走進(jìn)農(nóng)場，只見一臺臺形態(tài)各異的農(nóng)機(jī)在田間或是“伸展雙臂”，或是“扭動腰肢”，或是行走自如。不僅駕駛艙內(nèi)無人，周圍也不見人影。這，不是好萊塢科幻大片的一幕，而是山東理工大學(xué)生態(tài)無人農(nóng)場無人農(nóng)機(jī)裝備的演示現(xiàn)場。
該農(nóng)場位于山東淄博市臨淄區(qū)朱臺鎮(zhèn)，由山東理工大學(xué)與淄博禾豐種業(yè)公司合作共建，是國內(nèi)首個生態(tài)無人農(nóng)場。融合了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)、生物防控、綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)、農(nóng)用無人機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、人工智能、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、云端遠(yuǎn)程控制田間作業(yè)裝備等高新技術(shù)。
無人農(nóng)機(jī)八仙過“田” 各顯神通
工作人員坐在農(nóng)場的“大腦”——指揮控制中心的辦公室里，用鼠標(biāo)依次點擊智能農(nóng)機(jī)監(jiān)控信息化平臺系統(tǒng)中的“機(jī)器人派單”“裝備檢測”和“啟動”按鈕，指控中心外的農(nóng)機(jī)就發(fā)動起來，開始自主作業(yè)了。工作人員還可以通過空中無人機(jī)傳回的實時圖像，在屏幕上觀看田里所有機(jī)械作業(yè)的畫面。
窗外，一臺由山東理工大學(xué)自主改造的無人駕駛拖拉機(jī)正在田間行駛。據(jù)該校計算機(jī)學(xué)院教授王志強(qiáng)介紹，該款機(jī)械采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精確定位，利用學(xué)校智慧農(nóng)業(yè)團(tuán)隊自主研發(fā)的電動方向盤和導(dǎo)航控制器實現(xiàn)作業(yè)全程無人化，還通過自主研發(fā)的云平臺遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對機(jī)器遠(yuǎn)程控制。“這臺在淄博的機(jī)器，我們就算在濟(jì)南，也能通過遠(yuǎn)程遙控，指揮它作業(yè)。”王志強(qiáng)說，它還能實現(xiàn)直線自動駕駛、地頭自動掉頭、主機(jī)-機(jī)具一體化控制等功能。
引起參觀者嘖嘖稱奇的還有一款不打農(nóng)藥、只打“水”的植保無人車—電生功能水生態(tài)植保無人車。“這款車只以鹽水為原料，其自帶的電生功能水發(fā)生裝置可將鹽水轉(zhuǎn)化為電生功能水。”山東理工大學(xué)教授張彥斐告訴記者，這種“水”對于由細(xì)菌、真菌、病毒引起的常見農(nóng)作物病害以及部分蟲卵，具有廣譜、高效、快速的滅殺作用，能防控80%以上的農(nóng)業(yè)微生物病害，可替代40%以上的傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥，促進(jìn)作物增產(chǎn)20%以上。這款機(jī)械的適用性也非常廣泛，可應(yīng)用于大田作物以及蔥、姜、蒜等高附加值經(jīng)濟(jì)作物。因此是一款無污染、無藥害、無殘留、無抗藥性的綠色、生態(tài)型植保作業(yè)機(jī)械。
不僅地面機(jī)械神通廣大，“空中精靈”植保無人機(jī)也不容小覷。當(dāng)天演示的植保無人機(jī)作業(yè)每小時可達(dá)100~200畝，與人工作業(yè)相比，效率提升數(shù)十倍，可減少農(nóng)藥使用量30%。
無人駕駛農(nóng)機(jī)能夠極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高作業(yè)精準(zhǔn)度，也能為解決未來“誰來種地”問題提供思路。“這次演示的無人駕駛技術(shù)屬于國內(nèi)領(lǐng)先，涉及耕種管收全過程，已經(jīng)實現(xiàn)了農(nóng)機(jī)直行、轉(zhuǎn)向、倒車等控制，拖拉機(jī)跟特定的農(nóng)機(jī)具（旋耕機(jī)、播種機(jī)）也實現(xiàn)了良好的協(xié)同作業(yè)與配合。”生態(tài)無人農(nóng)場團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、法國歐洲科學(xué)院院士蘭玉彬教授總結(jié)道。
布下“天羅地網(wǎng)” 實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)
指揮控制中心如此順利地讓田間的農(nóng)機(jī)在無人駕駛的情況下自由奔走，整個農(nóng)場作為一個循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)……這些到底是如何實現(xiàn)的呢？
“這主要靠的是天空地一體化信息獲取系統(tǒng)、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)支撐。”蘭玉彬教授說。農(nóng)場的智能農(nóng)機(jī)監(jiān)控信息化平臺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對無人農(nóng)機(jī)的作業(yè)監(jiān)控、路徑規(guī)劃、指揮調(diào)度和設(shè)備預(yù)警等功能。無人農(nóng)機(jī)采用北斗GPS系統(tǒng)+姿態(tài)傳感器實時獲取自身的高精度定位信息，并采用5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至云平臺。結(jié)合GIS系統(tǒng)，操作人員可以在辦公室里對農(nóng)機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)操控，真正實現(xiàn)農(nóng)機(jī)的無人應(yīng)用，讓一個人管理上千畝田地成為可能。
此外，農(nóng)場利用在太空中的高分一號衛(wèi)星獲取農(nóng)田遙感信息，主要包括農(nóng)場的旱澇、整體長勢農(nóng)情等。天空中則利用無人機(jī)搭載高光譜、多光譜分析儀，其高清晰度攝像頭，可對農(nóng)作物的主要長勢、病蟲害情況等進(jìn)行實時監(jiān)控。地面上則建立了無人值守氣象站，實時監(jiān)測空氣的溫、濕度，光照度、降水量等信息。地下則布設(shè)了多個自動化土壤墑情傳感器，自動化土壤溫度、濕度、養(yǎng)分檢測儀，自動進(jìn)行測土配方。
“然后所有這些信息通過淄博市第一個5G基站，實時傳送到農(nóng)場指控中心的物聯(lián)網(wǎng)云平臺，再利用云計算進(jìn)行分析處理，結(jié)合農(nóng)場的農(nóng)資管理、歷史產(chǎn)量等數(shù)據(jù)信息，形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)。”王志強(qiáng)說，同時基于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能核心技術(shù)，形成智慧農(nóng)業(yè)“云大腦”，智能化地判斷農(nóng)場的作物是否需要施肥、澆水、施藥，從而給出耕種管收智慧化決策。
打造可復(fù)制的生態(tài)無人農(nóng)場樣板
據(jù)了解，無人農(nóng)場在國內(nèi)并非獨此一家。而該無人農(nóng)場的可貴之處，除了是將農(nóng)機(jī)與人工智能、農(nóng)情與數(shù)據(jù)信息深度融合等等外，還在于將生態(tài)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)深度融合。
該農(nóng)場通過開展土壤、水體、大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及農(nóng)場生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃，實施測土配方精準(zhǔn)施肥技術(shù)、秸稈綜合再利用、禽畜糞便有機(jī)化處理與施用技術(shù)、綠色生物防控病害蟲綜合治理、航空植保變量施藥、精準(zhǔn)灌溉等各種生態(tài)技術(shù)措施，構(gòu)建了一個綠色、循環(huán)、生態(tài)三位一體的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。
比如在農(nóng)場的養(yǎng)牛車間，通過生物菌發(fā)酵技術(shù)處理牛糞，既減少了污染和異味，又能實現(xiàn)糞便還田，以肥養(yǎng)地。牛的尿液富含氮，經(jīng)過生物菌技術(shù)處理后可以生成球藻，放入魚藕共生的荷塘后，最后經(jīng)過養(yǎng)魚凈化的水，可以澆地或作牲畜的飲用水。一個立體種養(yǎng)、閉合式生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的雛形清晰可見。
今年，農(nóng)場在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用、現(xiàn)代農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝、育種及數(shù)字化和生態(tài)沃土等技術(shù)的綜合推動下，創(chuàng)造了畝產(chǎn)856.9公斤的全國小麥高產(chǎn)紀(jì)錄。這一成績的取得，離不開蘭玉彬教授及其團(tuán)隊的付出。全程參與的禾豐種業(yè)公司董事長朱俊科更是深有感觸地說道：“古有賈思勰，今有蘭玉彬”。
盡管已經(jīng)碩果累累，但蘭玉彬教授的腳步永遠(yuǎn)不肯停下。“我們自2019年開始，計劃用五年時間將無人農(nóng)場建設(shè)成為一個耕種管收無人作業(yè)，融合大田、大棚、果園、畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖的生態(tài)、綠色循環(huán)無人農(nóng)場，并且是可復(fù)制、可推廣的。”蘭玉彬教授對未來充滿信心。
農(nóng)民日報、廣州健坤網(wǎng)絡(luò)公司
小坤-TEL：180 2861 2231
2020-10-23
