我國智能農(nóng)機從河洛大地出發(fā)

本刊全媒體記者 楊秋意 劉 健

2018年9月25日，習(xí)近平總書記在北大荒建三江國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)考察時指出：中國現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化關(guān)鍵在科技、在人才。要把發(fā)展農(nóng)業(yè)科技放在更加突出的位置，大力推進農(nóng)業(yè)機械化、智能化，給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀。

我國的地形地貌總體復(fù)雜，可耕種土地占國土面積比例較小。其中山地、高原、丘陵占全國土地總面積的69%，平原和盆地占31%，對應(yīng)我國丘陵山區(qū)縣級行政區(qū)占全國的三分之二，丘陵山區(qū)耕地面積約占全國耕地總面積的63.2%。河南省山地丘陵面積7.4萬平公里，占全省總面積的44.3%；平原盆地9.3萬平方公里，占總面積的55.7%。如何大力開發(fā)丘陵地區(qū)的耕種并收到增產(chǎn)豐收效果，一直困擾著人們。

如今，因為智能農(nóng)業(yè)機械裝備的出現(xiàn)，洛陽市定鼎農(nóng)業(yè)科技有限公司董事長李志平不再為流轉(zhuǎn)土地雇工難見效差而發(fā)愁了，他的萬畝丘陵農(nóng)耕示范基地正在做“宜機化”改造，由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所洛陽分所探索的新一代無人化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式將這里作為試點，未來的目標(biāo)是將該模式復(fù)制到全國，讓難種難收的丘陵農(nóng)耕成為解決國家糧食安全的主要途徑之一。

搶抓機遇，洛陽農(nóng)機再出發(fā)

農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、提高農(nóng)村生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要支撐。在洛陽市伊濱區(qū)兩座新穎別致的現(xiàn)代建筑里，由中國一拖、中科院計算所洛陽分所等單位聯(lián)合發(fā)起成立的國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心的工作人員正在地下車庫里給名為“超級拖拉機I號”的新一代拖拉機更換電池，這是我國自主創(chuàng)新研發(fā)的真正意義上的第三代農(nóng)機。

據(jù)了解，國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心以“洛陽智能農(nóng)業(yè)裝備研究院有限公司+國家智能農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”的組織模式實施，旨在實現(xiàn)農(nóng)機裝備及其智制技術(shù)的提升與產(chǎn)業(yè)孵化，建立應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程化、產(chǎn)業(yè)化連接的橋梁，形成人才聚集、資金投入、科研開發(fā)、成果孵化、產(chǎn)業(yè)反哺科研的良性創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)，推進我國農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)鏈完整協(xié)同發(fā)展。

中心圍繞農(nóng)機裝備領(lǐng)域的重大需求，構(gòu)建新一代農(nóng)機裝備創(chuàng)新體系，開展具有信息獲取、智能決策和精準(zhǔn)作業(yè)能力的高端農(nóng)機產(chǎn)品及其制造技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)孵化，解決關(guān)鍵材料、核心制造工藝與薄弱環(huán)節(jié)農(nóng)機裝備供給問題，力爭打造農(nóng)機領(lǐng)域原創(chuàng)科技的策源中心，行業(yè)技術(shù)進步的促進中心，并最終建設(shè)為國際一流的農(nóng)機裝備創(chuàng)新平臺。

建設(shè)國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心是“制造強國”戰(zhàn)略的具體舉措，國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心位居《中國制造2025》五大工程之首。到2020年，我國將圍繞《中國制造2025》重點領(lǐng)域重點形成15家左右制造業(yè)創(chuàng)新中心。河南省依托農(nóng)機裝備的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和中國科學(xué)院及清華大學(xué)等科技創(chuàng)新力量的幫助，成功建成農(nóng)業(yè)機械裝備領(lǐng)域的國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心，將承擔(dān)解決農(nóng)機領(lǐng)域低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)品原始創(chuàng)新能力不足、關(guān)鍵零部件依賴進口的問題。

農(nóng)機領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展也是國際科技競爭的結(jié)果，2016年以來，世界農(nóng)機強國均開始布局以智能化為主要特征的第三代農(nóng)機技術(shù)體系。國際競爭及我國復(fù)雜的地形地勢決定了不能再靠簡單引進推動我國農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須因地制宜構(gòu)建自主可控的農(nóng)機創(chuàng)新體系，充分利用國家戰(zhàn)略契機，實現(xiàn)農(nóng)機制造技術(shù)和裝備水平提升。

作為農(nóng)業(yè)大省和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)集群地，河南省將農(nóng)業(yè)裝備列為爭創(chuàng)國家制造業(yè)創(chuàng)新中心最具優(yōu)勢的領(lǐng)域。作為我國傳統(tǒng)的工業(yè)基地，全國有一半以上的農(nóng)機創(chuàng)新平臺在洛陽，加上有以中國一拖為代表的農(nóng)機龍頭企業(yè)支撐洛陽成為與山東濰坊、江蘇常州并列的三大農(nóng)機產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，洛陽創(chuàng)建“國家智能農(nóng)機制造業(yè)創(chuàng)新中心”具有先天優(yōu)勢。

回顧我國農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，洛陽從我國第一代引進蘇聯(lián)的履帶式農(nóng)機體系和第二代意大利中大馬力輪式農(nóng)機體系，一直承擔(dān)著我國農(nóng)機產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重任。但是河南洛陽的農(nóng)機產(chǎn)業(yè)技術(shù)源頭地位與其產(chǎn)業(yè)地位并不對稱，排名全國第一的山東農(nóng)機板塊產(chǎn)業(yè)規(guī)模2015年就超過了1000億元，而河南只能屈居第二。從全球范圍看，洛陽搶抓機遇，聚集人才和技術(shù)，將第三代農(nóng)機創(chuàng)新體系的建設(shè)落地洛陽，未來在推動農(nóng)機產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展征程中必將大有作為，并爭取實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雙贏。

不辱使命，自主創(chuàng)新出手不凡

2017年12月，河南省智能農(nóng)機創(chuàng)新中心成為全國第一家獲得認(rèn)定的面向農(nóng)機行業(yè)的省級制造業(yè)創(chuàng)新中心和河南省首個制造業(yè)創(chuàng)新中心，產(chǎn)生了新能源動力拖拉機、農(nóng)機控制芯片、農(nóng)機大數(shù)據(jù)平臺等一批科技創(chuàng)新成果。2018年6月，被批準(zhǔn)為國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心。

目前，國家農(nóng)機裝備創(chuàng)新中心這一平臺已經(jīng)聚集了多家中國科學(xué)院內(nèi)農(nóng)機相關(guān)技術(shù)研究單位、7所高校和30余家企業(yè)，形成上中下游合作創(chuàng)新的科學(xué)布局。這種創(chuàng)新模式目前成效初顯。在我國農(nóng)機芯片和操作系統(tǒng)等核心器件完全依賴進口產(chǎn)品的大背景下，2018年，中心聯(lián)合中科院相關(guān)單位研發(fā)出國內(nèi)首款智能農(nóng)機定制芯片——“神農(nóng)I號”芯片，以及籌備研發(fā)被喻為拖拉機“安卓系統(tǒng)”的操作系統(tǒng)。在信息技術(shù)驅(qū)動的第三代農(nóng)機創(chuàng)新體系中，需要未雨綢繆，不能再在核心器件上被卡了脖子。

依托自主核心器件研制的第三代智能農(nóng)機“超級拖拉機I號”，能夠在耕地、平地、覆膜、播種等作業(yè)過程中實現(xiàn)全程的自動作業(yè)，通過衛(wèi)星定位導(dǎo)航，拖拉機可按預(yù)設(shè)路徑自動巡航、勻速前進、精準(zhǔn)播種。不僅可節(jié)省人力、提高效率，還能改變粗放的播種方式，覆膜、播種橫平豎直，作業(yè)偏差小，提高了土地、種子、化肥的利用率。

第三代農(nóng)機

“超級拖拉機I號”背后的另一個核心基礎(chǔ)支撐是國家智能農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟單位——洛陽中科晶上智能裝備有限公司研發(fā)的國內(nèi)智能農(nóng)機領(lǐng)域數(shù)據(jù)量最大的“智能農(nóng)機大數(shù)據(jù)平臺”，通過傳感器采集包含農(nóng)機狀態(tài)參數(shù)的各種農(nóng)藝數(shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在正在實施的萬畝級農(nóng)機示范基地，三四個人指揮將近20臺智能農(nóng)機，就能完成全部的耕地、播種、灑水、打藥等作業(yè)。設(shè)定好時間和路線，它們甚至可以半夜“加班”，24小時無休。

圍繞智慧農(nóng)耕的技術(shù)還包括：機電控制器實現(xiàn)對溫室的陽光、風(fēng)速、溫度等控制，通過邊緣計算與控制技術(shù)實現(xiàn)遠程的智能調(diào)節(jié)與控制。

葉綠素儀作為作物生長過程中的檢測儀器，與機器人結(jié)合可成為對作物生長過程中的采樣儀器，實現(xiàn)水肥控制。

三要素氣象站針對室內(nèi)的風(fēng)速、溫度、空氣等進行實時監(jiān)測，為作物生長提供穩(wěn)定溫度和濕度的環(huán)境。

水肥一體機通過水肥監(jiān)測傳感集成與遠端流量傳感器集成，實現(xiàn)對遠端的植物定量施肥和澆水。

病蟲害識別在巡檢設(shè)備中集中遠端自動識別系統(tǒng)，實現(xiàn)對各種病蟲害的自動識別與專家診斷。

蟲情測報系統(tǒng)實時監(jiān)測溫室內(nèi)蟲情分布和衍生情況，及時提醒對應(yīng)的撲殺措施和抑制方法，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。

這種精準(zhǔn)的預(yù)測與分析，不但節(jié)省了農(nóng)藥，還使土壤的農(nóng)藥殘留得以下降，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全從源頭得到了保障。

智能服務(wù)，走向農(nóng)機工業(yè)高端

“同傳統(tǒng)農(nóng)機相比，智能農(nóng)機完成了農(nóng)機從傳統(tǒng)制造業(yè)向智能服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。”中科院計算所高級工程師、洛陽中科晶上智能裝備科技有限公司總經(jīng)理張玉成說，這將是中國農(nóng)機工業(yè)走向高端的起點。

張玉成說，在農(nóng)機領(lǐng)域我國自主創(chuàng)新投入少、差距大，重要產(chǎn)品和工藝技術(shù)幾乎全部依靠引進，產(chǎn)業(yè)利潤極低，過去的一代二代全部依靠引進，核心技術(shù)長期處于跟進階段。但在第三代農(nóng)機研發(fā)方面，美國也是2016年才起步，和我們站在了同樣的起跑線上，建設(shè)第三代農(nóng)機創(chuàng)新體系，是實現(xiàn)我國農(nóng)機裝備自主發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇。

第三代農(nóng)機，技術(shù)體系上包括無人駕駛、高精度定位、大功率電機控制、路徑規(guī)劃技術(shù)、電子控制芯片、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。由于技術(shù)門檻較高，即使是放眼全球，市場進入者也是屈指可數(shù)。

作為國內(nèi)首款無駕駛室的純電動拖拉機，“超級拖拉機I號”由“大腦”———無人駕駛系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)，“心臟”——動力鋰電池系統(tǒng)、中置電機及驅(qū)動系統(tǒng)，“耳朵”——智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)等組成。整機重量達1.6噸，現(xiàn)階段可實現(xiàn)4小時一次換電的滿負(fù)荷工作。

李志平在過去的5年里，每年轉(zhuǎn)租1萬畝土地，高昂的租金與雇工及農(nóng)藥化肥費用，一年下來使他不賺反賠。如今智能農(nóng)機的出現(xiàn)，使他重新燃起希望，將數(shù)字與現(xiàn)實并行的虛擬指揮空間建到離他生產(chǎn)基地10公里處，遠程監(jiān)控，就可使機器在田野里進行無人化耕作。隨著人口老齡化加劇和農(nóng)業(yè)人口減少，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必將經(jīng)歷“農(nóng)機換農(nóng)民”的過程。

“我們的目標(biāo)是聚焦發(fā)展高端智能農(nóng)機，在農(nóng)業(yè)機械化的基礎(chǔ)上，直接進入智能農(nóng)機驅(qū)動的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新時代，服務(wù)國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。”張玉成說，未來10年，這個擁有高科技，懷揣振興農(nóng)機產(chǎn)業(yè)夢的創(chuàng)新團隊將在智慧農(nóng)耕示范基地技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，瞄準(zhǔn)建設(shè)丘陵地貌的國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)建設(shè)目標(biāo)，面向全國建設(shè)和服務(wù)不少于1000個萬畝級丘陵智慧農(nóng)耕示范基地，用第三代農(nóng)機為我國的糧食安全作出貢獻。

同樣，隨著我國“一帶一路”倡議向縱深發(fā)展，該模式還將在“一帶一路”的64個國家，超過40億人口的廣闊市場，復(fù)制洛陽的丘陵地貌智慧農(nóng)耕示范，帶領(lǐng)沿途國家推進農(nóng)業(yè)機械化，實現(xiàn)智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式，踐行習(xí)近平總書記提出來的建設(shè)“人類命運共同體”的偉大構(gòu)想。