2019-06-24 11:49:54 王騰飛
六月小麥覆隴黃，沃野千疇滾金浪。田間不見農(nóng)人影，但見農(nóng)機(jī)騖自忙。
農(nóng)場主坐在指控中心里喝著茶，輕點屏幕發(fā)出指令，田間的農(nóng)機(jī)就按照規(guī)劃路線自動整地、播種、施肥、打藥、收割……這一充滿科技感的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化作業(yè)場景，也許很快就會變?yōu)楝F(xiàn)實。
6月11日，在山東省淄博市臨淄區(qū)朱臺鎮(zhèn)禾豐種業(yè)生態(tài)無人農(nóng)場的麥田里，多臺無人駕駛的拖拉機(jī)、小麥?zhǔn)斋@機(jī)、播種施肥一體機(jī)、植保無人機(jī)、秸稈粉碎滅茬混土還田機(jī)等農(nóng)機(jī)裝備上演了一場 “大練兵”，集中展示了最新的農(nóng)機(jī)無人駕駛技術(shù)成果，不僅讓與會者大飽眼福、倍感振奮，也讓大家看到了農(nóng)業(yè)的未來。
無人農(nóng)機(jī)秀出十八般武藝
這個由山東理工大學(xué)與淄博禾豐種業(yè)公司合作共建的生態(tài)無人農(nóng)場，經(jīng)歷了兩年多的籌備，于今年3月正式開工建設(shè)，集合了山東理工大學(xué)農(nóng)機(jī)、交通、機(jī)械、計算機(jī)、電氣、資環(huán)學(xué)院相關(guān)重點學(xué)科技術(shù)骨干組成50多人的跨學(xué)科大團(tuán)隊。短短3個月，在小麥、玉米種植關(guān)鍵生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的無人化作業(yè)上取得了可喜進(jìn)展。
當(dāng)日上午，這些技術(shù)成果進(jìn)行了集中演示，無人農(nóng)機(jī)競相上場秀出十八般武藝。
率先起飛的三架遙感無人機(jī)是生態(tài)無人農(nóng)場的 “眼睛”，可獲取作物的全方位信息。大疆精靈4rtk具有厘米級定位精度，可以為地面作業(yè)農(nóng)機(jī)和植保無人機(jī)提供精準(zhǔn)作業(yè)地圖；搭載長光禹辰自主研發(fā)MS600多光譜相機(jī)的無人機(jī)可獲取小麥多光譜數(shù)據(jù)，為小麥品種識別、產(chǎn)量估算和病情監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；山東理工大學(xué)自主研發(fā)的可見光遙感無人機(jī)可同時實現(xiàn)視頻、飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)的實時回傳，獲取農(nóng)場作物現(xiàn)狀視頻和影像數(shù)據(jù)。
輕裝上陣的由淄博市農(nóng)機(jī)研究所研發(fā)的小型植保機(jī)器人輕巧靈活，能在田間自由穿梭。另一款地面智能噴霧植保機(jī)器人能完全實現(xiàn)無人駕駛，自動規(guī)劃路線，地頭自動轉(zhuǎn)彎掉頭，可同時噴灑農(nóng)藥和葉面肥。
山東理工大學(xué)自主研發(fā)的無人駕駛高地隙植保機(jī)，能根據(jù)當(dāng)前位置自動尋找作業(yè)路徑，直線導(dǎo)航誤差小于5厘米。極飛P30植保無人機(jī)可以一鍵起飛、一鍵返航、一控多機(jī)、全自主飛行。這些智能化的無人植保機(jī)械均可以實現(xiàn)人藥分離。
引人注目的東方紅1104-C無人駕駛拖拉機(jī)和玉米條帶耕精密播種機(jī)，雖是“重量級選手”但行走自如，可以實現(xiàn)直線行駛作業(yè)、地頭自動調(diào)頭及自動避障，同時還可以實現(xiàn)掛接農(nóng)機(jī)具的自動升降，整個作業(yè)過程均是無人化操控。
此外，由山東理工大學(xué)與北京合眾思壯科技股份公司共同開發(fā)的智能化小麥?zhǔn)斋@機(jī)，不僅實現(xiàn)了田間直線作業(yè)的無人操控，還能有效減少漏收，降低收獲損失。
無人駕駛農(nóng)機(jī)能夠極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高作業(yè)精準(zhǔn)度，將給農(nóng)業(yè)生態(tài)帶來翻天覆地的變化。
生態(tài)無人農(nóng)場團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、法國歐洲科學(xué)院蘭玉彬院士表示，這次演示的無人駕駛技術(shù)屬于國內(nèi)領(lǐng)先，涉及耕種管收全過程，采用天、空、地一體化技術(shù)進(jìn)行全方位信息采集和處理，已經(jīng)實現(xiàn)了云端農(nóng)田的邊界設(shè)置、耕作路線規(guī)劃等，實現(xiàn)農(nóng)機(jī)直行、轉(zhuǎn)向、倒車等控制，完成了農(nóng)田里全無人駕駛的第一步。
云平臺為無人農(nóng)場提供智慧大腦
這么多的農(nóng)機(jī)能在無人駕駛的情況下自由奔走田間，背后離不開物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)的支撐。
位于農(nóng)場中央的指揮控制中心和云平臺監(jiān)控系統(tǒng)，可以說是無人農(nóng)場的“大腦”，可對農(nóng)場進(jìn)行整體調(diào)控，監(jiān)控農(nóng)場內(nèi)作物生長環(huán)境、土壤狀態(tài)以及所有機(jī)具的作業(yè)狀態(tài)，并進(jìn)行智能實時調(diào)控。
山東理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院教授王志強(qiáng)介紹，物聯(lián)網(wǎng)云平臺系統(tǒng)的智能農(nóng)機(jī)監(jiān)控信息化平臺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)無人農(nóng)機(jī)的農(nóng)機(jī)監(jiān)控、作業(yè)監(jiān)控、路徑規(guī)劃、歷史軌跡、指揮調(diào)度、統(tǒng)計分析和設(shè)備預(yù)警等功能。
無人農(nóng)機(jī)采用北斗GPS系統(tǒng)+姿態(tài)傳感器實時獲取自身的高精度定位信息，并采用4G\5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至云平臺。結(jié)合GIS系統(tǒng)，操作人員可以在辦公室里對農(nóng)機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)操控，真正實現(xiàn)農(nóng)機(jī)的無人應(yīng)用，這會讓一個人管理上千畝田地成為可能。
“屏幕上綠色的路線是無人農(nóng)機(jī)作業(yè)的軌跡，藍(lán)色的路線是人工駕駛農(nóng)機(jī)作業(yè)的軌跡，我們可以清楚地看到，無人農(nóng)機(jī)作業(yè)比人工操作更加精確。”王志強(qiáng)說。
云平臺還有一個重要組成部分是農(nóng)情平臺。筆者看到，在農(nóng)場的不同角落，分布著一個個藍(lán)色的小箱子，它們是土壤墑情檢測器，可以測量不同深度土壤的濕度、溫度、pH值等信息，另外還有無人值守、超低功耗的智能檢測氣象站，可以實時監(jiān)測農(nóng)田空氣溫度、濕度、降雨量、風(fēng)速等信息。
衛(wèi)星遙感監(jiān)測、無人機(jī)遙感監(jiān)測和地面監(jiān)測采集的農(nóng)情信息上傳到云平臺后，進(jìn)行存儲匯總分析，結(jié)合后臺的農(nóng)資管理數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、植物生長數(shù)據(jù)等，將形成無人農(nóng)場的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)。這樣就可以科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，判斷何時該播種，何時該施肥，并更加精準(zhǔn)地進(jìn)行灌溉、施肥和用藥，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動的“數(shù)字化農(nóng)場”。
打造可復(fù)制的生態(tài)無人農(nóng)場樣板
據(jù)了解，無人農(nóng)場國內(nèi)并非獨此一家，2018年江蘇興化市就啟動我國首個無人農(nóng)場建設(shè)，并開展了首輪農(nóng)業(yè)全過程無人作業(yè)試驗。而禾豐生態(tài)無人農(nóng)場更可貴的是，跟綠色生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合起來。
經(jīng)過指點，筆者發(fā)現(xiàn)，在麥田的兩邊種植有金葉接骨木、矢車菊、蛇床草等植物，這些植物可以涵養(yǎng)天敵，給害蟲天敵一個棲息地，從而減少害蟲對農(nóng)作物的危害。同時農(nóng)場里還采用殺蟲燈、赤眼蜂防治玉米螟等綠色防控手段來減少農(nóng)藥施用，采用水肥一體化噴施系統(tǒng)實現(xiàn)減肥節(jié)水，采用生態(tài)沃土技術(shù)來保護(hù)土壤，盡可能地保護(hù)農(nóng)場生態(tài)平衡。
麥田的旁邊，大片的紫色苜蓿正值花開，煞是好看。禾豐種業(yè)董事長朱俊科介紹說，通過玉米和苜蓿間作種植，苜蓿可以固氮給玉米提供養(yǎng)分，同時也可以和玉米一起作青貯飼料，這樣既減少了飼料成本，解決了秸稈處理難題，又提高了肉的品質(zhì)和口感。
在農(nóng)場的養(yǎng)牛車間，通過生物菌發(fā)酵技術(shù)處理牛糞，既減少了污染和異味，又能實現(xiàn)糞便還田，以肥養(yǎng)地。牛的尿液富含氮，經(jīng)過生物菌技術(shù)處理后可以生成球藻，共生養(yǎng)藕，再經(jīng)過養(yǎng)魚凈化過的水，既可以澆地，又可以當(dāng)做牲畜的飲用水，一個立體種養(yǎng)、閉合式生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的雛形已經(jīng)清晰可見。
“生態(tài)無人農(nóng)場融合了生物防控、綠色植保、無人機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等眾多高新技術(shù)，是重大高新技術(shù)集成應(yīng)用、研發(fā)與模式創(chuàng)新的結(jié)合體。生態(tài)無人農(nóng)場是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)變革的第一步，這個領(lǐng)域的競爭才剛剛開始。”山東理工大學(xué)教授張彥斐告訴筆者，目前團(tuán)隊正在設(shè)計一種自走式除草機(jī)器人，進(jìn)一步探索無人農(nóng)機(jī)技術(shù)。
“我們要做的，是打造一個精準(zhǔn)化種植、智能決策、可視化管理和智能化操控的樣板，構(gòu)建可復(fù)制、易推廣的綠色生態(tài)、高效環(huán)保的循環(huán)生態(tài)無人農(nóng)場新模式，同時計劃將生態(tài)無人農(nóng)場面積由 500畝擴(kuò)大到1000畝。”蘭玉彬院士表示，今后將重點以提升農(nóng)機(jī)無人操作為主要方向，對于不規(guī)則地塊，著重研究如何優(yōu)化作業(yè)路徑、如何高效可靠地實現(xiàn)自主轉(zhuǎn)彎、如何實現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)具的自適應(yīng)工作，進(jìn)一步優(yōu)化性能，構(gòu)建多機(jī)械、多機(jī)種協(xié)同作業(yè)的工作模式，最大化地解放雙手，為解決“誰來種地”問題提供強(qiáng)有力的科技支撐。
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