2022-04-01 17:19:15
無人駕駛的農(nóng)機(jī)正在田間作業(yè)。馮榮鑫 攝
良好的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)是茂名市首個(gè)無人農(nóng)場落戶高州的主要原因。受訪者供圖
無人植保機(jī)是目前較為普遍應(yīng)用的無人農(nóng)機(jī)。 受訪者供圖
在高州市寶光街道八角山村委會(huì)車田尾村水稻示范基地，肥沃的水田一望無際。幾架農(nóng)機(jī)正在田間忙碌地作業(yè)，機(jī)械正沿著平坦的田埂一路向前，身后一排排播種好的秧苗整齊排列。
“哇，厲害了，農(nóng)機(jī)上沒有駕駛員！走得筆直，還會(huì)自動(dòng)拐彎！”田里的無人駕駛插秧機(jī)讓圍觀的群眾直呼大開眼界。
日前，中國工程院院士、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心（茂名實(shí)驗(yàn)室）主任羅錫文團(tuán)隊(duì)再次來到茂名高州，召開現(xiàn)場會(huì)，演示無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)，并在高州建立茂名市首個(gè)無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機(jī)械化基地。這個(gè)“智慧試驗(yàn)田”是高州不斷推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，向智慧化、無人化邁進(jìn)的敲門磚。
●邱茜 龍步云
高效
無人技術(shù)覆蓋水稻耕種收
4月初，走進(jìn)位于高州市寶光街道八角山村的廣東荔晶農(nóng)業(yè)科技有限公司水稻種植基地，一場如油的春雨過后，3000畝綠油油的禾秧在水田間隨著春風(fēng)搖曳。雖然才剛播種下去十來天，但禾苗已經(jīng)顯露出強(qiáng)大的生命力，這里剛剛被確定為茂名市首個(gè)無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機(jī)械化基地。
據(jù)悉，無人農(nóng)場由嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻生產(chǎn)機(jī)械化創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)共同打造。農(nóng)場內(nèi)主要種植19香、南桂占、特優(yōu)161以及軟華優(yōu)金絲等優(yōu)質(zhì)水稻品種，無人技術(shù)將覆蓋水稻耕種收全環(huán)節(jié)。
也就是說從備耕階段耕整土地，到種植環(huán)節(jié)播種插秧，到管理環(huán)節(jié)的化肥施用，再到收獲環(huán)節(jié)的收割運(yùn)糧，全程都由無人駕駛的現(xiàn)代化機(jī)械完成。并且，農(nóng)機(jī)自動(dòng)從機(jī)庫轉(zhuǎn)移到田間，完成田間作業(yè)后自動(dòng)回到機(jī)庫，實(shí)現(xiàn)機(jī)庫田間轉(zhuǎn)移作業(yè)全自動(dòng)。在無人農(nóng)場里，農(nóng)機(jī)像是有了“大腦”一樣，會(huì)自動(dòng)避障，會(huì)異況停車，還將對(duì)作物生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)施全監(jiān)控。水稻長勢如何，是否出現(xiàn)病蟲草害都瞞不過它的火眼金睛。不僅如此，農(nóng)機(jī)還能根據(jù)作物的長勢和病蟲草害情況及時(shí)作出決策并自動(dòng)進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)，精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥和精準(zhǔn)施藥等，對(duì)基地作物生長情況監(jiān)且管。
“生物技術(shù)主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)提供適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)的品種和栽培模式；智能農(nóng)機(jī)主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)提供智能感知、智能導(dǎo)航、智能作業(yè)（精準(zhǔn)作業(yè)）和智能管理；信息技術(shù)主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)的信息獲取、傳輸和處理，農(nóng)機(jī)導(dǎo)航與自動(dòng)作業(yè)，農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程運(yùn)維管理提供支持。”華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院青年教授胡煉介紹，這三大技術(shù)共同構(gòu)成了無人農(nóng)場的鐵三角，而農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)農(nóng)場無人的關(guān)鍵技術(shù)。
突破
關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)三大創(chuàng)新
隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程不斷加快，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)不多見，取而代之的是更為高效、更標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械作業(yè)。
“人工作業(yè)往往會(huì)受農(nóng)民體力、技術(shù)等影響，不僅效率低，還具有許多不可控因素，機(jī)械作業(yè)很大程度彌補(bǔ)人工作業(yè)的缺陷，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、品牌化的基礎(chǔ)。”廣東荔晶農(nóng)業(yè)科技有限公司負(fù)責(zé)人陳祥挺是無人農(nóng)場的企業(yè)合作方，他認(rèn)為，機(jī)械化生產(chǎn)對(duì)于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，最大的優(yōu)勢是讓生產(chǎn)過程更容易控制，品質(zhì)更穩(wěn)定，效率更高，質(zhì)量也更高。
無人農(nóng)場的一小步，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)程的一大步。2003年，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文院士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動(dòng)作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究，突破了導(dǎo)航定位、路徑跟蹤、電液轉(zhuǎn)向、電機(jī)轉(zhuǎn)向、速度線控、機(jī)具操控、自動(dòng)避障、主從導(dǎo)航、車載終端和系統(tǒng)集成等十大關(guān)鍵技術(shù)，取得了三大創(chuàng)新。
——采用北斗衛(wèi)星定位和MEMS慣性傳感相結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了外部加速度補(bǔ)償?shù)木€性時(shí)變自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)不同作業(yè)工況下的高精度連續(xù)穩(wěn)定定位和測姿。
——創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于預(yù)瞄跟隨的復(fù)合路徑跟蹤控制器，采用非線性狀態(tài)觀測器對(duì)決策期望輪角進(jìn)行側(cè)滑補(bǔ)償，顯著提高了水田農(nóng)機(jī)跟蹤精度。
——創(chuàng)制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)線控裝置和農(nóng)機(jī)北斗自動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)品。
無人駕駛旋耕機(jī)、無人駕駛播種機(jī)、無人駕駛插秧機(jī)、無人駕駛高地隙寬幅噴霧機(jī)和無人駕駛收獲機(jī)……一批新型無人農(nóng)機(jī)問世，成果總體達(dá)到了國際先進(jìn)水平，其中水田自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)和主從導(dǎo)航技術(shù)居國際領(lǐng)先水平，滿足旱地（水田）耕整、種植、植保和收獲等環(huán)節(jié)精準(zhǔn)作業(yè)需要，打破了國外技術(shù)壟斷，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧生產(chǎn)提供了重要支撐。
而能精準(zhǔn)控制播種量，省略了育秧、運(yùn)秧、插秧的環(huán)節(jié)，具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、抗藥性強(qiáng)等特點(diǎn)的無人駕駛水稻精量穴直播機(jī)運(yùn)用了羅錫文主持的“基于北斗的農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”的項(xiàng)目成果，該項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
支撐
超53萬畝高標(biāo)農(nóng)田建成
高州，七山一水兩分田，土壤肥沃，地貌多元，氣候多樣。一江十河編織在田園山水風(fēng)光中，形成了一個(gè)天然的溫室大棚，成為四季彌漫著花果魚米香甜的農(nóng)業(yè)天堂。
茂名市首個(gè)無人農(nóng)場落戶高州，絕非偶然。
“無人農(nóng)場的選址，首先得滿足機(jī)械化耕作條件。土地是否平整、地塊是否足夠大、灌溉條件如何，能否滿足機(jī)耕條件，這是基礎(chǔ)。”胡煉說。
高州全域?qū)嵤┨镩L制、田保姆制，防止耕地丟荒，同時(shí)，鼓勵(lì)土地集約化發(fā)展，讓耕地流轉(zhuǎn)起來。目前，全市承包土地面積75.24萬畝，已累計(jì)流轉(zhuǎn)31.45萬畝，占比41.8%，有效將零星碎片的小塊田轉(zhuǎn)變成集中連片的大塊田，推動(dòng)農(nóng)田連片。
同時(shí)，高州以土地利用總體規(guī)劃和土地整治規(guī)劃為依據(jù)，堅(jiān)持?jǐn)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)并重，以糧食生產(chǎn)功能區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)為重點(diǎn)，全力推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。截至2021年底，高州建成高標(biāo)農(nóng)田面積超53萬畝。
“無人農(nóng)場是智慧農(nóng)業(yè)的一種生產(chǎn)方式，也是實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的一種途徑。無人農(nóng)場的推行是要以機(jī)械化生產(chǎn)為前提條件的，否則推行起來就要花費(fèi)大量的金錢和精力。因此，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)機(jī)械化水平也是我們?cè)跓o人農(nóng)場選址時(shí)的重要考量因素。”胡煉說。
在石鼓鎮(zhèn)深埇生態(tài)園的農(nóng)田上，幾架無人機(jī)在上空盤旋，為水稻精準(zhǔn)地噴灑農(nóng)藥，“嗡嗡嗡”的響聲似乎在向田邊的人們彰顯它的能耐。“這些植保無人機(jī)用途十分廣泛，操作靈活簡單，噴農(nóng)藥、撒肥料。最大體量可以載50公斤農(nóng)藥，它在野外能夠直接充電，農(nóng)戶使用起來非常方便。”據(jù)農(nóng)機(jī)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，去年高州共賣出植保無人機(jī)31臺(tái)。
立足資源稟賦優(yōu)勢，一直以來高州穩(wěn)步推進(jìn)鄉(xiāng)村振興建設(shè)，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，高州市充分發(fā)揮農(nóng)機(jī)主力軍作用，現(xiàn)代化的耕作方式正改變著高州市農(nóng)業(yè)發(fā)展面貌，無數(shù)臺(tái)插秧機(jī)、育秧機(jī)、收割機(jī)、無人機(jī)……正活躍在高州61.89萬畝的春種作業(yè)面上，面朝黃土背朝天的耕作場面已經(jīng)不多見，如今春耕技術(shù)含量更高，科技味更濃，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械的作用正在突顯。目前，高州全市農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力51.06萬千瓦，水稻耕種收綜合機(jī)械化率74.63%，農(nóng)作物綜合機(jī)械化水平55.03%。
實(shí)際上，專家團(tuán)隊(duì)在茂名地區(qū)選址打造無人農(nóng)田已經(jīng)兩年多，無人機(jī)械化技術(shù)在去年就已經(jīng)在高州土地上展現(xiàn)了它的智慧。去年，水稻種植機(jī)械化和智能化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范現(xiàn)場測產(chǎn)現(xiàn)場會(huì)在高州市石鼓鎮(zhèn)家強(qiáng)七彩田園家庭農(nóng)場舉行，無人農(nóng)場早稻畝產(chǎn)662公斤的漂亮成績單。這也讓專家團(tuán)隊(duì)更加堅(jiān)定了在高州打造茂名市首個(gè)無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機(jī)械化基地的信心。
“今年，高州無人農(nóng)場基地在耕整環(huán)節(jié)、種植環(huán)節(jié)已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，接下來按照計(jì)劃，實(shí)施精準(zhǔn)管理直至收獲。我們將在實(shí)踐中，不斷改進(jìn)，為茂名乃至全省推行‘智慧農(nóng)業(yè)’提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和樣本。”胡煉說。
■一線實(shí)踐
打造高標(biāo)準(zhǔn)綠色農(nóng)田“高州樣本”
以往的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田偏重工程建設(shè)，輕農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，高州堅(jiān)持把綠色農(nóng)田建設(shè)與人居環(huán)境整治、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)相結(jié)合，突出生態(tài)綠色、市場效益和長遠(yuǎn)發(fā)展，推行農(nóng)田綠色生態(tài)試點(diǎn)工程。
2021年，高州在石鼓鎮(zhèn)深埇村建成了300畝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田綠色農(nóng)田示范區(qū)。通過小細(xì)節(jié)讓高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田繡上“生態(tài)之花”，讓農(nóng)田變景點(diǎn)。
——平面美。示范區(qū)內(nèi)，通過整修田間道路和取消部分多余田埂，使得各個(gè)田塊面積大小接近，分區(qū)種植不同的農(nóng)作物，經(jīng)過重新規(guī)劃后的300畝綠色生態(tài)試點(diǎn)，不同的農(nóng)作物斑塊和道路、溝渠、濕地池和遠(yuǎn)方的防風(fēng)林互相鑲嵌，形成富有韻律的平面美。
——色彩美。田間道路種植不同顏色植物，建設(shè)綠色生態(tài)護(hù)坡、生態(tài)溝渠，不僅可以起到觀賞作用也可以培育害蟲天敵，溝渠底部形成一塊塊小濕地，動(dòng)植物可以在里面生存繁殖。
——生氣美。通過整修渠道，整修濕地池、整修綠色生態(tài)護(hù)坡、整修綠色生態(tài)溝渠，使得項(xiàng)目區(qū)處處可見清澈流動(dòng)的水。兩側(cè)用可滲透材料固定的生態(tài)渠，培育渠道里的魚、蝦、蛙、泥鰍、黃鱔等動(dòng)物，農(nóng)業(yè)生物多樣，使得試點(diǎn)項(xiàng)目區(qū)里面生機(jī)勃勃，營造一種朝氣蓬勃的生氣美。
——環(huán)保美。示范區(qū)內(nèi)設(shè)置4個(gè)廢棄農(nóng)藥瓶回收箱，對(duì)示范區(qū)施藥后的農(nóng)藥包裝廢棄物進(jìn)行回收處理，減少農(nóng)藥包裝廢棄物對(duì)農(nóng)區(qū)環(huán)境的污染。同時(shí)，建設(shè)生態(tài)濕地池1個(gè)，干旱季節(jié)可以用來澆筑周邊農(nóng)田，并作為水生動(dòng)物的棲息地。捕獲河道草魚時(shí)候，可以暫時(shí)寄養(yǎng)在修筑的生態(tài)濕地池里。在灌、排渠道設(shè)置動(dòng)物逃生通道和動(dòng)物逃生棲息池，讓落入到渠道的田間動(dòng)物回到綠地上生存，保證生態(tài)平衡共存。
——綠色美。示范區(qū)內(nèi)裝置農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)，提升水稻蟲害監(jiān)測預(yù)警水平，為水稻病蟲害防治及時(shí)提供準(zhǔn)確的施藥防治適期，提升水稻病蟲害防治能力和水平。重大病蟲短期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)95%以上，損失控制在5％以內(nèi)，化學(xué)農(nóng)藥使用量減少30%。
經(jīng)過整理后的綠色農(nóng)田示范區(qū)集中連片、設(shè)施完善、功能齊全、科技含量高、耕地質(zhì)量高、產(chǎn)出效益高。成為一幅“田成方、地連片、水循環(huán)、路相連、花似錦”的田園美景。深埇村也因此入選2021年度廣東省農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游示范點(diǎn)。
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