做到小麥玉米耕種管收環(huán)節(jié)無人作業(yè)全覆蓋。
天空地立體化信息感知
“云端大腦”智能決策
智能化無人農(nóng)機(jī)作業(yè)的實(shí)現(xiàn)，背后離不開諸多“黑科技”的支撐。記者了解到，生態(tài)無人農(nóng)場集成融合了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空技術(shù)、無人駕駛、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等眾多高新技術(shù)。
位于農(nóng)場中央指揮中心的云端管控平臺，是整個(gè)無人農(nóng)場的智慧“大腦”。它不光能發(fā)出指令遙控指揮無人農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程作業(yè)，還能實(shí)現(xiàn)智能管理、智能決策、智能監(jiān)測。為“云端大腦”提供決策參考的，則是覆蓋農(nóng)場的天空地一體化信息監(jiān)測系統(tǒng)。
張彥斐介紹說，遙感無人機(jī)、遙感衛(wèi)星、視頻傳感器、氣象傳感器、墑情傳感器等共同組成了農(nóng)情信息監(jiān)測系統(tǒng)。這些監(jiān)測設(shè)備可以對氣象、墑情、蟲情、苗情等信息全方位精準(zhǔn)感知，包括出苗率、葉綠素、水肥、倒伏情況等這些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，通過5G傳送到云平臺，可以實(shí)現(xiàn)蟲情預(yù)警、長勢分析和種植指導(dǎo)，并形成相應(yīng)的作業(yè)“處方圖”。由數(shù)字驅(qū)動水肥一體化平移噴灌機(jī)、植保無人機(jī)、施肥機(jī)器人等再根據(jù)“處方圖”完成精準(zhǔn)作業(yè)。
綠色、循環(huán)是生態(tài)無人農(nóng)場的又一大亮點(diǎn)。在農(nóng)場路邊種有蛇床花、矢車菊、金葉接骨木等功能性植物，它們可以涵養(yǎng)天敵昆蟲；農(nóng)場用生物防控?zé)粽T殺害蟲、赤眼蜂“以蟲治蟲”等綠色防控手段，大大減少農(nóng)藥的使用；采用水肥一體化噴施系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減肥節(jié)水，生態(tài)沃土耕作模式保護(hù)土壤。
禾豐種業(yè)科技股份有限公司董事長朱俊科介紹說，農(nóng)場以種業(yè)發(fā)展為核心和基礎(chǔ)，發(fā)展牛羊養(yǎng)殖。養(yǎng)牛場的養(yǎng)殖尾水和收集的雨水經(jīng)過處理后養(yǎng)魚，養(yǎng)魚后的水經(jīng)過分離，含有魚糞和食物殘?jiān)乃€田，干凈的水通過殺菌、增氧再循環(huán)進(jìn)入養(yǎng)魚池，整個(gè)過程只需要補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，極大減少了地下水的開采。一個(gè)包含智慧大田、智慧牧場、智慧漁場、智慧種子加工車間等，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)零廢棄、零排放、零污染的高標(biāo)準(zhǔn)智慧化生態(tài)循環(huán)無人農(nóng)場已初見雛形。
破解誰來種地難題
一人管千畝地成為可能
近年來，國內(nèi)一些高?？蒲性核c農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門、現(xiàn)代農(nóng)機(jī)企業(yè)深度合作，因地制宜建立起形式多樣的無人農(nóng)場，在江蘇、山東、河北、黑龍江、吉林、廣東等地都開啟了無人農(nóng)場的實(shí)踐。無人化作業(yè)的探索，有望為破解“誰來種地、怎樣種好地”難題貢獻(xiàn)解決良方。
生態(tài)無人農(nóng)場不僅革新和重塑了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)效率和精準(zhǔn)化程度，直接帶來的效益也是顯而易見的。記者了解到，在多種高新農(nóng)業(yè)科技的有力支撐下，禾豐種業(yè)生態(tài)無人農(nóng)場實(shí)現(xiàn)減少農(nóng)藥、化肥和水使用30%以上，人工成本降低50%以上，耕種管收平均作業(yè)效率提高20%以上，綜合經(jīng)濟(jì)效益提高30%。2020年禾豐生態(tài)無人農(nóng)場冬小麥以畝產(chǎn)856.9公斤位列全國榜首，刷新了全國單產(chǎn)紀(jì)錄。
近幾年，生態(tài)無人農(nóng)場也在不斷探索推廣落地和拓展應(yīng)用場景。2020年12月，全國最大黑土地特色生態(tài)無人農(nóng)場落戶吉林陳家店；2021年2月，生態(tài)無人農(nóng)場——中以智慧果園啟動建設(shè)；2021年4月，南京農(nóng)高區(qū)蜻蜓生態(tài)無人農(nóng)場啟動建設(shè)，一期落地實(shí)施400畝。
全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心首席專家王鳳樂表示，生態(tài)無人農(nóng)場從小區(qū)示范展示成功走向區(qū)域性推廣應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益，已經(jīng)成為智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)性落地實(shí)施的典型示范?！盁o人農(nóng)場模式代表了農(nóng)業(yè)的未來，借助無人化、少人化、智能化作業(yè)解決未來‘誰來種地’問題不是夢想，在把農(nóng)民從繁重勞動解放出來的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、集約化、規(guī)?；透咝Щ?，生態(tài)無人農(nóng)場發(fā)展大有可為?！?
記者了解到，2023年6月，中國農(nóng)村合作經(jīng)濟(jì)管理學(xué)會生態(tài)無人農(nóng)場專業(yè)委員會在山東理工大學(xué)成立，將多家科研院所、高校、企業(yè)資源融合在一起，共同推進(jìn)生態(tài)無人農(nóng)場建設(shè)，探索可學(xué)、可借鑒、可推廣的案例和解決方案。
“我們的目標(biāo)是讓三四個(gè)人種一萬畝地，或一人種一千畝地成為可能?！碧m玉彬表示，生態(tài)無人農(nóng)場技術(shù)模式是對農(nóng)業(yè)未來的大膽嘗試與探索，在解決農(nóng)業(yè)勞動力短缺問題、作業(yè)提效、作物增產(chǎn)、土地高效利用和生態(tài)保護(hù)方面都有重要意義?！拔覀兘酉聛硪龅氖沁M(jìn)一步積累熟化技術(shù)，進(jìn)一步打造可復(fù)制、易推廣的生態(tài)無人農(nóng)場模式?！?
