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國內首個生態無人農場“大練兵”

發布于:2019-06-17 11:04   來源:農民日報

農場主坐在指控中心里喝著茶,輕點屏幕發出指令,田間的農機就按照規劃路線自動整地、播種、施肥、打藥、收割……這一充滿科技感的農業現代化作業場景,也許很快就會變為現實。

近日,在山東省淄博市臨淄區朱臺鎮禾豐種業生態無人農場的麥田里,多臺無人駕駛的拖拉機、小麥收獲機、播種施肥一體機、植保無人機、秸稈粉碎滅茬混土還田機等農機裝備上演了一場“大練兵”,集中展示了最新的無人駕駛農機技術成果,讓與會者大飽眼福、倍感振奮,也讓我們看到了農業的未來。

無人農機秀出十八般武藝

這個由山東理工大學與淄博禾豐種業公司合作共建的生態無人農場,經歷了兩年多的籌備,于今年3月正式開建,集合了山東理工大學多個相關重點學科技術骨干組成跨學科大團隊。短短3個月,在小麥、玉米種植關鍵環節的無人化作業上取得了可喜進展,日前,這些技術成果進行了集中演示,無人農機競相上場秀出十八般武藝。

率先起飛的三架遙感無人機是生態無人農場的“眼睛”,可獲取作物的全方位信息,為地面農機和植保無人機提供精準作業地圖,還可獲取小麥多光譜數據,同時實現視頻影像、飛機狀態參數的實時回傳。

輕裝上陣的由淄博市農機研究所研發的小型植保機器人輕巧靈活,能在田間自由穿梭。另一款由山東理工大學自主研發的地面智能噴霧植保機器人,能完全實現無人駕駛、自動規劃路線、地頭自動轉彎掉頭,可同時噴灑農藥和葉面肥。除了地面機械,極飛P30植保無人機可以一鍵起飛、一鍵返航、一控多機、全自主飛行。這些智能化的無人植保機械均可以實現人藥分離。

引人注目的東方紅1104-C無人駕駛拖拉機和玉米條帶耕精密播種機,雖是“重量級選手”,但行走自如,可以實現直線行駛作業、地頭自動調頭、自動避障、自動升降掛接農機具,整個過程均是無人化操控。由山東理工大學與合眾思壯共同開發的智能化小麥收獲機,不僅實現了田間直線作業的無人操控,還能有效減少漏收,降低收獲損失。

無人駕駛農機能夠極大地提高農業生產效率,提高作業精準度,將給農業生產帶來翻天覆地的變化。生態無人農場團隊負責人、法國歐洲科學院院士蘭玉彬教授表示,這次演示的無人駕駛技術屬于國內領先,涉及耕種管收全過程,采用天、空、地一體化技術進行全方位信息采集和處理,已經實現了農機直行、轉向、倒車等控制,完成了農田里全無人駕駛的第一步。

云平臺為無人農場提供智慧大腦

這么多農機能在無人駕駛的情況下自由奔走田間,背后離不開物聯網、5G網絡、大數據、云平臺等技術的支撐。

位于農場中央的指揮控制中心和云平臺監控系統,可以說是無人農場的“大腦”,對農場進行整體調控,監控農場內的作物生長環境、土壤狀態以及所有機具的作業狀態,并進行智能實時調控。

山東理工大學計算機學院教授王志強介紹說,云平臺的智能農機監控信息化平臺系統,可以實現無人農機的農機監控、作業監控、路徑規劃、指揮調度和設備預警等功能。無人農機采用北斗GPS系統+姿態傳感器實時獲取自身的高精度定位信息,并采用4G/5G網絡發送至云平臺。結合GIS系統,操作人員可以在辦公室里對農機進行精準操控,真正實現農機的無人應用,讓一個人管理上千畝田地成為可能。

“屏幕上綠色的路線是無人農機的作業軌跡,藍色的路線是人工駕駛農機的作業軌跡,我們可以清楚地看到,無人農機作業比人工操作更加精準。”王志強說。

云平臺還有一個重要組成部分是農情平臺。在農場的不同角落分布著一個個藍色的小箱子,它們是土壤墑情檢測器,可以測量不同深度土壤的濕度、溫度、pH值等信息,另外還有無人值守、超低功耗的智能檢測氣象站,可以實時監測農田空氣溫濕度、降雨量、風速等信息。

衛星、無人機遙感監測和地面監測采集的農情信息上傳到云平臺后,進行存儲匯總分析,結合后臺的農資管理數據、產量數據、植物生長數據等,將形成無人農場的農業生產大數據。這樣就可以科學指導農業生產,判斷何時該播種、施肥,使灌溉、施肥和用藥更加精準,提高農產品的產量和質量,建立數據驅動的“數字化農場”。

打造可復制的生態無人農場樣板

據了解,無人農場在國內并非獨此一家,2018年,江蘇省興化市就啟動我國首個無人農場建設。而禾豐生態無人農場的可貴之處,是跟生態循環農業有機結合起來。

農場的四周種有矢車菊、蛇床草等植物,它們可以涵養天敵昆蟲,給害蟲天敵一個棲息地,減少害蟲對農作物的危害。同時,農場還采用殺蟲燈、以蟲治蟲等綠色防控手段來減少農藥施用,采用水肥一體化噴施系統實現減肥節水,采用生態沃土技術來保護土壤,盡可能地保護生態平衡。

麥田的旁邊,大片的紫花苜蓿正值花開。禾豐種業董事長朱俊科介紹說,玉米和苜蓿間作種植,苜蓿可以固氮給玉米提供養分,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。

在農場的養牛車間,通過生物菌發酵技術處理牛糞,既減少了污染和異味,又能實現糞便還田,以肥養地。牛的尿液富含氮,經過生物菌技術處理后可以生成球藻,放入魚藕共生的荷塘后,最后經過養魚凈化的水,可以澆地或作牲畜的飲用水,一個立體種養、閉合式生態循環農業的雛形清晰可見。

“生態無人農場融合了生物防控、綠色植保、無人機、農業機器人、人工智能、物聯網、大數據、云計算等眾多高新技術,是重大高新技術集成應用、研發與模式創新的結合體。生態無人農場是農業產業變革的第一步,這個領域的競爭才剛剛開始。”山東理工大學教授張彥斐說,目前團隊正在設計一種自走式除草機器人,進一步探索無人農機技術。

“我們要做的,是打造一個精準化種植、智能決策、可視化管理和智能化操控的樣板,構建可復制、易推廣的綠色生態、高效環保的循環生態無人農場新模式。”蘭玉彬表示,今后將重點以提升優化農機無人操作為主要方向,構建多機械、多機種協同作業的工作模式,以最大化地解放雙手,為解決“誰來種地”問題提供強有力的科技支撐。

責任編輯:張瑤
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