走進(jìn)農(nóng)場(chǎng)，只見一臺(tái)臺(tái)形態(tài)各異的農(nóng)機(jī)在田間或是“伸展雙臂”，或是“扭動(dòng)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(chǎng)無人農(nóng)機(jī)裝備的演示現(xiàn)場(chǎng)。
該農(nóng)場(chǎng)位于山東淄博市臨淄區(qū)朱臺(tái)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(guó)內(nèi)首個(gè)生態(tài)無人農(nóng)場(chǎng)。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(jì)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(chǎng)的“大腦”——指揮控制中心的辦公室里，用鼠標(biāo)依次點(diǎn)擊智能農(nóng)機(jī)監(jiān)控信息化平臺(tái)系統(tǒng)中的“機(jī)器人派單”“裝備檢測(cè)”和“啟動(dòng)”按鈕，指控中心外的農(nóng)機(jī)就發(fā)動(dòng)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(shí)時(shí)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(tái)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(jì)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(duì)自主研發(fā)的電動(dòng)方向盤和導(dǎo)航控制器實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程無人化，還通過自主研發(fā)的云平臺(tái)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器遠(yuǎn)程控制。“這臺(tái)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(shí)現(xiàn)直線自動(dòng)駕駛、地頭自動(dòng)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(duì)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(shí)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先，涉及耕種管收全過程，已經(jīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)了良好的協(xié)同作業(yè)與配合。”生態(tài)無人農(nóng)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、法國(guó)歐洲科學(xué)院院士蘭玉彬教授總結(jié)道。
布下“天羅地網(wǎng)” 實(shí)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(gè)農(nóng)場(chǎng)作為一個(gè)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)……這些到底是如何實(shí)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(tái)等技術(shù)支撐。”蘭玉彬教授說。農(nóng)場(chǎng)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)對(duì)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(shí)時(shí)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(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)的無人應(yīng)用，讓一個(gè)人管理上千畝田地成為可能。
此外，農(nóng)場(chǎng)利用在太空中的高分一號(hào)衛(wèi)星獲取農(nóng)田遙感信息，主要包括農(nóng)場(chǎng)的旱澇、整體長(zhǎng)勢(shì)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(duì)農(nóng)作物的主要長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。地面上則建立了無人值守氣象站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣的溫、濕度，光照度、降水量等信息。地下則布設(shè)了多個(gè)自動(dòng)化土壤墑情傳感器，自動(dòng)化土壤溫度、濕度、養(yǎng)分檢測(cè)儀，自動(dòng)進(jìn)行測(cè)土配方。
“然后所有這些信息通過淄博市第一個(gè)5G基站，實(shí)時(shí)傳送到農(nóng)場(chǎng)指控中心的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，再利用云計(jì)算進(jìn)行分析處理，結(jié)合農(nóng)場(chǎng)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(shí)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(chǎng)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(chǎng)樣板
據(jù)了解，無人農(nóng)場(chǎng)在國(guó)內(nèi)并非獨(dú)此一家。而該無人農(nóng)場(chǎng)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(chǎng)通過開展土壤、水體、大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)及農(nóng)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃，實(shí)施測(cè)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(gè)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(chǎng)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(shí)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(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。
今年，農(nóng)場(chǎng)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(dòng)下，創(chuàng)造了畝產(chǎn)856.9公斤的全國(guó)小麥高產(chǎn)紀(jì)錄。這一成績(jī)的取得，離不開蘭玉彬教授及其團(tuán)隊(duì)的付出。全程參與的禾豐種業(yè)公司董事長(zhǎng)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(jì)劃用五年時(shí)間將無人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)成為一個(gè)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(chǎng)，并且是可復(fù)制、可推廣的。”蘭玉彬教授對(duì)未來充滿信心。
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2020-10-23
