2024-10-30 09:22:47
寒露時(shí)節(jié)人人忙,種麥摘花打豆場(chǎng)。緊張的秋玉米收獲剛剛結(jié)束,位于陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)慕儀鎮(zhèn)洞坡村的利民無人農(nóng)場(chǎng),聚攏了不少前來“取經(jīng)”的糧食生產(chǎn)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)負(fù)責(zé)人和種糧大戶。
這些專業(yè)種糧人一邊現(xiàn)場(chǎng)觀摩冬小麥“無人”播種的過程,一邊盤算著能否“討要”到適合自家糧田的無人種糧技術(shù)。
以農(nóng)業(yè)智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化為代表,我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率超過27%,智慧農(nóng)業(yè)已貫穿到農(nóng)業(yè)發(fā)展的各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)。
從“經(jīng)驗(yàn)種糧”到“精細(xì)種糧”,陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)利民秸稈機(jī)械化加工利用專業(yè)合作社理事長(zhǎng)王九利感觸最深的,是農(nóng)業(yè)觀念的沖擊和思維的轉(zhuǎn)變。立足小麥、玉米等不同作物種植模式,對(duì)自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)播種和信息感知的無人化作業(yè)進(jìn)行升級(jí)開發(fā),開展無人化農(nóng)場(chǎng)建設(shè),成為農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式。多位基層農(nóng)業(yè)干部認(rèn)為,“這也是保證糧食生產(chǎn)常年穩(wěn)定的重要探索?!?/p>
利民無人農(nóng)場(chǎng)正在作業(yè)的拖拉機(jī)(2024年6月11日攝) 劉彤 攝
“以一當(dāng)十”降成本
今年55歲的王九利,是一位與種糧打了一輩子交道的“老糧農(nóng)”。對(duì)多種糧、種好糧有執(zhí)念。
“如果將無人技術(shù)運(yùn)用到糧食生產(chǎn)全過程,‘誰來種糧’‘怎么種糧’之類的‘老大難’問題也就迎刃而解了?!蓖蹙爬谂伟l(fā)展無人農(nóng)業(yè)。
王九利的想法與西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師陳軍不謀而合。
2023年2月,在寶雞市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的牽線搭橋下,依托洞坡村已經(jīng)成型的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田,王九利在自己耕種的320畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田上,和陳軍團(tuán)隊(duì)開始了打造無人農(nóng)場(chǎng)的嘗試。
今年夏收期間,記者來到利民無人農(nóng)場(chǎng),不禁為眼前的景象所震撼:沒有了往年常見的多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)穿梭往返、機(jī)聲轟鳴、麥茬橫飛的作業(yè)場(chǎng)景,取而代之的,是一臺(tái)無人駕駛谷物收割機(jī)在田間勻速前行、“安靜”收割、按部就班的生產(chǎn)畫面。
依托北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位,確定好待作業(yè)糧田的范圍,設(shè)置好收割機(jī)具的前行軌跡、行進(jìn)速度,憑借智能控制終端、自動(dòng)定位技術(shù)等高新科技的“指導(dǎo)”,在農(nóng)場(chǎng)智慧控制中心的精準(zhǔn)指揮下,無人作業(yè)農(nóng)機(jī)具可以實(shí)現(xiàn)筆直、勻速行進(jìn)?!澳憧?,它的前行、轉(zhuǎn)彎、掉頭、收割、清倉(cāng),一氣呵成。在完成收割的地塊里,無人駕駛拖拉機(jī)配套玉米免耕播種機(jī)隨即入地播種玉米。真是‘不誤農(nóng)時(shí)不誤工’啊?!蓖蹙爬f。
“無人駕駛播種機(jī)在田間勻速運(yùn)行,避免了土地‘漏播漏種’。播種均勻,小麥、玉米下種后出苗整齊,整片糧田生長(zhǎng)‘齊步走’,確保了生產(chǎn)集約化。我們做過測(cè)算,由于將每畝土地的每毫、每分都納入了耕作范圍,每播種100畝土地,會(huì)有效增加播種面積一畝,產(chǎn)量也水漲船高?!彼f。
與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比,無人駕駛收割機(jī)的應(yīng)用,還大大提高了作業(yè)效率。王九利掐著指頭說:“傳統(tǒng)機(jī)收的作業(yè)時(shí)間一般在白天,一旦遇到‘爛場(chǎng)雨’,農(nóng)民們只能‘望田興嘆’。無人收割機(jī)可以日夜‘連軸轉(zhuǎn)’收割。原來大規(guī)模機(jī)收作業(yè)時(shí),我這三百多畝糧田,至少需要十臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)同時(shí)‘進(jìn)場(chǎng)’,五天才能收完。機(jī)具作業(yè)成本、人工成本高?,F(xiàn)在,這些糧田依靠一臺(tái)無人收割機(jī)日夜收割,一天半就能收完?!?/p>
糧食產(chǎn)量和種糧效益穩(wěn)步提升,生產(chǎn)投入持續(xù)下降。王九利說:“智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)帶來的成效,讓我意識(shí)到了‘精細(xì)種糧’的必要。現(xiàn)在不是憑借‘經(jīng)驗(yàn)種糧’的時(shí)代了,堅(jiān)定了我打造新時(shí)代新農(nóng)場(chǎng)的決心?!?/p>
技術(shù)加持實(shí)現(xiàn)“噸糧田”
剛剛結(jié)束的秋收和秋種,王九利嘗到了智慧生產(chǎn)的甜頭。
“今年6月夏收結(jié)束、秋玉米播種時(shí),我們實(shí)施無人駕駛拖拉機(jī)配套玉米精量免耕進(jìn)行玉米秋播,嚴(yán)格按照農(nóng)藝要求,畝播量4500粒種子。這茬玉米生長(zhǎng)過程中,沒有斷苗、漏苗現(xiàn)象,出苗率良好。今年秋收,實(shí)現(xiàn)了畝均產(chǎn)量1100斤的預(yù)定目標(biāo)。算上小麥平均畝產(chǎn)1400斤,今年無人智慧農(nóng)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了打造‘噸糧田’的設(shè)想。按照小麥1.2元每斤、玉米0.9元每斤的市場(chǎng)收購(gòu)價(jià),這320畝田實(shí)現(xiàn)了總產(chǎn)值超85萬元,同比至少提升兩成?!?/p>
“有技術(shù)加持,只要精心經(jīng)營(yíng)、用心生產(chǎn),農(nóng)業(yè)是有利可圖的?!蓖蹙爬f。
作為利民無人農(nóng)場(chǎng)從“量變”到“質(zhì)變”的全程參與者,陳軍有著自己的認(rèn)識(shí):“糧食生產(chǎn)的智慧化,涉及5G網(wǎng)絡(luò)、電信號(hào)控制、機(jī)械操作、導(dǎo)航定位、程序編排等多個(gè)專業(yè)門類。完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從機(jī)械化向信息化的轉(zhuǎn)變,無人農(nóng)機(jī)僅是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)邁出的第一步?!?/p>
他告訴記者,在實(shí)際探索中,他們以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為核心,構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)基本框架,實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、調(diào)控與數(shù)據(jù)共享。
“這是北斗衛(wèi)星定位技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)方面的具體應(yīng)用。面向小麥、玉米等糧食作物,以種植高質(zhì)、高效、低成本為目標(biāo),結(jié)合陜西糧食產(chǎn)區(qū)的典型地貌特點(diǎn),融合農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝種植要求,有針對(duì)性地將自動(dòng)導(dǎo)航、精準(zhǔn)播種和信息感知等無人化作業(yè)技術(shù)進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)復(fù)合播種關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)無人化智能作業(yè)控制,形成無人化田間作業(yè)解決方案?!彼f。
具體來說,陳軍介紹,利民無人農(nóng)場(chǎng)采用基于北斗衛(wèi)星的大田作業(yè)場(chǎng)景自動(dòng)定位方法、智能控制終端、全局路徑規(guī)劃方法,突破了面向耕、種、管、收全過程的適度規(guī)模農(nóng)機(jī)裝備無人化駕駛關(guān)鍵技術(shù)。
以收獲環(huán)節(jié)為例,根據(jù)小麥、玉米等不同作物生長(zhǎng)的復(fù)雜環(huán)境和干擾特點(diǎn),研究了基于北斗衛(wèi)星、激光雷達(dá)和視覺傳感器多源精度、高抗擾性自動(dòng)避障與安全預(yù)警方法與系統(tǒng);結(jié)合洞坡村地處旱塬的實(shí)際情況,通過對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行智能化改進(jìn),實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)帶動(dòng)聯(lián)合耕整地作業(yè)機(jī)自主作業(yè)、耕地質(zhì)量智能調(diào)控和驅(qū)動(dòng)防滑智能控制?!芭c人工駕駛拖拉機(jī)相比,無人拖拉機(jī)播種直線度好,播種更為均勻,為后期管護(hù)、收獲奠定了良好基礎(chǔ),也提高了土地利用率和產(chǎn)出率?!彼f。
寶雞市農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心推廣科科長(zhǎng)張建強(qiáng)說,針對(duì)適度規(guī)模全程機(jī)械化作業(yè)的需求,陳軍教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā),結(jié)合利民無人農(nóng)場(chǎng)的氣象條件、土壤環(huán)境、作物品種、收獲時(shí)間等多源信息,提出了適用于農(nóng)場(chǎng)的障礙物感知算法,在基于多傳感器信息融合的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航、避障與安全預(yù)警系統(tǒng)等技術(shù)模塊的支持下,基于北斗、視覺和雷達(dá)等多傳感器信息融合的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航控制系統(tǒng)不斷成熟,才讓無人駕駛、無人播種、無人收割等成套無人操作在利民農(nóng)場(chǎng)成為可能。
西北農(nóng)林科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師王征兵認(rèn)為,智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)是“藏糧于技”的新探索?!皩?shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)從勞動(dòng)密集型向科技密集型轉(zhuǎn)變,穩(wěn)定產(chǎn)量、提高質(zhì)量,不僅要在育種、耕作等傳統(tǒng)意義的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)上不斷突破、追求卓越,更要在北斗導(dǎo)航等新技術(shù)、新裝備的‘加持’下,實(shí)現(xiàn)更深層次和更高領(lǐng)域的‘藏糧于技’。智慧農(nóng)業(yè)在利民無人農(nóng)場(chǎng)的成功,無疑探索出了一條新路?!蓖跽鞅f。
期待“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”
王九利告訴記者,目前合作社流轉(zhuǎn)的土地面積超過4.6萬畝,擁有拖拉機(jī)、收割機(jī)、運(yùn)糧車、自走式噴霧機(jī)、植保無人機(jī)等農(nóng)機(jī)具146臺(tái)(套)?!斑@些農(nóng)機(jī)具,在4.6萬畝糧田集中深翻、播種、收割、除草、防蟲、運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵時(shí)刻,數(shù)量明顯不夠。但根據(jù)測(cè)算,無人農(nóng)場(chǎng)建成后,可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)智能控制,耕、種、管、收平均效率提高20%以上,農(nóng)機(jī)裝備利用率提高30%以上,綜合經(jīng)濟(jì)效益提高20%以上。一旦這4.6萬畝糧田全部建成無人智慧農(nóng)場(chǎng),目前三分之一的農(nóng)機(jī)具就夠用了?!?/p>
王九利坦言,智慧農(nóng)場(chǎng)前景廣闊,但實(shí)現(xiàn)糧田全部“智慧化”仍有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。“智慧農(nóng)業(yè)涵蓋通信、機(jī)械、水利、氣象等多個(gè)學(xué)科,以農(nóng)機(jī)改造、北斗導(dǎo)航等為代表,每1000畝糧田概算投入在756萬元左右,沒有相當(dāng)?shù)馁Y金投入,完成智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)難度很大?!?/p>
他說:“目前,農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)用機(jī)具,仍停留在單(臺(tái))套與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相連,全部農(nóng)機(jī)具的系統(tǒng)協(xié)調(diào),仍有提升空間。從單臺(tái)(套)農(nóng)用機(jī)具智慧化水平提升、完善,到整茬作物的耕、種、管、收全流程作業(yè)的完成,再到全部農(nóng)用機(jī)具‘大兵團(tuán)作戰(zhàn)’,智慧農(nóng)場(chǎng)還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。但穩(wěn)定的單產(chǎn)和不斷提升的品質(zhì),讓我們對(duì)智慧農(nóng)場(chǎng)的前景相當(dāng)樂觀。”
陜西是農(nóng)業(yè)大省,也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技和對(duì)外開放的優(yōu)勢(shì)區(qū),有著廣闊的無人智慧農(nóng)場(chǎng)推廣潛力與空間。陳軍介紹說:“在關(guān)中,近年來土地流轉(zhuǎn)出現(xiàn)了規(guī)?;N植,為無人智慧農(nóng)場(chǎng)的建設(shè)提供了有利條件。我們針對(duì)陜西矮化密植果園開發(fā)了蘋果采摘自動(dòng)化機(jī)械臂。隨著人工智能的不斷進(jìn)步,以前識(shí)別一個(gè)蘋果需要幾秒甚至十幾秒,如今這個(gè)時(shí)間幾乎可以忽略,為下一步規(guī)?;瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在陜南,我們進(jìn)行了自動(dòng)采茶機(jī)的研究與開發(fā)?!?/p>
王九利說,他們合作社的農(nóng)機(jī)具已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn),但國(guó)內(nèi)各個(gè)農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)廠家在各自生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)具的參數(shù)設(shè)置、配套銜接等方面,并不統(tǒng)一,其根本原因是目前業(yè)內(nèi)沒有智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。“制定標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)出更多可復(fù)制、可推廣的智能農(nóng)機(jī)裝備解決方案,是我們一線種糧人的期盼?!彼f。