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无人农机秀绝技未来农业尽可期 国内首个生态无人农场“大练兵”

来源:农民日报    发布时间:2019-06-15 19:45:29

多台无人驾驶农机竞相上场演示。

山东理工大学自主研发的无人驾驶高地隙植保机。

本报记者王腾飞文/图

农场主坐在指控中心里喝着茶,轻点屏幕发出指令,田间的农机就按照规划路线自动整地、播种、施肥、打药、收割……这一充满科技感的农业现代化作业场景,也许很快就会变为现实。

6月11日,在山东省淄博市临淄区朱台镇禾丰种业生态无人农场的麦田里,多台无人驾驶的拖拉机、小麦收获机、播种施肥一体机、植保无人机、秸秆粉碎灭茬混土还田机等农机装备上演了一场“大练兵”,集中展示了最新的无人驾驶农机技术成果,让与会者大饱眼福、倍感振奋,也让我们看到了农业的未来。

无人农机秀出十八般武艺

这个由山东理工大学与淄博禾丰种业公司合作共建的生态无人农场,经历了两年多的筹备,于今年3月正式开建,集合了山东理工大学多个相关重点学科技术骨干组成跨学科大团队。短短3个月,在小麦、玉米种植关键环节的无人化作业上取得了可喜进展,11日上午,这些技术成果进行了集中演示,无人农机竞相上场秀出十八般武艺。

率先起飞的三架遥感无人机是生态无人农场的“眼睛”,可获取作物的全方位信息,为地面农机和植保无人机提供精准作业地图,还可获取小麦多光谱数据,同时实现视频影像、飞机状态参数的实时回传。

轻装上阵的由淄博市农机研究所研发的小型植保机器人轻巧灵活,能在田间自由穿梭。另一款由山东理工大学自主研发的地面智能喷雾植保机器人,能完全实现无人驾驶、自动规划路线、地头自动转弯掉头,可同时喷洒农药和叶面肥。除了地面机械,极飞P30植保无人机可以一键起飞、一键返航、一控多机、全自主飞行。这些智能化的无人植保机械均可以实现人药分离。

引人注目的东方红1104-C无人驾驶拖拉机和玉米条带耕精密播种机,虽是“重量级选手”,但行走自如,可以实现直线行驶作业、地头自动调头、自动避障、自动升降挂接农机具,整个过程均是无人化操控。由山东理工大学与合众思壮共同开发的智能化小麦收获机,不仅实现了田间直线作业的无人操控,还能有效减少漏收,降低收获损失。

无人驾驶农机能够极大地提高农业生产效率,提高作业精准度,将给农业生产带来翻天覆地的变化。生态无人农场团队负责人、法国欧洲科学院院士兰玉彬教授表示,这次演示的无人驾驶技术属于国内领先,涉及耕种管收全过程,采用天、空、地一体化技术进行全方位信息采集和处理,已经实现了农机直行、转向、倒车等控制,完成了农田里全无人驾驶的第一步。

云平台为无人农场提供智慧大脑

这么多农机能在无人驾驶的情况下自由奔走田间,背后离不开物联网、5G网络、大数据、云平台等技术的支撑。

位于农场中央的指挥控制中心和云平台监控系统,可以说是无人农场的“大脑”,对农场进行整体调控,监控农场内的作物生长环境、土壤状态以及所有机具的作业状态,并进行智能实时调控。

山东理工大学计算机学院教授王志强介绍说,云平台的智能农机监控信息化平台系统,可以实现无人农机的农机监控、作业监控、路径规划、指挥调度和设备预警等功能。无人农机采用北斗GPS系统+姿态传感器实时获取自身的高精度定位信息,并采用4G/5G网络发送至云平台。结合GIS系统,操作人员可以在办公室里对农机进行精准操控,真正实现农机的无人应用,让一个人管理上千亩田地成为可能。

屏幕上绿色的路线是无人农机的作业轨迹,蓝色的路线是人工驾驶农机的作业轨迹,我们可以清楚地看到,无人农机作业比人工操作更加精准。”王志强说。

云平台还有一个重要组成部分是农情平台。记者看到,在农场的不同角落分布着一个个蓝色的小箱子,它们是土壤墒情检测器,可以测量不同深度土壤的湿度、温度、pH值等信息,另外还有无人值守、超低功耗的智能检测气象站,可以实时监测农田空气温湿度、降雨量、风速等信息。

卫星、无人机遥感监测和地面监测采集的农情信息上传到云平台后,进行存储汇总分析,结合后台的农资管理数据、产量数据、植物生长数据等,将形成无人农场的农业生产大数据。这样就可以科学指导农业生产,判断何时该播种、施肥,使灌溉、施肥和用药更加精准,提高农产品的产量和质量,建立数据驱动的“数字化农场”。

打造可复制的生态无人农场样板

据了解,无人农场在国内并非独此一家,2018年,江苏省兴化市就启动我国首个无人农场建设。而禾丰生态无人农场的可贵之处,是跟生态循环农业有机结合起来。

农场的四周种有矢车菊、蛇床草等植物,它们可以涵养天敌昆虫,给害虫天敌一个栖息地,减少害虫对农作物的危害。同时,农场还采用杀虫灯、以虫治虫等绿色防控手段来减少农药施用,采用水肥一体化喷施系统实现减肥节水,采用生态沃土技术来保护土壤,尽可能地保护生态平衡。

麦田的旁边,大片的紫花苜蓿正值花开。禾丰种业董事长朱俊科介绍说,玉米和苜蓿间作种植,苜蓿可以固氮给玉米提供养分,还可以和玉米一起作青贮饲料,既减少了饲料成本,又提高了牛肉的品质。

在农场的养牛车间,通过生物菌发酵技术处理牛粪,既减少了污染和异味,又能实现粪便还田,以肥养地。牛的尿液富含氮,经过生物菌技术处理后可以生成球藻,放入鱼藕共生的荷塘后,最后经过养鱼净化的水,可以浇地或作牲畜的饮用水,一个立体种养、闭合式生态循环农业的雏形清晰可见。

生态无人农场融合了生物防控、绿色植保、无人机、农业机器人、人工智能、物联网、大数据、云计算等众多高新技术,是重大高新技术集成应用、研发与模式创新的结合体。生态无人农场是农业产业变革的第一步,这个领域的竞争才刚刚开始。”山东理工大学教授张彦斐告诉记者,目前团队正在设计一种自走式除草机器人,进一步探索无人农机技术。

我们要做的,是打造一个精准化种植、智能决策、可视化管理和智能化操控的样板,构建可复制、易推广的绿色生态、高效环保的循环生态无人农场新模式。”兰玉彬表示,今后将重点以提升优化农机无人操作为主要方向,构建多机械、多机种协同作业的工作模式,以最大化地解放双手,为解决“谁来种地”问题提供强有力的科技支撑。