科技驱动农垦迈向智慧农场

张莹莹

“藏粮于地，藏粮于技”是衡量现代化农业进步的标志。现代化农业的发展，离不开机械化和科技的支撑。

10月26日下午，“2018中国国际农业机械展览会”分论坛“精准农业与智能农机论坛”在武汉国际会议中心召开。该论坛旨在破解农业规模化种植者在农业模式升级、农场建设中的焦点问题。

智能农机装备先进技术与趋势

上海交通大学教授刘成良在会上介绍了世界农业大国美国、德国、日本、荷兰、以色列的农机智能化发展战略，其发展战略分别是：以精准农业为战略的美国，具备装备制造业和IT技术世界领先的工业基础，其核心技术特征是精确、自动化、用户界面友好、网络化;以农业4.0为主要战略的德国，具备重型装备制造业行业领先的工业基础，其核心技术特征是CPS、M2M和IOT;以技术增值型农业为战略的日本，具备轻重型农机装备并重，农业机器人行业领先的工业基础，其核心技术特征是农业信息化，智慧农业和人机界面合作;以农业国际化为战略的荷兰，具备设施农业及装备世界领先的工业基础，其核心技术特征是技术创新型的农业与工业相结合;以创意农业为战略的以色列，具备精益、集约型农业及农机装备领先的工业基础，其核心技术特征是沙漠农业中的滴灌技术。

刘成良介绍说，我国则是以全程全面农业机械化为愿景，以人工智能2.0为工业基础，向机械化、信息化两化融合的智能农机系统方向发展。

刘成良表示，智能农机系统是指农机（复杂农机）+智能（感知+决策+控制）+系统（大数据+云平台+物联网）。具体而言，在向农机智能化发展过程中，存在一些共性关键技术，分别是数字化设计技术、智能感知技术、农机智能控制技术和大数据、云平台、物联网技术。未来农户可以通过购买智能农机系统，实现自己已有农机的智能化。

但是，目前我国在农机智能化的研究开发方面存在基础薄、条件差的问题。相比之下，美国几家大的农机公司，例如约翰迪尔公司、天宝导航有限公司，在短短几年内就已经把基于GPS的农业装备，如拖拉机、联合收割机等的自动转向控制系统，开发成年产值超过2亿美元的产品。

约翰迪尔中国技术创新中心主任张宏岩表示，智慧农业的发展方向是以数据为基础进行即时决策的全自动化精准作业，即在高质量农机精准作业的基础之上，通过逐渐完善的农业互联网，广泛采集数据，发展成更强大的数据体系，最终利用机器学习等方法，达到用人工智能技术及时自动调节机器参数，并时时提供最优农业决策，进而实现农业生产过程的智能化。

全自动化精准作业不仅为每个农业生产环节增添了新意义，颠覆性地革新了整体系统，而且带来了新的商业机遇，激发了新的商业模式，改变了农机的设计与呈现方式。

张宏岩指出，在传统农业生产过程中，农户通过田间地头的人工实践与观察，概括性总结经验。但是，在智慧农业生产过程中，农户将通过获取全球数据，进行自动化实践，精确到每一株作物。总之，大数据下的智慧农业，具备既可以实现单纯地监测和记录作业情况的能力，也可以实现模拟、诊断、优化和预测农业农情境况的能力。最终目的是以数据为基础，以人工智能算法为手段，及时有效地做出更高、更可靠的综合决策。

垦区智慧农场建设成果

我国智慧农业的发展在面临挑战的同时，也迎来了极佳的机遇：用先进农机装备技术提升传统农业，转变发展方式，提高农业现代化水平，是我国农业发展的客观要求。不仅国家农业智能装备工程技术研究团队于农田精细平整、精准施肥、拖拉机自动导航、农机作业监管服务系统、智慧农场系统等方面，在安徽、山东、新疆、山西、河南、内蒙古、北京、黑龙江垦区等地推广应用了3万多套系统，取得了显著的社会经济效益。而且江苏省农垦农业发展股份有限公司黄海分公司和黑龙江农垦七星农场，分别在智慧农业发展和农业物联网及农业信息化建设方面努力实现农业智能化和信息化工作。

北京农业智能装备技术研究中心研究员孟志军表示，国家农业智能装备工程技术研究团队自主研发出的1PJ系列农田激光精平机，较好地改善农田表面平整程度和种床条件。激光控制平地技术可实现高精度土地平整，其标准偏差值小于3厘米，提高了农田灌溉水分布的均匀程度，灌溉均匀度达到85%，田间水利用率达到80%，节水30%。有利于控制杂草和虫害，提高了作物产量和质量，在哈尔滨管局阎家岗农场水田和北安管局逊克农场得到很好的示范应用。孟志军指出，手动驾驶拖拉机导致误差累计可达10%以上，但是应用了其团队的自动导向控制系统，可避免跳行和重行，减少了投入，提高了土地利用效率，还可以进行高速作业，减少劳动强度，增加作业时间，提高生产率，可降低生产成本3—8元/亩。

据江苏省农垦农业发展股份有限公司黄海分公司副总经理何彦平介绍，2001年，苏垦农发黄海分公司率先华东六省一市引进并推广了“农田激光控制平地技术与机具”。近年来，将农田激光平地作业列入年度与中长期发展规划及募投项目中，每年激光旱平整作业面积5000亩左右，并在引进激光旱整的基础上，成功研究开发了水田激光平地机与作业技术，解决了南方水旱轮作区旱平整难度大、季节紧张和作业成本高的难题，并获得国家发明专利。激光平地技术的应用极大地提高了农田平整精度，有效改善了麦稻生产条件，大大提高了水资源与农药化肥的利用率，有效促进了农业的增产、增效与节约生产。

何彦平表示，拖拉机高精度全天候直线行走、苗行间侧深施肥与机械中耕除草及接垄重漏作业一直是制约高质量精准作业难题。自2004年，苏垦农发黄海分公司参与农业部组织的赴美精准农业及“3S”技术培训团，培训学习并参观美国精准农业技术与作业现场后，先后组织赴国家智能农业装备研究中心、黑龙江农垦学习调研。并于2009年在江苏农垦率先引进推广了“GPS导航自动驾驶系统”，利用卫星定位自动驾驶实现了拖拉机高精度直线行走（±2cm）接垄与苗间作业，并实现了夜间、雾天的全天候作业，大大提高了作业质量标准、作业效率，提高土地利用率，抢到了农时季节。同时利用固定基站和同一台导航拖拉机记忆功能，配套开沟播种联合作业机实现导航精准开沟播种作业。后期追施肥和打药采用该导航拖拉机，配套行间苗侧深施肥机进行大小麦行间精准深施肥作业，提高肥料利用率，减少施肥开口器伤苗，配套宽幅打药机、撒肥机、直播机固定道导航作业，减少压苗和重漏现象。

2016年，在华南农业大学罗锡文院士团队支持和帮助下，苏垦农发黄海分公司示范了卫星定位导航轻型喷药撒肥机智能自动驾驶系统，解决分公司在水稻生产全程机械化进程中植保和撒肥作业存在劳动强度大、工人易出现中毒中暑等问题。经初步示范，已基本能满足农场水旱植保施肥无人驾驶作业，目前正在进一步试验完善。同时，正在积极引进示范拖拉机与插秧机无人驾驶系统，解决今后人力紧张与成本高的问题。

黑龙江农垦七星农场于2010年开始信息化建设工作，坚持以发展信息化带动现代农业产业化的发展思路，积极打造垦区“智慧农业”示范区。2016年年末，七星农场在原有信息化建设基础上，利用国家项目建设了《七星农场黑龙江垦区大田种植物联网应用示范工程项目》，该项目的建设全面开启了七星农场信息化农业发展的新进程。

黑龙江农垦七星农场场长彭荣君介绍说，七星农场的物联网建设内容主要包括：第一，农场建设了覆盖全场122万亩耕地的200个监测点，通过视频装置和传感器，不仅可以监测作物的长势情况，还可以提取影响作物生长的水温、泥温、水位、二氧化碳、土壤质量等要素信息;第二，农场建设了20个小型气象站，它们可以随时提取影响作物生长的温湿度、二氧化碳含量、风向风速、光照、蒸发量和降雨量等要素信息;第三，農场建设了20套地下水位监测装置，它们可以随时提取并监测地下水位的变化情况，以便于为农场中采取井灌方法种植的水稻，提供决策数据信息。

此外，借助建设物联网平台，七星农场还延长了生产过程的智能装置的功能，升级了原有的3S技术，链接了食品质量安全可追溯系统，开发融入了农场基础工作的管理软件。

目前，七星农场正在形成自然环境、生产种植、资源资产、业务管理四大方面的农业大数据。针对形成的大数据，七星农场通过专家团队对大数据的分析，进一步找出作物生长的规律，制定规范的种植模式，逐步实现农业生产、管理的信息化。

与会嘉宾一致认为，发展高水平的现代农业，离不开对农业信息化的投入。同时，智慧农业的健康发展也需要必要的规范和引导。只有如此，才能实现传统农业向智慧农业的转型升级。