无人作业全程覆盖 “云端大脑”智能操控
——多学科协作攻关助推生态无人农场熟化
日期： 2023-07-19 来源：农民日报·中国农网记者 王腾飞
在禾丰种业的生态无人农场里，植保无人机、高地隙地面植保车组成了地空一体植保“战队”。
日益成熟的无人驾驶、农业大数据、人工智能等技术会给农业带来什么样的改变？大胆探索、先行先试的生态无人农场经过几年的发展，实现了哪些技术迭代和突破？
炎炎夏日，记者再次走进位于山东省淄博市朱台镇禾丰种业的国内首家生态无人农场，看到在山东理工大学生态无人农场研究院的多学科协作攻关下，一个更智慧、更绿色、技术更成熟的生态无人农场样板呈现眼前。
农场主坐在云端指挥中心里轻松操控，无人驾驶的各类农机就能在田间行走自如，实现智能化、精准化自动作业，这一充满科技魅力的未来农业愿景，正逐步落地成为现实。
无人农机群协同作业
耕种管收环节全覆盖
今年麦收时节，一场别开生面的农机秀在禾丰种业的田间精彩上演。形态各异的拖拉机、植保机、收割机、农业机器人等竞相上场秀出“十八般武艺”，而它们的共同特征就是无人驾驶。这些让与会者倍感振奋的前沿科技，正是山东理工大学教授兰玉彬领衔的科研团队深耕多年、不断技术升级和突破的最新成果。
记者在现场看到，3台不同马力的无人驾驶拖拉机组成一个编队，它们共享同一条作业路径，在旋耕作业后紧接着进行播种作业，实现多机协同。同时，无人驾驶拖拉机的智能化程度更进一步，人工智能技术搭配超声波、毫米波雷达，可以自动完成前进档、后退档的转换，实现有效避障。
植保无人机是现场展示的重头戏，由山东理工大学精准农业航空团队自主研发的高地隙植保无人机、臭氧水功能植保无人机、防漂移植保无人机、电解水生态植保无人车、赤眼蜂撒施植保无人机等组成了可适应不同作业场景的地空一体植保“战队”。
不同功能的植保无人机可以说是各个“身怀绝技”。多功能植保无人机身兼赤眼蜂丸投放和喷药多种功能；高地隙植保机器人自带传感器，可以实现姿态测量、倾斜补偿和高精度的路径跟踪；变量喷施机器人搭载四级不同流速的喷头，可以针对不同病虫害等级进行变量作业。
“农场建设初期，无人化改装的拖拉机只能实现直线辅助行驶，调头并行作业还需要人为干预。”山东理工大学教授张彦斐告诉记者，如今生态无人农场已经实现无人农机群协同作业，并且做到小麦玉米耕种管收环节无人作业全覆盖。
天空地立体化信息感知
“云端大脑”智能决策
智能化无人农机作业的实现，背后离不开诸多“黑科技”的支撑。记者了解到，生态无人农场集成融合了精准农业航空技术、无人驾驶、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。
位于农场中央指挥中心的云端管控平台，是整个无人农场的智慧“大脑”。它不光能发出指令遥控指挥无人农机远程作业，还能实现智能管理、智能决策、智能监测。为“云端大脑”提供决策参考的，则是覆盖农场的天空地一体化信息监测系统。
张彦斐介绍说，遥感无人机、遥感卫星、视频传感器、气象传感器、墒情传感器等共同组成了农情信息监测系统。这些监测设备可以对气象、墒情、虫情、苗情等信息全方位精准感知，包括出苗率、叶绿素、水肥、倒伏情况等这些农业生产大数据，通过5G传送到云平台，可以实现虫情预警、长势分析和种植指导，并形成相应的作业“处方图”。由数字驱动水肥一体化平移喷灌机、植保无人机、施肥机器人等再根据“处方图”完成精准作业。
绿色、循环是生态无人农场的又一大亮点。在农场路边种有蛇床花、矢车菊、金叶接骨木等功能性植物，它们可以涵养天敌昆虫；农场用生物防控灯诱杀害虫、赤眼蜂“以虫治虫”等绿色防控手段，大大减少农药的使用；采用水肥一体化喷施系统实现减肥节水，生态沃土耕作模式保护土壤。
禾丰种业科技股份有限公司董事长朱俊科介绍说，农场以种业发展为核心和基础，发展牛羊养殖。养牛场的养殖尾水和收集的雨水经过处理后养鱼，养鱼后的水经过分离，含有鱼粪和食物残渣的水还田，干净的水通过杀菌、增氧再循环进入养鱼池，整个过程只需要补充蒸发的水分，极大减少了地下水的开采。一个包含智慧大田、智慧牧场、智慧渔场、智慧种子加工车间等，目标实现零废弃、零排放、零污染的高标准智慧化生态循环无人农场已初见雏形。
破解谁来种地难题
一人管千亩地成为可能
近年来，国内一些高校科研院所与农业农村部门、现代农机企业深度合作，因地制宜建立起形式多样的无人农场，在江苏、山东、河北、黑龙江、吉林、广东等地都开启了无人农场的实践。无人化作业的探索，有望为破解“谁来种地、怎样种好地”难题贡献解决良方。
生态无人农场不仅革新和重塑了农业生产方式，大大提高了农业生产作业效率和精准化程度，直接带来的效益也是显而易见的。记者了解到，在多种高新农业科技的有力支撑下，禾丰种业生态无人农场实现减少农药、化肥和水使用30%以上，人工成本降低50%以上，耕种管收平均作业效率提高20%以上，综合经济效益提高30%。2020年禾丰生态无人农场冬小麦以亩产856.9公斤位列全国榜首，刷新了全国单产纪录。
近几年，生态无人农场也在不断探索推广落地和拓展应用场景。2020年12月，全国最大黑土地特色生态无人农场落户吉林陈家店；2021年2月，生态无人农场——中以智慧果园启动建设；2021年4月，南京农高区蜻蜓生态无人农场启动建设，一期落地实施400亩。
全国农业技术推广服务中心首席专家王凤乐表示，生态无人农场从小区示范展示成功走向区域性推广应用，取得显著的经济效益、生态效益，已经成为智慧农业系统性落地实施的典型示范。“无人农场模式代表了农业的未来，借助无人化、少人化、智能化作业解决未来‘谁来种地’问题不是梦想，在把农民从繁重劳动解放出来的同时，实现农业生产的标准化、精细化、集约化、规模化和高效化，生态无人农场发展大有可为。”
记者了解到，2023年6月，中国农村合作经济管理学会生态无人农场专业委员会在山东理工大学成立，将多家科研院所、高校、企业资源融合在一起，共同推进生态无人农场建设，探索可学、可借鉴、可推广的案例和解决方案。
“我们的目标是让三四个人种一万亩地，或一人种一千亩地成为可能。”兰玉彬表示，生态无人农场技术模式是对农业未来的大胆尝试与探索，在解决农业劳动力短缺问题、作业提效、作物增产、土地高效利用和生态保护方面都有重要意义。“我们接下来要做的是进一步积累熟化技术，进一步打造可复制、易推广的生态无人农场模式。”
在禾丰种业的生态无人农场里，植保无人机、高地隙地面植保车组成了地空一体植保“战队”。
日益成熟的无人驾驶、农业大数据、人工智能等技术会给农业带来什么样的改变？大胆探索、先行先试的生态无人农场经过几年的发展，实现了哪些技术迭代和突破？
炎炎夏日，记者再次走进位于山东省淄博市朱台镇禾丰种业的国内首家生态无人农场，看到在山东理工大学生态无人农场研究院的多学科协作攻关下，一个更智慧、更绿色、技术更成熟的生态无人农场样板呈现眼前。
农场主坐在云端指挥中心里轻松操控，无人驾驶的各类农机就能在田间行走自如，实现智能化、精准化自动作业，这一充满科技魅力的未来农业愿景，正逐步落地成为现实。
无人农机群协同作业
耕种管收环节全覆盖
今年麦收时节，一场别开生面的农机秀在禾丰种业的田间精彩上演。形态各异的拖拉机、植保机、收割机、农业机器人等竞相上场秀出“十八般武艺”，而它们的共同特征就是无人驾驶。这些让与会者倍感振奋的前沿科技，正是山东理工大学教授兰玉彬领衔的科研团队深耕多年、不断技术升级和突破的最新成果。
记者在现场看到，3台不同马力的无人驾驶拖拉机组成一个编队，它们共享同一条作业路径，在旋耕作业后紧接着进行播种作业，实现多机协同。同时，无人驾驶拖拉机的智能化程度更进一步，人工智能技术搭配超声波、毫米波雷达，可以自动完成前进档、后退档的转换，实现有效避障。
植保无人机是现场展示的重头戏，由山东理工大学精准农业航空团队自主研发的高地隙植保无人机、臭氧水功能植保无人机、防漂移植保无人机、电解水生态植保无人车、赤眼蜂撒施植保无人机等组成了可适应不同作业场景的地空一体植保“战队”。
不同功能的植保无人机可以说是各个“身怀绝技”。多功能植保无人机身兼赤眼蜂丸投放和喷药多种功能；高地隙植保机器人自带传感器，可以实现姿态测量、倾斜补偿和高精度的路径跟踪；变量喷施机器人搭载四级不同流速的喷头，可以针对不同病虫害等级进行变量作业。
“农场建设初期，无人化改装的拖拉机只能实现直线辅助行驶，调头并行作业还需要人为干预。”山东理工大学教授张彦斐告诉记者，如今生态无人农场已经实现无人农机群协同作业，并且做到小麦玉米耕种管收环节无人作业全覆盖。
天空地立体化信息感知
“云端大脑”智能决策
智能化无人农机作业的实现，背后离不开诸多“黑科技”的支撑。记者了解到，生态无人农场集成融合了精准农业航空技术、无人驾驶、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。
位于农场中央指挥中心的云端管控平台，是整个无人农场的智慧“大脑”。它不光能发出指令遥控指挥无人农机远程作业，还能实现智能管理、智能决策、智能监测。为“云端大脑”提供决策参考的，则是覆盖农场的天空地一体化信息监测系统。
张彦斐介绍说，遥感无人机、遥感卫星、视频传感器、气象传感器、墒情传感器等共同组成了农情信息监测系统。这些监测设备可以对气象、墒情、虫情、苗情等信息全方位精准感知，包括出苗率、叶绿素、水肥、倒伏情况等这些农业生产大数据，通过5G传送到云平台，可以实现虫情预警、长势分析和种植指导，并形成相应的作业“处方图”。由数字驱动水肥一体化平移喷灌机、植保无人机、施肥机器人等再根据“处方图”完成精准作业。
绿色、循环是生态无人农场的又一大亮点。在农场路边种有蛇床花、矢车菊、金叶接骨木等功能性植物，它们可以涵养天敌昆虫；农场用生物防控灯诱杀害虫、赤眼蜂“以虫治虫”等绿色防控手段，大大减少农药的使用；采用水肥一体化喷施系统实现减肥节水，生态沃土耕作模式保护土壤。
禾丰种业科技股份有限公司董事长朱俊科介绍说，农场以种业发展为核心和基础，发展牛羊养殖。养牛场的养殖尾水和收集的雨水经过处理后养鱼，养鱼后的水经过分离，含有鱼粪和食物残渣的水还田，干净的水通过杀菌、增氧再循环进入养鱼池，整个过程只需要补充蒸发的水分，极大减少了地下水的开采。一个包含智慧大田、智慧牧场、智慧渔场、智慧种子加工车间等，目标实现零废弃、零排放、零污染的高标准智慧化生态循环无人农场已初见雏形。
破解谁来种地难题
一人管千亩地成为可能
近年来，国内一些高校科研院所与农业农村部门、现代农机企业深度合作，因地制宜建立起形式多样的无人农场，在江苏、山东、河北、黑龙江、吉林、广东等地都开启了无人农场的实践。无人化作业的探索，有望为破解“谁来种地、怎样种好地”难题贡献解决良方。
生态无人农场不仅革新和重塑了农业生产方式，大大提高了农业生产作业效率和精准化程度，直接带来的效益也是显而易见的。记者了解到，在多种高新农业科技的有力支撑下，禾丰种业生态无人农场实现减少农药、化肥和水使用30%以上，人工成本降低50%以上，耕种管收平均作业效率提高20%以上，综合经济效益提高30%。2020年禾丰生态无人农场冬小麦以亩产856.9公斤位列全国榜首，刷新了全国单产纪录。
近几年，生态无人农场也在不断探索推广落地和拓展应用场景。2020年12月，全国最大黑土地特色生态无人农场落户吉林陈家店；2021年2月，生态无人农场——中以智慧果园启动建设；2021年4月，南京农高区蜻蜓生态无人农场启动建设，一期落地实施400亩。
全国农业技术推广服务中心首席专家王凤乐表示，生态无人农场从小区示范展示成功走向区域性推广应用，取得显著的经济效益、生态效益，已经成为智慧农业系统性落地实施的典型示范。“无人农场模式代表了农业的未来，借助无人化、少人化、智能化作业解决未来‘谁来种地’问题不是梦想，在把农民从繁重劳动解放出来的同时，实现农业生产的标准化、精细化、集约化、规模化和高效化，生态无人农场发展大有可为。”
记者了解到，2023年6月，中国农村合作经济管理学会生态无人农场专业委员会在山东理工大学成立，将多家科研院所、高校、企业资源融合在一起，共同推进生态无人农场建设，探索可学、可借鉴、可推广的案例和解决方案。
“我们的目标是让三四个人种一万亩地，或一人种一千亩地成为可能。”兰玉彬表示，生态无人农场技术模式是对农业未来的大胆尝试与探索，在解决农业劳动力短缺问题、作业提效、作物增产、土地高效利用和生态保护方面都有重要意义。“我们接下来要做的是进一步积累熟化技术，进一步打造可复制、易推广的生态无人农场模式。”
