南京粮食生产“无人化农场”项目建设情况与探索

张 俊，孔爱民，钱生越，陈福明

（1.南京市农业装备推广中心，江苏南京 210029；2.南京市高淳区农业农村局，江苏南京 211300；3.南京市高淳区陈福明谷物种植家庭农场，江苏南京 211300）

0 引言

“无人化农场”是以数据和信息为基础支撑，利用北斗卫星导航、5G通信网络、农业物联网、大数据分析、人工智能等信息化技术，通过远程综合管理自动化平台分析与决策，指导无人化农机装备全自动、全覆盖、高质量、高效率地完成农业生产活动。南京市聚力农业生产全程全面机械化和农机装备智能化绿色化提升“两大行动”，加快农机装备转型升级，积极探索粮食生产“无人化农场”建设，取得了积极成效。

1 建设现状

1.1 基本建设情况

近年来，南京大力提升农业机械化水平，全市农作物耕种收机械化率超85%，2022年被评为全国率先基本实现主要农作物生产全程机械化示范市。南京明确建设“都市现代农业强市”，其中“科技装备强”是其重要内涵之一。浦口区、六合区、江宁区、高淳区已分两批先后获省级立项，开展了省级农业生产全程全面机械化示范县建设，溧水区今年也积极申报了项目。省区市三级都高度重视示范县建设，南京5个示范县建设的投入资金达5000多万元，建设内容主要包括全程机械化、全面机械化、信息化智能化提升等6个方面内容。

2021年，江苏省农业农村厅印发《关于粮食生产“无人化农场”和特色农业生产全程机械化示范基地（园区）建设指引》的通知，对粮食生产“无人化农场”的建设标准提出了规范性的要求。南京市不断加快“无人化农场”建设，目前全市5个粮食生产“无人化农场”建设已初具规模，2025年底前5个主要涉农区将全部建成省级农业生产全程全面机械化示范县。建成以后将主要带来两个变化：一是“强者更强”，粮食生产全程机械化实现提档升级，无人化水平显著提升；二是“补齐短板”，县域内规模特色主导产业比如茶叶、蔬菜等将加快推进农业机械化，着力解决特色农业“无机可用”“无好机用”的难题。

在“无人化农场”示范基地建设方面，一是先行先试。以六合区横梁街道艾津农业园为试点，启动粮食生产“无人化农场”建设，该农业园入选第一批省农业生产全程机械化智能化典型基地，被江苏省农业农村厅评为省级粮食生产“无人化农场”。二是重点支持。将“无人化农场”建设列入市级农业机械化专项预算资金约束任务清单，对一般农业经营主体，市级财政补助比例达建设总投入的50%左右。三是示范推动。今年南京市农业装备推广中心联合南京农业大学、农业农村部南京农业机械化研究所、江苏北斗农机科技有限公司等成功申报立项江苏省重大农业科技装备集成示范项目——稻麦轮作“无人化农场”集成示范基地建设。省级财政支持、市级财政配套，项目总投资277.8万元。通过项目建设可以实现稻麦轮作耕、种、管、收的全程无人化、自动化作业。并且开发一套基于数字处方的无人机变量喷药追肥系统，实现无人收割机和无人运粮车之间的协同，做到无人协同卸粮。在无人收割机上安装自动实时测产装备，可以实现稻麦收获实时测产，实现可视化无人作业农机物联网监控、管理系统的构建。

1.2 粮食生产“无人化农场”示范基地建设

六合区横梁街道的艾津农业科技有限公司第一批获评全省粮食生产“无人化农场”称号。自2015年在三友湖村流转66.67 hm2土地作为社会化服务模式的“样板田”，基地集中展示了水稻社会化服务全程产业链的信息化技术、服务模式及农技装备。基地功能分区明确，按功能分为综合服务区、科技展示区和生产示范区。公司拥有粮食全程社会化服务农机具等115台/套，覆盖粮食耕种防收四个环节，其中插秧机、无人机和收割机安装了北斗系统，并纳入农机作业智慧管理平台，可实现农机作业状态实时监控。拥有直行辅助拖拉机、全自动插秧机、无人植保机、全自动收割机、电控烘干机，可以覆盖水稻种植全部生产过程。育秧、田块旋耕、机插秧、施肥、病虫害防治、收割以及烘干高度实现了农机、农艺的有机融合。从2016年开始大面积试验示范无人植保机的机艺融合应用技术，包括适用无人植保机的农药剂型、田间病害防治效果、无人机多功能试验示范（撒肥、播种）以及田间除草应用技术等，不仅实现了无人植保机病虫害的绿色高效防控，还开发了无人机撒肥、播种等技术的应用技术，使无人机植保机艺达到了高度融合。

浦口区汤泉农场面积80 hm2，2022年开展粮食生产“无人化农场”智能装备示范项目建设，拥有无人驾驶收割机收割小麦、无人驾驶拖拉机旋耕作业秸秆还田、无人驾驶高地隙植保机、无人驾驶插秧机插秧、智能灌溉系统远程控制。无人驾驶植保机融合了农芯南京智慧农业研究院所研发的北斗导航、自动控制等技术，能在无人驾驶的环境下精准跟踪路线，自动调节方向与速度，遇到障碍会紧急避险，喷杆还具备自动升降与折叠功能。除了地面植保机，还有飞旋空中的植保无人机，实现全程无人精准喷洒工作，节约农药，减少药害产生，降低人力成本。汤泉农场的收割机、插秧机和拖拉机，将传统机器改良成新型无人农机，安装了北斗高精度定位系统、行进速度控制器等装置，实现误差小于2.5 cm的高精度作业。新型无人农机的投用，提高农机作业效率50%以上，节约水、肥、药10%～15%。智能灌溉系统改变了以往传统手动灌溉控制闸门的旧形式，实现随时随地轻松控制供水与排水，实现节水灌溉60%，提高农业灌溉管理水平与效率。目前，农机装备覆盖耕、种、收、植保、烘干、秸秆处理六大环节，已实现粮食生产全程机械化。粮食生产主要环节均实现装备智能化、管理信息化、农田“宜机化”、作业精准化、机艺融合化，粮食生产“无人化农场”建设模式逐步清晰。

江宁区杨长根家庭农场，种植的农田面积达到93.33 hm2。先后陆续购置的32台套现代化农业机械，从育秧到耕种、施肥、植保，到最后的收割，全部都是机械化操作。2022年启动粮食生产“无人化农场”示范基地建设，家庭农场一次性投入180万元，新购置了一批无人植保机、插秧机、收割机等设备，不仅自己用，还为周边农户提供农机服务，让大家一起搭上“智慧农业”的快车。示范基地内采用物联网、大数据、3S、机器人和人工智能等软硬件技术，实现“耕-种-管-收”的无人化农场管理。通过手机电脑远程“种田”，施肥、除草、打药、收割全程在线监控。示范基地内使用无人化机械进行植保和耕种，减少了劳动力资源的使用，各类新型农机已经普遍应用到粮食生产的“耕、种、管、收”四个环节，极大提高了农业生产效率。

高淳区禾田越光粮食生产“无人化农场”核心区33.33 hm2，2018年投资近800万元新建了一个育秧中心，配备了自动化精量播种、工厂化育秧、肥水一体化喷灌、智能化管理等设施，通过统一优良品种、统一分批播种、统一秧田管理，提高了种植效率，降低了种植成本，基本实现了水稻生产全程机械化。同时，在物联网、云计算的赋能下，能够实时了解育秧中心的土壤温度、湿度情况，田间地头的风吹草动“尽在掌中”。“无人化农场”目前种植的全是油菜，去年秋天开始运行，耕、种、管、收等环节实现无人化机械操作。率先使用无人机进行病虫害防治，购置无人驾驶插秧机、无人驾驶收割机、无人植保机等一批新技术新装备。只需要动动手指，无人驾驶的收割机、拖拉机、插秧机就开始自动作业，耕种管收主要环节无需人下田，使用无人驾驶农机，可以彻底解放机手，一人可同时控制多台农机进行作业，作业效率也能提升20%以上，此外，通过精准定位和导航，可增加耕地利用率5%～10%。

2 粮食生产“无人化农场”建设中遇到的问题

2.1 “无人化农场”的政策资金扶持需要进一步加强

一是目前我市粮食生产“无人化农场”建设还处在探索、研发、示范阶段，无人化农场建设前期因技术瓶颈和规模应用较小等因素，投入成本较高，政策性资金扶持还不能满足农业经营主体的生产需求。二是粮食生产“无人化农场”领域的核心关键技术，需要吸引科研院所和尖端团队开展专项攻关。目前针对无人农场领域相关科研专项需设立专项扶持政策，并分阶段实施，应尽可能加大推广扶持力度。

2.2 “无人化农机”的重要技术需进一步突破

一是目前农机主要还围绕在研究北斗导航自动驾驶等技术上，农机自动驾驶技术产品缺乏标准化、系列化的量产产品，基本都是采取对现有农机进行无人化改造的方式；二是插秧机和植保机械的无人化改造技术相对应用较为广泛，但在拖拉机和收割机上应用还存在无人化改造瓶颈；三是农机无人化仅侧重于自动导航驾驶功能的改造，缺乏农机在作业过程中的信息感知与智能化控制的相互协调融合，如耕深检测控制、漏播漏种监测、割台和喂入量控制、倒伏检测、多机协同作业等，还不能完全实现无人化生产效率和作业质量的最大化。

2.3 无人化作业的“宜机化”建设需进一步提升

第一，虽然我市高标准农田建设已基本满足农业机械作业需求，但尚在建设初期，部分设施建设还存在一些问题，如丘陵地块规模与长宽设置、出入机库和农田坡道、过田埂等不利于无人化农机作业；第二，农机库房建设比较困难，农业经营主体绝大部分农机面临“住房难”问题，机库田间转移作业布局不合理，不利于自动出入库；第三，基础通信设施、道路感知标识、智能传感器等信息化基建较为滞后，无人化作业前须对作业田块打点标记，不同农机产品标准不统一，数据共享程度低，作业效率降低。

2.4 “无人化农场”的管控运营需进一步优化

一是“无人化农场”是现代农业建设的一项系统工程，需要不断探索完善改进，目前缺乏政策和法规的配套，如无人化生产技术规范及标准、无人化农机使用的安全法规等；二是随着“无人化农场”的推广应用和技术成熟，将促使传统农民向利用高科技手段的“新农人”转变，需要探索适度规模经营和新型职业农民培养的新机制；三是未来面向无人化农场的社会化服务组织，需建立一套规范完善的产品售后服务、培训新型服务体系。

3 推进粮食生产“无人化农场”建设的几点建议

3.1 加强政策引导和扶持，统筹协调推进项目建设

进一步加快布局规划，细化建设规模、建设内容、推进期限、投入预算及效益分析。农业农村主管部门需要因地制宜合理编制相关的规划，针对技术研发、推广、应用过程中的问题和技术路线做好顶层设计，在发展方向、重点领域、发展模式及推进路径，合理布局应用示范粮食生产“无人化农场”项目。在当前技术和商业化程度还不成熟的情况下，应积极构建无人化农场产、学、研、用创新机制，组织专家学者领衔科研人才队伍，组建由农业经营主体、农机企业、科研院所构成的团队协同推进项目建设。通过政府构建政策支持环境，为资金、技术和人才等资源提供保障，促进“无人化农场”产业化发展。

3.2 加大应用示范推广力度，规范出台相关标准

加快推动粮食生产“无人化农场”系统规范化发展，发挥标准对农机装备智能化转型升级的引领带动作用。在先行先试阶段可以根据国内外技术标准和发展现状，建立适合我国未来发展的无人农场国家技术标准体系，以促进我国“无人化农场”的标准化发展。及时、充分总结示范推广的经验和成效，以行业应用层面为落脚点，在无人化农场建设、无人化农机性能、操作管控技术、安全生产作业、高标准农田改造、配套设施布局、通信导航功能、数据信息接口、农情监测能力等领域，建立完善相关规程、制度。

3.3 加速新型农机人才培养，完善新装备服务体系

吸引和培养“无人化农场”相关的高端人才和创新创业人才，创新培育“新农人”队伍，探索完善粮食生产“无人化农场”社会化服务体系，应对无人化生产带来的革命性变革。推动协同协作，建立由农机服务主体和智能农机企业构成的优势联合体，充分发挥研发企业的维修和培训优势，并通过作业服务，形成研发迭代正反馈。推动市区联动，引导建立区域性农机服务中心，充分发挥资源集聚效应，培育农机社会化服务品牌。积极探索“全程机械化+综合农事”服务新模式，培育优质农业经营主体，提供综合农事“一站式”服务。

3.4 加快推进关键技术攻关，充分发挥产学研合作的优势

以“机器换人”为主要特征的无人化农场，需要精准、稳定和可靠的技术支撑。“无人化农场”建设需要加快对农业物联网技术、大数据技术、人工智能技术和无人智能农业装备技术的攻关。利用高等院校、科研院所和科技公司的科研优势，加快研发适应不同地域、不同地形、不同种养方式的无人化农场关键技术及装备，并建立研发基地、试验基地。进一步完善和改进各类农机装备和智慧管理平台，提高智能装备的作业效率，降低作业成本，提高机手作业水平。加大新装备新技术的示范推广宣传力度，建设具有南京特色、全省领先的“无人化农场”。