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罗锡文院士:无人农场是实现智慧农业的途径

2022-12-17   新京报   阅读量:73

    “智慧农业的发展,将大幅提高农业生产力,资源利用率等。而无人农场,即是未来智慧农业实现的途径之一。”

    “一个年轻人坐在地边吃冰淇淋,所有的农机在田里自动作业。如果看的更仔细一点儿,会发现所有的农机都没有驾驶室,都是无人驾驶的,这就是明天的农业”,在12月16日举行的“智慧农业创新院士论坛”上,中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文表示,智慧农业的发展,将大幅提高农业生产力,资源利用率等。而无人农场,即是未来智慧农业实现的途径之一。

中国工程院院士、华南农业大学教授罗锡文。受访者供图

    智慧农业会大幅提高生产力

    随着农业科技的发展,数字技术的应用,智慧农业越来越成为农业发展的重要趋势之一,也成为当前农业科技领域中研究的热点。

    智慧农业为何成为热点?罗锡文介绍,智慧农业首先可以提高劳动生产力,在过去依靠人力畜力的时代,一个人一头牛,一天犁两亩地,而现在,一台无人驾驶旋耕机,一个小时能耕20亩地。人工插秧,一个人一天插一亩地,而一台无人驾驶插秧机,一个小时能插5亩地。人工撒播水稻,一个人一天最多只能播6亩水田,而无人驾驶的水直播机,一个小时就能播5亩地或者更多。人工喷雾,一个人一天最多只能喷3亩地,而无人机喷雾一个小时就能喷200亩地。人工收获,1人1天最多只能收半亩地,而一台无人驾驶收获机,一个小时能收5-6亩地。同时,智慧农业还可以提高土地产出率,罗锡文说,“采用基于北斗的精准导航技术,农机直线行驶中,横向误差小于2.5cm,这可以提高土地利用率0.5-1.0%。”

    同时,智慧农业还可以提高资源利用率,罗锡文算了一笔账,“以农田精准平整技术为例,采用农田精准平整技术后,能节水20-30%,能节肥5-10%,能增产5-10%,比传统平地方法提高效率30%。”

    无人农场的五大功能

    智慧农业如何落地,罗锡文认为,无人农场是智慧农业的生产方式,也是实现智慧农业的途径之一。

    “无人农场有五个功能,第一,耕种管收生产环节全覆盖,第二,机库田间转移作业全自动,第三,自动避障异况停车保安,第四,作物生产过程实时全监控,第五,智能决策精准作业全无人。”罗锡文说,“无人农场的关键技术包括数字化感知、智能化决策、精准化作业和智慧化管理。”

    数字化感知是获取信息的重要途径,罗锡文介绍,“以植物生产为例,数字化感知的内容包括土壤信息与耕作阻力、养分、水分,作物的长势信息和作物病虫草害的信息。”

    而获取信息的方式,则通过卫星、无人机、地面监测设备实现,三者协同,既可以获取不同类型的信息,也可以获取同一类型不同侧重的信息。

    罗锡文介绍,“根据不同的场景,我们采用不同的技术。比如想知道广东省全省的水稻种植面积,那么建议通过卫星图片来判断。如果我们想知道某一个农场的水稻长势信息,我们就可以用无人机拍摄的图像来分析。如果我们想知道某一块地里面的水稻病虫害的情况,我们就要用地面仪器来测定。”

    丰富而全面的信息,精度和广度都远超过去人工测量的效果,这些信息可以为未来的农田决策、作业提供更好的支撑。

    无人农场中能做到哪些事

    在无人农场中,我们可以实现哪些“未来场景”?罗锡文表示,从决策开始,到精准作业、定点作业、智慧管理,无人农场可以实现生产全链条的数字化、无人化、智慧化。

    在决策阶段,根据地形地貌、田块大小和灌溉条件等,可以智能决策土地的整治方案。在土地整治阶段,根据土壤质地和耕整习惯等,智能决策耕整方案。在种植选择阶段,根据当地的气候和种植习惯等,智能决策种植方案。在播种阶段,根据当地的种植气候和种植方案,智能决策播种方案,包括播种时间、行距、穴距和播种量。在管理阶段,根据作物的长势和病虫草害情况,智能决策田间的管理方案,包括灌排、施肥、打药等等。在收获阶段,根据作物的长势和当地的气象,智能决策收获方案,包括什么时候收,以什么样的方式来收。

    这些场景,其实已经可以实现。罗锡文介绍,“比如一种无人驾驶的水稻精良播种机,它将稻种精准地播放,2粒、2粒或者3粒、3粒,而且可以同步开沟起垄。再如中国农机院研究成功的一种大型智能化变量喷药机,它能够自动识别杂草,实现精准配药。”

    类似的案例还有很多,一套主从导航水稻收割机系统,主要由一台红色的收割机和一台蓝色的运粮车组成,两台车中间的横向位置误差不超过5厘米,纵向位置误差不超过10厘米,使得收割机中的谷子,可以准确地卸在运粮车上。

    丰富多样的自动化机械进行精准作业,而管理者则可以实现智慧化管理,“不用下地,在办公室就可以监控工作效率、作业情况。因为每一台农机上面都装着传感器,装着卫星天线,可以远程监控和调度。”

    无人农场的实践故事

    2020年,华南农业大学创建了首个水稻无人农场,罗锡文介绍,从最开始的整地,到最后的收获,已经实现了全程智慧化、无人化。

    无人驾驶的旋耕机,完成了最初的整地工作,监测的数据显示,14亩地,38分钟完成整地作业,误差不超过2.5厘米。罗锡文说,“和人工相比,又快又好。而且,在最后一行的时候,它知道今天的任务完成了,自动沿着我们给它设定的路线,开回到机库里。”

    播种环节,无人播种机实现了水稻直播,罗锡文介绍,“一般水稻直播,采用的是旱直播方式,将稻种播在干土上,然后再浇水。无人播种机到第一个点,开始播种,一个小时可以播种20亩,播完之后自动回到机库。”

    相比整地和播种,田间管理更加复杂,也需要更多的机械,“田间管理包括水肥药的管理,有两种作业方式,天上和地下。天上是采用无人机。无人机作业有一个特点,如果一个地方长得不好,它可以多施点肥,实现精准喷施。在地面上采用水田喷雾机,它也是自动从机库里面开出来,喷雾机幅宽12米,作业效率非常高,它的雾化效果特别好。对于根部和下部发生的问题防治效果特别好。”罗锡文说。

    在最后的收获环节,两台机械同时作业,罗锡文介绍,“收割机在田中收的时候,运粮车在旁边等着,等收割机的粮仓快满了,发一个信号过来,运粮车自动走过去开始卸粮。然后它开到田边,把粮食卸到卡车上,再由卡车运到粮仓去。这种模式我们称为等待卸粮模式。”

    无人农场效率如何?罗锡文介绍,2021年,华南农业大学在广东的实践中,早稻亩产达到662.29公斤,而当地平均亩产为500公斤左右。

    新京报记者 周怀宗

    编辑 唐峥 校对 卢茜