我國智能農機從河洛大地出發

楊秋意 劉健

2018年9月25日，習近平總書記在北大荒建三江國家農業科技園區考察時指出：中國現代化離不開農業現代化，農業現代化關鍵在科技、在人才。要把發展農業科技放在更加突出的位置，大力推進農業機械化、智能化，給農業現代化插上科技的翅膀。

我國的地形地貌總體復雜，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%，對應我國丘陵山區縣級行政區占全國的三分之二，丘陵山區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%。如何大力開發丘陵地區的耕種并收到增產豐收效果，一直困擾著人們。

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

搶抓機遇，洛陽農機再出發

農業機械化和農機裝備是轉變農業發展方式、提高農村生產力的重要基礎，是實施鄉村振興戰略的重要支撐。在洛陽市伊濱區兩座新穎別致的現代建筑里，由中國一拖、中科院計算所洛陽分所等單位聯合發起成立的國家農機裝備創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，這是我國自主創新研發的真正意義上的第三代農機。

據了解，國家農機裝備創新中心以“洛陽智能農業裝備研究院有限公司+國家智能農機裝備產業技術創新戰略聯盟”的組織模式實施，旨在實現農機裝備及其智制技術的提升與產業孵化，建立應用基礎研究和工程化、產業化連接的橋梁，形成人才聚集、資金投入、科研開發、成果孵化、產業反哺科研的良性創新創業生態，推進我國農機裝備產業鏈完整協同發展。

中心圍繞農機裝備領域的重大需求，構建新一代農機裝備創新體系，開展具有信息獲取、智能決策和精準作業能力的高端農機產品及其制造技術的研究與產業孵化，解決關鍵材料、核心制造工藝與薄弱環節農機裝備供給問題，力爭打造農機領域原創科技的策源中心，行業技術進步的促進中心，并最終建設為國際一流的農機裝備創新平臺。

建設國家農機裝備創新中心是“制造強國”戰略的具體舉措，國家級制造業創新中心位居《中國制造2025》五大工程之首。到2020年，我國將圍繞《中國制造2025》重點領域重點形成15家左右制造業創新中心。河南省依托農機裝備的產業基礎和中國科學院及清華大學等科技創新力量的幫助，成功建成農業機械裝備領域的國家級制造業創新中心，將承擔解決農機領域低端產品產能過剩、高端產品原始創新能力不足、關鍵零部件依賴進口的問題。

農機領域的創新發展也是國際科技競爭的結果，2016年以來，世界農機強國均開始布局以智能化為主要特征的第三代農機技術體系。國際競爭及我國復雜的地形地勢決定了不能再靠簡單引進推動我國農機產業發展，必須因地制宜構建自主可控的農機創新體系，充分利用國家戰略契機，實現農機制造技術和裝備水平提升。

作為農業大省和農機裝備產業集群地，河南省將農業裝備列為爭創國家制造業創新中心最具優勢的領域。作為我國傳統的工業基地，全國有一半以上的農機創新平臺在洛陽，加上有以中國一拖為代表的農機龍頭企業支撐洛陽成為與山東濰坊、江蘇常州并列的三大農機產業聚集區，洛陽創建“國家智能農機制造業創新中心”具有先天優勢。

回顧我國農機產業發展歷程，洛陽從我國第一代引進蘇聯的履帶式農機體系和第二代意大利中大馬力輪式農機體系，一直承擔著我國農機產業創新發展的重任。但是河南洛陽的農機產業技術源頭地位與其產業地位并不對稱，排名全國第一的山東農機板塊產業規模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，將第三代農機創新體系的建設落地洛陽，未來在推動農機產業高質量發展征程中必將大有作為，并爭取實現技術創新與產業發展的雙贏。

不辱使命，自主創新出手不凡

2017年12月，河南省智能農機創新中心成為全國第一家獲得認定的面向農機行業的省級制造業創新中心和河南省首個制造業創新中心，產生了新能源動力拖拉機、農機控制芯片、農機大數據平臺等一批科技創新成果。2018年6月，被批準為國家農機裝備創新中心。

目前，國家農機裝備創新中心這一平臺已經聚集了多家中國科學院內農機相關技術研究單位、7所高校和30余家企業，形成上中下游合作創新的科學布局。這種創新模式目前成效初顯。在我國農機芯片和操作系統等核心器件完全依賴進口產品的大背景下，2018年，中心聯合中科院相關單位研發出國內首款智能農機定制芯片——“神農I號”芯片，以及籌備研發被喻為拖拉機“安卓系統”的操作系統。在信息技術驅動的第三代農機創新體系中，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機“超級拖拉機I號”，能夠在耕地、平地、覆膜、播種等作業過程中實現全程的自動作業，通過衛星定位導航，拖拉機可按預設路徑自動巡航、勻速前進、精準播種。不僅可節省人力、提高效率，還能改變粗放的播種方式，覆膜、播種橫平豎直，作業偏差小，提高了土地、種子、化肥的利用率。

“超級拖拉機I號”背后的另一個核心基礎支撐是國家智能農機裝備產業技術創新戰略聯盟單位——洛陽中科晶上智能裝備有限公司研發的國內智能農機領域數據量最大的“智能農機大數據平臺”，通過傳感器采集包含農機狀態參數的各種農藝數據，經過大數據分析指導農業生產。在正在實施的萬畝級農機示范基地，三四個人指揮將近20臺智能農機，就能完成全部的耕地、播種、灑水、打藥等作業。設定好時間和路線，它們甚至可以半夜“加班”，24小時無休。

圍繞智慧農耕的技術還包括：機電控制器實現對溫室的陽光、風速、溫度等控制，通過邊緣計算與控制技術實現遠程的智能調節與控制。

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

三要素氣象站針對室內的風速、溫度、空氣等進行實時監測，為作物生長提供穩定溫度和濕度的環境。

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

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

蟲情測報系統實時監測溫室內蟲情分布和衍生情況，及時提醒對應的撲殺措施和抑制方法，實現生態系統構建。

這種精準的預測與分析，不但節省了農藥，還使土壤的農藥殘留得以下降，農產品質量安全從源頭得到了保障。

智能服務，走向農機工業高端

“同傳統農機相比，智能農機完成了農機從傳統制造業向智能服務型制造的轉變。”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理張玉成說，這將是中國農機工業走向高端的起點。

張玉成說，在農機領域我國自主創新投入少、差距大，重要產品和工藝技術幾乎全部依靠引進，產業利潤極低，過去的一代二代全部依靠引進，核心技術長期處于跟進階段。但在第三代農機研發方面，美國也是2016年才起步，和我們站在了同樣的起跑線上，建設第三代農機創新體系，是實現我國農機裝備自主發展的重大戰略機遇。

第三代農機，技術體系上包括無人駕駛、高精度定位、大功率電機控制、路徑規劃技術、電子控制芯片、大數據分析系統等。由于技術門檻較高，即使是放眼全球，市場進入者也是屈指可數。

作為國內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、智能控制系統，“心臟”——動力鋰電池系統、中置電機及驅動系統，“耳朵”——智能網聯系統等組成。整機重量達1.6噸，現階段可實現4小時一次換電的滿負荷工作。

李志平在過去的5年里，每年轉租1萬畝土地，高昂的租金與雇工及農藥化肥費用，一年下來使他不賺反賠。如今智能農機的出現，使他重新燃起希望，將數字與現實并行的虛擬指揮空間建到離他生產基地10公里處，遠程監控，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業人口減少，我國農業生產必將經歷“農機換農民”的過程。

“我們的目標是聚焦發展高端智能農機，在農業機械化的基礎上，直接進入智能農機驅動的農業生產新時代，服務國家鄉村振興戰略。”張玉成說，未來10年，這個擁有高科技，懷揣振興農機產業夢的創新團隊將在智慧農耕示范基地技術成熟的基礎上，瞄準建設丘陵地貌的國家農業高新技術產業示范區建設目標，面向全國建設和服務不少于1000個萬畝級丘陵智慧農耕示范基地，用第三代農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，復制洛陽的丘陵地貌智慧農耕示范，帶領沿途國家推進農業機械化，實現智能化的農業生產新模式，踐行習近平總書記提出來的建設“人類命運共同體”的偉大構想。