寒露時節(jié)人人忙，種麥摘花打豆場。緊張的秋玉米收獲剛剛結束，位于陜西省寶雞市陳倉區(qū)慕儀鎮(zhèn)洞坡村的利民無人農(nóng)場，聚攏了不少前來“取經(jīng)”的糧食生產(chǎn)合作社、家庭農(nóng)場負責人和種糧大戶。

這些專業(yè)種糧人一邊現(xiàn)場觀摩冬小麥“無人”播種的過程，一邊盤算著能否“討要”到適合自家糧田的無人種糧技術。

以農(nóng)業(yè)智能化、自動化、數(shù)字化為代表，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化率超過27%，智慧農(nóng)業(yè)已貫穿到農(nóng)業(yè)發(fā)展的各領域各環(huán)節(jié)。

從“經(jīng)驗種糧”到“精細種糧”，陜西省寶雞市陳倉區(qū)利民秸稈機械化加工利用專業(yè)合作社理事長王九利感觸最深的，是農(nóng)業(yè)觀念的沖擊和思維的轉變。立足小麥、玉米等不同作物種植模式，對自動導航、精準播種和信息感知的無人化作業(yè)進行升級開發(fā)，開展無人化農(nóng)場建設，成為農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式。多位基層農(nóng)業(yè)干部認為，“這也是保證糧食生產(chǎn)常年穩(wěn)定的重要探索?！?/p>

利民無人農(nóng)場正在作業(yè)的拖拉機（2024年6月11日攝） 劉彤 攝

“以一當十”降成本

今年55歲的王九利，是一位與種糧打了一輩子交道的“老糧農(nóng)”。對多種糧、種好糧有執(zhí)念。

“如果將無人技術運用到糧食生產(chǎn)全過程，‘誰來種糧’‘怎么種糧’之類的‘老大難’問題也就迎刃而解了?！蓖蹙爬谂伟l(fā)展無人農(nóng)業(yè)。

王九利的想法與西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院教授、博士生導師陳軍不謀而合。

2023年２月，在寶雞市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的牽線搭橋下，依托洞坡村已經(jīng)成型的高標準農(nóng)田，王九利在自己耕種的320畝高標準農(nóng)田上，和陳軍團隊開始了打造無人農(nóng)場的嘗試。

今年夏收期間，記者來到利民無人農(nóng)場，不禁為眼前的景象所震撼：沒有了往年常見的多臺聯(lián)合收割機穿梭往返、機聲轟鳴、麥茬橫飛的作業(yè)場景，取而代之的，是一臺無人駕駛谷物收割機在田間勻速前行、“安靜”收割、按部就班的生產(chǎn)畫面。

依托北斗導航系統(tǒng)的精準定位，確定好待作業(yè)糧田的范圍，設置好收割機具的前行軌跡、行進速度，憑借智能控制終端、自動定位技術等高新科技的“指導”，在農(nóng)場智慧控制中心的精準指揮下，無人作業(yè)農(nóng)機具可以實現(xiàn)筆直、勻速行進?！澳憧矗那靶小⑥D彎、掉頭、收割、清倉，一氣呵成。在完成收割的地塊里，無人駕駛拖拉機配套玉米免耕播種機隨即入地播種玉米。真是‘不誤農(nóng)時不誤工’啊?！蓖蹙爬f。

“無人駕駛播種機在田間勻速運行，避免了土地‘漏播漏種’。播種均勻，小麥、玉米下種后出苗整齊，整片糧田生長‘齊步走’，確保了生產(chǎn)集約化。我們做過測算，由于將每畝土地的每毫、每分都納入了耕作范圍，每播種100畝土地，會有效增加播種面積一畝，產(chǎn)量也水漲船高?！彼f。

與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比，無人駕駛收割機的應用，還大大提高了作業(yè)效率。王九利掐著指頭說：“傳統(tǒng)機收的作業(yè)時間一般在白天，一旦遇到‘爛場雨’，農(nóng)民們只能‘望田興嘆’。無人收割機可以日夜‘連軸轉’收割。原來大規(guī)模機收作業(yè)時，我這三百多畝糧田，至少需要十臺聯(lián)合收割機同時‘進場’，五天才能收完。機具作業(yè)成本、人工成本高?，F(xiàn)在，這些糧田依靠一臺無人收割機日夜收割，一天半就能收完?！?/p>

糧食產(chǎn)量和種糧效益穩(wěn)步提升，生產(chǎn)投入持續(xù)下降。王九利說：“智慧農(nóng)場建設帶來的成效，讓我意識到了‘精細種糧’的必要。現(xiàn)在不是憑借‘經(jīng)驗種糧’的時代了，堅定了我打造新時代新農(nóng)場的決心。”

技術加持實現(xiàn)“噸糧田”

剛剛結束的秋收和秋種，王九利嘗到了智慧生產(chǎn)的甜頭。

“今年6月夏收結束、秋玉米播種時，我們實施無人駕駛拖拉機配套玉米精量免耕進行玉米秋播，嚴格按照農(nóng)藝要求，畝播量4500粒種子。這茬玉米生長過程中，沒有斷苗、漏苗現(xiàn)象，出苗率良好。今年秋收，實現(xiàn)了畝均產(chǎn)量1100斤的預定目標。算上小麥平均畝產(chǎn)1400斤，今年無人智慧農(nóng)場實現(xiàn)了打造‘噸糧田’的設想。按照小麥1.2元每斤、玉米0.9元每斤的市場收購價，這320畝田實現(xiàn)了總產(chǎn)值超85萬元，同比至少提升兩成。”

“有技術加持，只要精心經(jīng)營、用心生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)是有利可圖的。”王九利說。

作為利民無人農(nóng)場從“量變”到“質變”的全程參與者，陳軍有著自己的認識：“糧食生產(chǎn)的智慧化，涉及5G網(wǎng)絡、電信號控制、機械操作、導航定位、程序編排等多個專業(yè)門類。完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從機械化向信息化的轉變，無人農(nóng)機僅是實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)邁出的第一步?！?/p>

他告訴記者，在實際探索中，他們以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術為核心，構建智慧農(nóng)業(yè)基本框架，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)設施與裝備的遠程監(jiān)測、調(diào)控與數(shù)據(jù)共享。

“這是北斗衛(wèi)星定位技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域智能農(nóng)機裝備研發(fā)方面的具體應用。面向小麥、玉米等糧食作物，以種植高質、高效、低成本為目標，結合陜西糧食產(chǎn)區(qū)的典型地貌特點，融合農(nóng)機、農(nóng)藝種植要求，有針對性地將自動導航、精準播種和信息感知等無人化作業(yè)技術進行集成，實現(xiàn)復合播種關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)無人化智能作業(yè)控制，形成無人化田間作業(yè)解決方案?！彼f。

具體來說，陳軍介紹，利民無人農(nóng)場采用基于北斗衛(wèi)星的大田作業(yè)場景自動定位方法、智能控制終端、全局路徑規(guī)劃方法，突破了面向耕、種、管、收全過程的適度規(guī)模農(nóng)機裝備無人化駕駛關鍵技術。

以收獲環(huán)節(jié)為例，根據(jù)小麥、玉米等不同作物生長的復雜環(huán)境和干擾特點，研究了基于北斗衛(wèi)星、激光雷達和視覺傳感器多源精度、高抗擾性自動避障與安全預警方法與系統(tǒng)；結合洞坡村地處旱塬的實際情況，通過對農(nóng)機進行智能化改進，實現(xiàn)拖拉機帶動聯(lián)合耕整地作業(yè)機自主作業(yè)、耕地質量智能調(diào)控和驅動防滑智能控制?！芭c人工駕駛拖拉機相比，無人拖拉機播種直線度好，播種更為均勻，為后期管護、收獲奠定了良好基礎，也提高了土地利用率和產(chǎn)出率?！彼f。

寶雞市農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展中心推廣科科長張建強說，針對適度規(guī)模全程機械化作業(yè)的需求，陳軍教授團隊長期致力于智能農(nóng)機裝備研發(fā)，結合利民無人農(nóng)場的氣象條件、土壤環(huán)境、作物品種、收獲時間等多源信息，提出了適用于農(nóng)場的障礙物感知算法，在基于多傳感器信息融合的農(nóng)機自動導航、避障與安全預警系統(tǒng)等技術模塊的支持下，基于北斗、視覺和雷達等多傳感器信息融合的農(nóng)機自動導航控制系統(tǒng)不斷成熟，才讓無人駕駛、無人播種、無人收割等成套無人操作在利民農(nóng)場成為可能。

西北農(nóng)林科技大學經(jīng)濟管理學院教授、博士生導師王征兵認為，智慧農(nóng)業(yè)技術是“藏糧于技”的新探索?！皩崿F(xiàn)糧食生產(chǎn)從勞動密集型向科技密集型轉變，穩(wěn)定產(chǎn)量、提高質量，不僅要在育種、耕作等傳統(tǒng)意義的農(nóng)業(yè)種植技術上不斷突破、追求卓越，更要在北斗導航等新技術、新裝備的‘加持’下，實現(xiàn)更深層次和更高領域的‘藏糧于技’。智慧農(nóng)業(yè)在利民無人農(nóng)場的成功，無疑探索出了一條新路?！蓖跽鞅f。

期待“大兵團作戰(zhàn)”

王九利告訴記者，目前合作社流轉的土地面積超過4.6萬畝，擁有拖拉機、收割機、運糧車、自走式噴霧機、植保無人機等農(nóng)機具146臺（套）。“這些農(nóng)機具，在4.6萬畝糧田集中深翻、播種、收割、除草、防蟲、運輸?shù)年P鍵時刻，數(shù)量明顯不夠。但根據(jù)測算，無人農(nóng)場建成后，可實現(xiàn)關鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)智能控制，耕、種、管、收平均效率提高20%以上，農(nóng)機裝備利用率提高30%以上，綜合經(jīng)濟效益提高20%以上。一旦這4.6萬畝糧田全部建成無人智慧農(nóng)場，目前三分之一的農(nóng)機具就夠用了?！?/p>

王九利坦言，智慧農(nóng)場前景廣闊，但實現(xiàn)糧田全部“智慧化”仍有相當長的路要走?！爸腔坜r(nóng)業(yè)涵蓋通信、機械、水利、氣象等多個學科，以農(nóng)機改造、北斗導航等為代表，每1000畝糧田概算投入在756萬元左右，沒有相當?shù)馁Y金投入，完成智慧農(nóng)場建設難度很大。”

他說：“目前，農(nóng)場的農(nóng)用機具，仍停留在單（臺）套與北斗導航系統(tǒng)相連，全部農(nóng)機具的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，仍有提升空間。從單臺（套）農(nóng)用機具智慧化水平提升、完善，到整茬作物的耕、種、管、收全流程作業(yè)的完成，再到全部農(nóng)用機具‘大兵團作戰(zhàn)’，智慧農(nóng)場還有相當長的路要走。但穩(wěn)定的單產(chǎn)和不斷提升的品質，讓我們對智慧農(nóng)場的前景相當樂觀?！?/p>

陜西是農(nóng)業(yè)大省，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技和對外開放的優(yōu)勢區(qū)，有著廣闊的無人智慧農(nóng)場推廣潛力與空間。陳軍介紹說：“在關中，近年來土地流轉出現(xiàn)了規(guī)?；N植，為無人智慧農(nóng)場的建設提供了有利條件。我們針對陜西矮化密植果園開發(fā)了蘋果采摘自動化機械臂。隨著人工智能的不斷進步，以前識別一個蘋果需要幾秒甚至十幾秒，如今這個時間幾乎可以忽略，為下一步規(guī)?；瘧玫於嘶A。在陜南，我們進行了自動采茶機的研究與開發(fā)?！?/p>

王九利說，他們合作社的農(nóng)機具已經(jīng)全部實現(xiàn)了國產(chǎn)，但國內(nèi)各個農(nóng)機具生產(chǎn)廠家在各自生產(chǎn)的農(nóng)機具的參數(shù)設置、配套銜接等方面，并不統(tǒng)一，其根本原因是目前業(yè)內(nèi)沒有智慧農(nóng)場建設的統(tǒng)一標準。“制定標準，開發(fā)出更多可復制、可推廣的智能農(nóng)機裝備解決方案，是我們一線種糧人的期盼?！彼f。