科技驅動農墾邁向智慧農場

張瑩瑩

“藏糧于地，藏糧于技”是衡量現代化農業進步的標志。現代化農業的發展，離不開機械化和科技的支撐。

10月26日下午，“2018中國國際農業機械展覽會”分論壇“精準農業與智能農機論壇”在武漢國際會議中心召開。該論壇旨在破解農業規模化種植者在農業模式升級、農場建設中的焦點問題。

智能農機裝備先進技術與趨勢

上海交通大學教授劉成良在會上介紹了世界農業大國美國、德國、日本、荷蘭、以色列的農機智能化發展戰略，其發展戰略分別是：以精準農業為戰略的美國，具備裝備制造業和IT技術世界領先的工業基礎，其核心技術特征是精確、自動化、用戶界面友好、網絡化;以農業4.0為主要戰略的德國，具備重型裝備制造業行業領先的工業基礎，其核心技術特征是CPS、M2M和IOT;以技術增值型農業為戰略的日本，具備輕重型農機裝備并重，農業機器人行業領先的工業基礎，其核心技術特征是農業信息化，智慧農業和人機界面合作;以農業國際化為戰略的荷蘭，具備設施農業及裝備世界領先的工業基礎，其核心技術特征是技術創新型的農業與工業相結合;以創意農業為戰略的以色列，具備精益、集約型農業及農機裝備領先的工業基礎，其核心技術特征是沙漠農業中的滴灌技術。

劉成良介紹說，我國則是以全程全面農業機械化為愿景，以人工智能2.0為工業基礎，向機械化、信息化兩化融合的智能農機系統方向發展。

劉成良表示，智能農機系統是指農機（復雜農機）+智能（感知+決策+控制）+系統（大數據+云平臺+物聯網）。具體而言，在向農機智能化發展過程中，存在一些共性關鍵技術，分別是數字化設計技術、智能感知技術、農機智能控制技術和大數據、云平臺、物聯網技術。未來農戶可以通過購買智能農機系統，實現自己已有農機的智能化。

但是，目前我國在農機智能化的研究開發方面存在基礎薄、條件差的問題。相比之下，美國幾家大的農機公司，例如約翰迪爾公司、天寶導航有限公司，在短短幾年內就已經把基于GPS的農業裝備，如拖拉機、聯合收割機等的自動轉向控制系統，開發成年產值超過2億美元的產品。

約翰迪爾中國技術創新中心主任張宏巖表示，智慧農業的發展方向是以數據為基礎進行即時決策的全自動化精準作業，即在高質量農機精準作業的基礎之上，通過逐漸完善的農業互聯網，廣泛采集數據，發展成更強大的數據體系，最終利用機器學習等方法，達到用人工智能技術及時自動調節機器參數，并時時提供最優農業決策，進而實現農業生產過程的智能化。

全自動化精準作業不僅為每個農業生產環節增添了新意義，顛覆性地革新了整體系統，而且帶來了新的商業機遇，激發了新的商業模式，改變了農機的設計與呈現方式。

張宏巖指出，在傳統農業生產過程中，農戶通過田間地頭的人工實踐與觀察，概括性總結經驗。但是，在智慧農業生產過程中，農戶將通過獲取全球數據，進行自動化實踐，精確到每一株作物。總之，大數據下的智慧農業，具備既可以實現單純地監測和記錄作業情況的能力，也可以實現模擬、診斷、優化和預測農業農情境況的能力。最終目的是以數據為基礎，以人工智能算法為手段，及時有效地做出更高、更可靠的綜合決策。

墾區智慧農場建設成果

我國智慧農業的發展在面臨挑戰的同時，也迎來了極佳的機遇：用先進農機裝備技術提升傳統農業，轉變發展方式，提高農業現代化水平，是我國農業發展的客觀要求。不僅國家農業智能裝備工程技術研究團隊于農田精細平整、精準施肥、拖拉機自動導航、農機作業監管服務系統、智慧農場系統等方面，在安徽、山東、新疆、山西、河南、內蒙古、北京、黑龍江墾區等地推廣應用了3萬多套系統，取得了顯著的社會經濟效益。而且江蘇省農墾農業發展股份有限公司黃海分公司和黑龍江農墾七星農場，分別在智慧農業發展和農業物聯網及農業信息化建設方面努力實現農業智能化和信息化工作。

北京農業智能裝備技術研究中心研究員孟志軍表示，國家農業智能裝備工程技術研究團隊自主研發出的1PJ系列農田激光精平機，較好地改善農田表面平整程度和種床條件。激光控制平地技術可實現高精度土地平整，其標準偏差值小于3厘米，提高了農田灌溉水分布的均勻程度，灌溉均勻度達到85%，田間水利用率達到80%，節水30%。有利于控制雜草和蟲害，提高了作物產量和質量，在哈爾濱管局閻家崗農場水田和北安管局遜克農場得到很好的示范應用。孟志軍指出，手動駕駛拖拉機導致誤差累計可達10%以上，但是應用了其團隊的自動導向控制系統，可避免跳行和重行，減少了投入，提高了土地利用效率，還可以進行高速作業，減少勞動強度，增加作業時間，提高生產率，可降低生產成本3—8元/畝。

據江蘇省農墾農業發展股份有限公司黃海分公司副總經理何彥平介紹，2001年，蘇墾農發黃海分公司率先華東六省一市引進并推廣了“農田激光控制平地技術與機具”。近年來，將農田激光平地作業列入年度與中長期發展規劃及募投項目中，每年激光旱平整作業面積5000畝左右，并在引進激光旱整的基礎上，成功研究開發了水田激光平地機與作業技術，解決了南方水旱輪作區旱平整難度大、季節緊張和作業成本高的難題，并獲得國家發明專利。激光平地技術的應用極大地提高了農田平整精度，有效改善了麥稻生產條件，大大提高了水資源與農藥化肥的利用率，有效促進了農業的增產、增效與節約生產。

何彥平表示，拖拉機高精度全天候直線行走、苗行間側深施肥與機械中耕除草及接壟重漏作業一直是制約高質量精準作業難題。自2004年，蘇墾農發黃海分公司參與農業部組織的赴美精準農業及“3S”技術培訓團，培訓學習并參觀美國精準農業技術與作業現場后，先后組織赴國家智能農業裝備研究中心、黑龍江農墾學習調研。并于2009年在江蘇農墾率先引進推廣了“GPS導航自動駕駛系統”，利用衛星定位自動駕駛實現了拖拉機高精度直線行走（±2cm）接壟與苗間作業，并實現了夜間、霧天的全天候作業，大大提高了作業質量標準、作業效率，提高土地利用率，搶到了農時季節。同時利用固定基站和同一臺導航拖拉機記憶功能，配套開溝播種聯合作業機實現導航精準開溝播種作業。后期追施肥和打藥采用該導航拖拉機，配套行間苗側深施肥機進行大小麥行間精準深施肥作業，提高肥料利用率，減少施肥開口器傷苗，配套寬幅打藥機、撒肥機、直播機固定道導航作業，減少壓苗和重漏現象。

2016年，在華南農業大學羅錫文院士團隊支持和幫助下，蘇墾農發黃海分公司示范了衛星定位導航輕型噴藥撒肥機智能自動駕駛系統，解決分公司在水稻生產全程機械化進程中植保和撒肥作業存在勞動強度大、工人易出現中毒中暑等問題。經初步示范，已基本能滿足農場水旱植保施肥無人駕駛作業，目前正在進一步試驗完善。同時，正在積極引進示范拖拉機與插秧機無人駕駛系統，解決今后人力緊張與成本高的問題。

黑龍江農墾七星農場于2010年開始信息化建設工作，堅持以發展信息化帶動現代農業產業化的發展思路，積極打造墾區“智慧農業”示范區。2016年年末，七星農場在原有信息化建設基礎上，利用國家項目建設了《七星農場黑龍江墾區大田種植物聯網應用示范工程項目》，該項目的建設全面開啟了七星農場信息化農業發展的新進程。

黑龍江農墾七星農場場長彭榮君介紹說，七星農場的物聯網建設內容主要包括：第一，農場建設了覆蓋全場122萬畝耕地的200個監測點，通過視頻裝置和傳感器，不僅可以監測作物的長勢情況，還可以提取影響作物生長的水溫、泥溫、水位、二氧化碳、土壤質量等要素信息;第二，農場建設了20個小型氣象站，它們可以隨時提取影響作物生長的溫濕度、二氧化碳含量、風向風速、光照、蒸發量和降雨量等要素信息;第三，農場建設了20套地下水位監測裝置，它們可以隨時提取并監測地下水位的變化情況，以便于為農場中采取井灌方法種植的水稻，提供決策數據信息。

此外，借助建設物聯網平臺，七星農場還延長了生產過程的智能裝置的功能，升級了原有的3S技術，鏈接了食品質量安全可追溯系統，開發融入了農場基礎工作的管理軟件。

目前，七星農場正在形成自然環境、生產種植、資源資產、業務管理四大方面的農業大數據。針對形成的大數據，七星農場通過專家團隊對大數據的分析，進一步找出作物生長的規律，制定規范的種植模式，逐步實現農業生產、管理的信息化。

與會嘉賓一致認為，發展高水平的現代農業，離不開對農業信息化的投入。同時，智慧農業的健康發展也需要必要的規范和引導。只有如此，才能實現傳統農業向智慧農業的轉型升級。