上海糧食生產無人農場建設的現狀、問題與路徑建議

■施 忠 邢增濤

習近平總書記曾指出“中國人要把飯碗端在自己手里，而且要裝自己的糧食”，“農業要振興，就要插上科技的翅膀，就要靠優秀的人才、先進的設備”。智能化、無人化高效生產是我國糧食生產安全的科技保障。上海有150余萬畝的水稻種植面積，全程機械化率超過了96%，但近年來也面臨嚴重的勞動力危機，“如何種地，誰來種地”將成為糧食生產面臨的嚴峻現實問題。作為國際大都市，如何充分發揮科技引領與人才聚集優勢，進一步提升農業機械化及智能化水平，在糧食生產無人農場建設方面先行先試，實現全國性技術引領、建立標桿示范作用，成為了農業農村高質量發展的當務之急。

一、上海糧食生產無人農場建設的現狀

無人農場是指采用物聯網、大數據、人工智能、5G、機器人等新一代信息技術，通過對農場設施、裝備、機械等遠程控制或智能裝備與機器人的自主決策、自主作業，完成所有農場生產、管理任務的一種全天候、全過程、全空間的無人化生產模式。近年來無人農場不斷發展進步。

（一）國外現狀

國際農機巨頭正在探索建立農機智能控制系統和精準作業系統平臺。如：美國凱斯公司發布了先進農作系統，實現了農機自動導航輔助駕駛、作業過程智能調控和農業生產全過程智能管理及精準決策；美國迪爾公司推出綠色之星系統，基于全球衛星定位系統實現了農機自動導航輔助駕駛；德國克拉斯的高效農業系統也實現了農業生產全過程裝備的智能作業控制和優化決策。目前，國外農機裝備正向著智能化、信息化方向發展，但受限于法律、科技、經濟等諸多因素影響，國外農機無人農場尚未實際落地運行。

（二）國內現狀

我國在農機作業過程智能調控和自動導航駕駛技術方面起步較晚，但近5年發展較快，農機自動導航輔助駕駛技術已完全成熟并開始大量推廣應用。近年來，上海聯適、華測、合眾思壯、司南、無錫卡爾曼、哈爾濱星途、豐疆智能等公司都相繼推出了農機自動導航輔助駕駛產品，中國農機院、國家農業智能裝備中心、華南農大、南京天辰、雷沃阿伯斯、中聯重機等科研機構和公司也相繼推出了農機作業過程智能調控系統等，但目前仍無法實現無人化生產的真正落地和商業化運行。

（三）上海現狀

近年來，上海不斷加強頂層設計，積極溝通協調，重點聚焦基礎條件較好的高標準農田，因地制宜推進無人農場探索工作。2019年上實公司聯合江蘇大學、上海交大開始農機無人駕駛和農業全過程無人系統研究，目前已完成18臺農機無人化改裝，并在實際生產中逐步投入使用。2020年起嘉定外岡開展無人農場規劃和建設，1年多時間已初步實現了300畝水稻耕、種、管、收無人化生產作業。2021年市農科院和青浦區聯合申報了國家發改委、農業農村部的“長三角水稻生產全程機械化科研基地（上海）項目”，重點推進水稻無人化生產技術。目前，本市在前期關鍵技術研究及示范性應用試驗探索已走在全國前列，并建設完成了農機物聯網管理平臺，形成“精準作業、指揮調度、安全監管”三位一體管理體系，有效促進各類農業生產資料科學配置，推動本市農機化與數字化、信息化融合發展。

二、上海糧食生產無人農場建設存在的問題

無人農場的最終目的是實現高質高效的自動化農業生產，但從目前上海的實踐和國內其他地區的示范性試驗看，要實現產業化應用還存在一些問題需要解決或完善。

（一）無人化農機的關鍵技術需進一步突破

一是雖然農機自動駕駛等技術的研究較多，但市場上缺乏標準化、系列化的量產無人化農機產品，目前基本采用對現有農機進行無人化改造的方式；二是種植機械和植保機械的無人化改造技術相對成熟，但拖拉機和半喂入收割機還存在無人化改造難點；三是目前無人化改造尚側重于自動導航駕駛功能實現，缺乏作業過程信息感知與智能控制的融合，如耕深檢測控制、漏播漏種監測、割臺和喂入量控制、倒伏檢測、多機協同作業等，還不能完全實現無人化生產效率和作業質量的最大化。

（二）無人化作業的農田設施建設需進一步提升

一是雖然目前高標準農田建設已經滿足大型農業機械作業需求，但部分設施的設計建設，如田塊規模與長寬設置、出入農田坡道、過田埂等不利于無人化生產作業；二是農機庫房建設比較滯后，絕大部分農機面臨“住房難”問題，即使有房可住，布局不合理，不利于自動出入庫；三是通信設施、道路感知標識、智能傳感器等信息化基建較為滯后，目前無人化作業前須對作業地塊預先打點標記，不同企業農機產品標準不統一，數據共享程度低，效率較低。

（三）無人農場的管控運營需進一步優化

一是無人農場建設是一項系統工程，需要不斷探索完善，目前尚缺乏配套政策和法規，如先行先試階段的扶持措施、無人化生產技術規范及標準、無人化農機使用的安全法規等；二是隨著無人農場的逐漸推廣和成熟，將促使傳統農民向利用高科技手段的“新農人”轉變，需要探索適度規模經營和新型職業農民培養的新機制；三是未來面向無人農場的社會化服務組織，需建立一套規范完善的“產品－培訓－服務－售后”新型服務體系。

三、上海無人農場建設的總體構想與路徑選擇

（一）目標定位

上海市深入貫徹落實黨中央、國務院關于實施鄉村振興戰略的決策部署，銳意創新、敢闖敢試，開展前瞻性布局，研究制定了《上海市推進農業高質量發展行動方案（2021－2025年）》（滬府〔2020〕84號）、《上海市鄉村振興“十四五”規劃》（滬府發〔2021〕9號），提出了到2025年打造10萬畝糧食生產無人農場，并打造嘉定數字化無人農場產業片區。羅錫文院士來滬調研時也提出：上海在無人農場建設方面裝備基礎好、科技人才優勢突出，前期關鍵技術研究及示范性應用試驗探索已走在全國前列。在示范試驗型向生產應用型無人農場發展的新階段應繼續先行先試，引領全國發展，積極輸出無人農場建設上海方案及模式。

（二）建設思路

無人農場是一項系統工程，為形成良好的推動機制，上海堅持高位推動，多次進行上海無人農場方案設計與論證，并組織上海交大、華南農大、聯適導航、世達爾公司等國內領先的科研、生產及推廣應用團隊，形成技術合力。下一步，將在前期試點基礎上，遵循“由易到難、梯次推進”的原則，重點聚焦十三個綠色田園先行片區，綜合考慮農田、信息化、配套庫房等基礎設施建設情況，挑選條件相對成熟的地區，引導各方力量，加強協作攻關，因地制宜開展試驗、示范、推廣，有序推進10萬畝糧食生產無人農場建設，逐步建立一套標準化、精細化、智能化的產銷管理模式。

一是生產無人化。使用無人駕駛、自動導航、遠程控制等技術，對農機狀態和作業信息實時監控，實現田間耕種管收全程無人化精準作業。

二是管理智能化。集成無人機、氣象監測、田間傳感器等立體監測體系，通過農情和生長態勢監測，實現水、肥、藥等智能預警、決策和管控。

三是服務社會化。打造新型農機專業服務組織，采取訂單式、托管式、委托式、預約式等方式，全方位開展無人農機社會化服務。

四是產品優質化。打造區域式產業集成，全面實現標準化生產、精細化管理一條龍服務，提高大米品質，推動品牌建設，讓上海人吃上自己的優質大米。

（三）推進步驟

1.第一期：現有農機無人化改造

以500－1000畝高標準農田為單位，針對現有主要品牌的農機設計電控化改造方案，進行智能化提升，具體包括拖拉機、高速插秧機、精量穴播機、噴桿噴霧機和聯合收割機。同時，配套建設農田改造、通訊導航基站等，根據農機出入田塊位置、機具作業幅寬、最小轉彎半徑、車轍重復和交叉限制等，研究完善作業路徑自適應規劃與優化技術，從而初步實現糧食耕、種、管、收無人化生產作業。

2.第二期：無人化作業試點應用

以2000－3000畝高標準農田為單位，制定全域高精度數字作業地圖，融合農田、機庫、農機、農具、農資等基礎數據信息，設計遠程交互平臺，合理制定作業任務和計劃，優化無人農機調度和農資補給管理，攻關多機協同的生產作業方式，采用無人機等遙感技術構建精量施肥施藥處方圖，進行較大規模的全過程無人化生產實踐應用。

3.第三期：萬畝標準化推廣應用

以10000畝高標準農田為單位，熟化第一、二期的成果，實現從示范研究到產業化推廣應用。深化與主機企業的合作開發，推動開放線控底盤通信協議，實現農機的前置無人化智能改裝。探索糧食生產全過程的農機、農藝物聯智能管控體系，集成智能農機控制、農業物聯網控制、田間數據監測等綜合功能。構建和完善無人農機安全作業體系，為全面推廣無人農場建設提供可借鑒的經驗和模式。

四、加快推進無人農場建設的幾點建議

（一）加強頂層設計，統籌協調推進

進一步加快布局規劃，細化建設規模、建設內容、推進期限、投入預算及效益分析。構建上海無人農場產、學、研、用創新新機制，邀請知名專家學者領銜科研人才隊伍，組建由農場/合作社、農機企業、科研院所構成的協同推進平臺。統籌做好示范區域選點落地、設施設備改造完善、農業技術優化調整、服務模式變革創新等工作，全力推進相關項目有序建設，為全市10萬畝糧食生產無人農場建設奠定基礎。

（二）加快應用示范，規范相關標準

及時、充分總結無人農場示范推廣的經驗和成效，以行業應用層面為落腳點，在無人農場建設、無人化農機性能、操作管控技術、安全生產作業、高標準農田改造、配套設施布局、通信導航功能、數據信息接口、農情監測能力等領域，建立完善相關規程、制度或標準。加大宣貫實施力度，推動無人農場全系統規范化發展，發揮標準對農機裝備智能化轉型升級的引領帶動作用。

（三）加速人才培養，完善服務體系

主動創新求變，培育組建高科技、腦力型“新農人”隊伍，探索完善相應的農機社會化服務體系，應對無人化生產帶來的革命性變革。推動縱向協作，建立由農機服務主體和智能農機企業構成的優勢聯合體，充分發揮研發企業的維修和培訓優勢，并通過作業服務，形成研發迭代正反饋。推動橫向聯合，引導建立區域性農機服務中心，充分發揮資源集聚效應，培育農機社會化服務品牌。

（四）加大政策支持，落實專項扶持

目前無人農場還處在探索、研發、示范階段，應加強協調溝通，設計突破性扶持措施。一是設立無人農場領域相關科研專項，對無人農場領域的核心關鍵技術，面向全國“揭榜掛帥”，吸引科研領軍人才和尖端團隊開展專項攻關。二是分階段實施推廣扶持政策，無人農場建設前期因技術瓶頸和規模應用較小等因素，投入成本較高，建議采取以獎代補方式，盡可能加大推廣扶持力度。