○廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 郭明亮 姚俊豪

作為農(nóng)業(yè)大國，中國人口眾多、人均耕地面積少等問題，通過技術(shù)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低成本，無人農(nóng)場優(yōu)勢明顯。無人農(nóng)場是指在人不進(jìn)入農(nóng)場的情況下，采用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息科技技術(shù)對農(nóng)場設(shè)施、農(nóng)機(jī)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，包含耕整地、種植、田間管理、收獲等環(huán)節(jié)，采用全程無人化、智能化、機(jī)械化作業(yè)可以大大提高工作效率，減少勞動力的投入。

一、廣東無人農(nóng)場發(fā)展現(xiàn)狀

自2012 年以來，中央一號文件先后提出要加快發(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)中取得了比較突出的成效，廣州、佛山、茂名、清遠(yuǎn)和肇慶等地都相繼開展了無人農(nóng)場建設(shè)，探索出了一條可復(fù)制推廣的適用于廣東優(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。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文院士團(tuán)隊(duì)在2020 年基于自主研發(fā)的智能農(nóng)機(jī)及基于北斗的農(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)了全國第一個水稻“無人農(nóng)場”，實(shí)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(shí)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農(nóng)場，2021 年水稻旱直播模式無人農(nóng)場種植的絲苗米19 香水稻產(chǎn)量達(dá)到662.29kg/畝，2022 年水稻水直播模式無人農(nóng)場種植的青香優(yōu)19 香水稻產(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)的“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(xiàng)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)高效種植農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)等，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(shí)現(xiàn)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(jì)、相機(jī)，實(shí)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(shí)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)，該農(nóng)場的300 畝水稻實(shí)現(xiàn)了耕、種、管、收等全生命周期的“無人化”生產(chǎn)。2022 年，該農(nóng)場全年平均產(chǎn)量提高20%（500kg/畝），全年直接生產(chǎn)成本降低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，形成了適用于廣東地區(qū)的無人農(nóng)場建設(shè)模式。

二、無人化農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)

無人化農(nóng)場關(guān)鍵技術(shù)包含自動駕駛、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)?；谥悄芨兄到y(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)等部分的協(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(shí)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、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(shí)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(shí)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；并通過將空間數(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)備的作業(yè)效率，保障設(shè)備作業(yè)安全。

3.智能噴灑、播撒技術(shù)。智能噴灑技術(shù)是利用收集的作業(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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地動態(tài)霧化，使作業(yè)設(shè)備能有效利用風(fēng)場分布，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程中的精準(zhǔn)流量控制，提高作業(yè)效率。智能播撒技術(shù)關(guān)鍵在實(shí)現(xiàn)快速、高效的動態(tài)播撒和精確的下料量控制，同時運(yùn)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)控作物全生命周期的功能，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(shí)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(shí)現(xiàn)農(nóng)場生產(chǎn)力與盈利能力的提升。

三、建議

1.推動智能農(nóng)機(jī)“產(chǎn)學(xué)研推用”融合發(fā)展。通過不斷地試驗(yàn)和示范，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(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，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)展新的要求和不斷涌現(xiàn)的新需求，促進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備的轉(zhuǎn)型升級。

2.加大扶持力度。頂層設(shè)計(jì)謀劃推進(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(diǎn)獎補(bǔ)，多渠道注入資金，吸納社會化資金注入建設(shè)“無人化農(nóng)場”；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)。推動高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，加快開展農(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)?；ㄔO(shè)提供良好基礎(chǔ)。打通各智能化生產(chǎn)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(duì)伍建設(shè)。聯(lián)合多方力量培養(yǎng)智能農(nóng)機(jī)技能人才，開展農(nóng)機(jī)管理、推廣系統(tǒng)人才隊(duì)伍智能農(nóng)機(jī)知識和素質(zhì)提升工作，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)人員等智能農(nóng)機(jī)使用人才的培訓(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)，建設(shè)一批智能農(nóng)機(jī)裝備與技術(shù)人才，為智能農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供更多更好的農(nóng)機(jī)人才支撐。