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國(guó)內(nèi)首個(gè)生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)“大練兵”

2019-06-17 11:04:53   

農(nóng)場(chǎng)主坐在指控中心里喝著茶,輕點(diǎn)屏幕發(fā)出指令,田間的農(nóng)機(jī)就按照規(guī)劃路線(xiàn)自動(dòng)整地、播種、施肥、打藥、收割……這一充滿(mǎn)科技感的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化作業(yè)場(chǎng)景,也許很快就會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

近日,在山東省淄博市臨淄區(qū)朱臺(tái)鎮(zhèn)禾豐種業(yè)生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的麥田里,多臺(tái)無(wú)人駕駛的拖拉機(jī)、小麥?zhǔn)斋@機(jī)、播種施肥一體機(jī)、植保無(wú)人機(jī)、秸稈粉碎滅茬混土還田機(jī)等農(nóng)機(jī)裝備上演了一場(chǎng)“大練兵”,集中展示了最新的無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)技術(shù)成果,讓與會(huì)者大飽眼福、倍感振奮,也讓我們看到了農(nóng)業(yè)的未來(lái)。

無(wú)人農(nóng)機(jī)秀出十八般武藝

這個(gè)由山東理工大學(xué)與淄博禾豐種業(yè)公司合作共建的生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng),經(jīng)歷了兩年多的籌備,于今年3月正式開(kāi)建,集合了山東理工大學(xué)多個(gè)相關(guān)重點(diǎn)學(xué)科技術(shù)骨干組成跨學(xué)科大團(tuán)隊(duì)。短短3個(gè)月,在小麥、玉米種植關(guān)鍵環(huán)節(jié)的無(wú)人化作業(yè)上取得了可喜進(jìn)展,日前,這些技術(shù)成果進(jìn)行了集中演示,無(wú)人農(nóng)機(jī)競(jìng)相上場(chǎng)秀出十八般武藝。

率先起飛的三架遙感無(wú)人機(jī)是生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的“眼睛”,可獲取作物的全方位信息,為地面農(nóng)機(jī)和植保無(wú)人機(jī)提供精準(zhǔn)作業(yè)地圖,還可獲取小麥多光譜數(shù)據(jù),同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻影像、飛機(jī)狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)回傳。

輕裝上陣的由淄博市農(nóng)機(jī)研究所研發(fā)的小型植保機(jī)器人輕巧靈活,能在田間自由穿梭。另一款由山東理工大學(xué)自主研發(fā)的地面智能?chē)婌F植保機(jī)器人,能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛、自動(dòng)規(guī)劃路線(xiàn)、地頭自動(dòng)轉(zhuǎn)彎掉頭,可同時(shí)噴灑農(nóng)藥和葉面肥。除了地面機(jī)械,極飛P30植保無(wú)人機(jī)可以一鍵起飛、一鍵返航、一控多機(jī)、全自主飛行。這些智能化的無(wú)人植保機(jī)械均可以實(shí)現(xiàn)人藥分離。

引人注目的東方紅1104-C無(wú)人駕駛拖拉機(jī)和玉米條帶耕精密播種機(jī),雖是“重量級(jí)選手”,但行走自如,可以實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)行駛作業(yè)、地頭自動(dòng)調(diào)頭、自動(dòng)避障、自動(dòng)升降掛接農(nóng)機(jī)具,整個(gè)過(guò)程均是無(wú)人化操控。由山東理工大學(xué)與合眾思?jí)压餐_(kāi)發(fā)的智能化小麥?zhǔn)斋@機(jī),不僅實(shí)現(xiàn)了田間直線(xiàn)作業(yè)的無(wú)人操控,還能有效減少漏收,降低收獲損失。

無(wú)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,將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)翻天覆地的變化。生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、法國(guó)歐洲科學(xué)院院士蘭玉彬教授表示,這次演示的無(wú)人駕駛技術(shù)屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,涉及耕種管收全過(guò)程,采用天、空、地一體化技術(shù)進(jìn)行全方位信息采集和處理,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)直行、轉(zhuǎn)向、倒車(chē)等控制,完成了農(nóng)田里全無(wú)人駕駛的第一步。

云平臺(tái)為無(wú)人農(nóng)場(chǎng)提供智慧大腦

這么多農(nóng)機(jī)能在無(wú)人駕駛的情況下自由奔走田間,背后離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等技術(shù)的支撐。

位于農(nóng)場(chǎng)中央的指揮控制中心和云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng),可以說(shuō)是無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的“大腦”,對(duì)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行整體調(diào)控,監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的作物生長(zhǎng)環(huán)境、土壤狀態(tài)以及所有機(jī)具的作業(yè)狀態(tài),并進(jìn)行智能實(shí)時(shí)調(diào)控。

山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授王志強(qiáng)介紹說(shuō),云平臺(tái)的智能農(nóng)機(jī)監(jiān)控信息化平臺(tái)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人農(nóng)機(jī)的農(nóng)機(jī)監(jiān)控、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(wú)人農(nóng)機(jī)采用北斗GPS系統(tǒng)+姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)獲取自身的高精度定位信息,并采用4G/5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至云平臺(tái)。結(jié)合GIS系統(tǒng),操作人員可以在辦公室里對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)操控,真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的無(wú)人應(yīng)用,讓一個(gè)人管理上千畝田地成為可能。

“屏幕上綠色的路線(xiàn)是無(wú)人農(nóng)機(jī)的作業(yè)軌跡,藍(lán)色的路線(xiàn)是人工駕駛農(nóng)機(jī)的作業(yè)軌跡,我們可以清楚地看到,無(wú)人農(nóng)機(jī)作業(yè)比人工操作更加精準(zhǔn)。”王志強(qiáng)說(shuō)。

云平臺(tái)還有一個(gè)重要組成部分是農(nóng)情平臺(tái)。在農(nóng)場(chǎng)的不同角落分布著一個(gè)個(gè)藍(lán)色的小箱子,它們是土壤墑情檢測(cè)器,可以測(cè)量不同深度土壤的濕度、溫度、pH值等信息,另外還有無(wú)人值守、超低功耗的智能檢測(cè)氣象站,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田空氣溫濕度、降雨量、風(fēng)速等信息。

衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)和地面監(jiān)測(cè)采集的農(nóng)情信息上傳到云平臺(tái)后,進(jìn)行存儲(chǔ)匯總分析,結(jié)合后臺(tái)的農(nóng)資管理數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、植物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)等,將形成無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)。這樣就可以科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),判斷何時(shí)該播種、施肥,使灌溉、施肥和用藥更加精準(zhǔn),提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“數(shù)字化農(nóng)場(chǎng)”。

打造可復(fù)制的生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)樣板

據(jù)了解,無(wú)人農(nóng)場(chǎng)在國(guó)內(nèi)并非獨(dú)此一家,2018年,江蘇省興化市就啟動(dòng)我國(guó)首個(gè)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)。而禾豐生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的可貴之處,是跟生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

農(nóng)場(chǎng)的四周種有矢車(chē)菊、蛇床草等植物,它們可以涵養(yǎng)天敵昆蟲(chóng),給害蟲(chóng)天敵一個(gè)棲息地,減少害蟲(chóng)對(duì)農(nóng)作物的危害。同時(shí),農(nóng)場(chǎng)還采用殺蟲(chóng)燈、以蟲(chóng)治蟲(chóng)等綠色防控手段來(lái)減少農(nóng)藥施用,采用水肥一體化噴施系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減肥節(jié)水,采用生態(tài)沃土技術(shù)來(lái)保護(hù)土壤,盡可能地保護(hù)生態(tài)平衡。

麥田的旁邊,大片的紫花苜蓿正值花開(kāi)。禾豐種業(yè)董事長(zhǎng)朱俊科介紹說(shuō),玉米和苜蓿間作種植,苜??梢怨痰o玉米提供養(yǎng)分,還可以和玉米一起作青貯飼料,既減少了飼料成本,又提高了牛肉的品質(zhì)。

在農(nóng)場(chǎng)的養(yǎng)牛車(chē)間,通過(guò)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(shí)現(xiàn)糞便還田,以肥養(yǎng)地。牛的尿液富含氮,經(jīng)過(guò)生物菌技術(shù)處理后可以生成球藻,放入魚(yú)藕共生的荷塘后,最后經(jīng)過(guò)養(yǎng)魚(yú)凈化的水,可以澆地或作牲畜的飲用水,一個(gè)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(jiàn)。

“生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)融合了生物防控、綠色植保、無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等眾多高新技術(shù),是重大高新技術(shù)集成應(yīng)用、研發(fā)與模式創(chuàng)新的結(jié)合體。生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)變革的第一步,這個(gè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)才剛剛開(kāi)始。”山東理工大學(xué)教授張彥斐說(shuō),目前團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)一種自走式除草機(jī)器人,進(jìn)一步探索無(wú)人農(nóng)機(jī)技術(shù)。

“我們要做的,是打造一個(gè)精準(zhǔn)化種植、智能決策、可視化管理和智能化操控的樣板,構(gòu)建可復(fù)制、易推廣的綠色生態(tài)、高效環(huán)保的循環(huán)生態(tài)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)新模式。”蘭玉彬表示,今后將重點(diǎn)以提升優(yōu)化農(nóng)機(jī)無(wú)人操作為主要方向,構(gòu)建多機(jī)械、多機(jī)種協(xié)同作業(yè)的工作模式,以最大化地解放雙手,為解決“誰(shuí)來(lái)種地”問(wèn)題提供強(qiáng)有力的科技支撐。

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