新技术构建“智慧大脑” “无人化”新模式正在改变农业

• 2021-11-26 08:40:19 来源：南方日报

佛山市三水区南山镇，一片广阔无垠的稻田已经泛着成熟的金黄色，穗粒饱满，只等收获。

随着技术人员在平板电脑上点击了一个按钮，一台粉紫色的大型机器自动启动、开始晚造水稻收割、脱粒，稻谷被装入机器的“腹”中，秸秆则被打碎还田，全套流程一气呵成。这个大家伙是一台300马力大型无人联合收获机。

这是11月23日粤港澳大湾区现代都市农业综合示范基地授牌仪式活动中的一幕。借着这个机会，碧桂园自主研发的10余款各类“无人”农机设备，也在三水万亩智慧农业园正式亮相并进行作业演示。

广东省“十四五”规划明确提出强化农业科技支撑，大力发展智慧农业，并提出建设农业人工智能装备研究中心，打造10个粤港澳大湾区无人农场。而碧桂园的无人农场和自主研发的无人农机具在田间的实际作业演示无疑为无人农场继续发展和模式探索起到了示范和引领的作用。

开足马力

无人农机自主作业

当天的演示现场，大放异彩的不只是无人联合收获机。

在临近不远的一块农田里，一台300马力大型履带式无人拖拉机搭载半悬挂7铧翻转犁刚刚完成预热，便自动启动、落犁、加速，在刚刚收获完的稻茬地上整整齐齐地把宽3.5米，耕深30厘米的土翻了上来。机器驶过，耕土翻起，不一会儿就完成了一大片。

另一侧，翻完的土地还要再通过一道耙地的流程，将翻好的土地整平。这不，一台300马力大型轮式无人拖拉机已经准备启动了。它后面拖着的牵引式重型圆盘耙刚刚完成了一波“大鹏展翅”，将设备展开，形成“作业姿态”，紧接着，圆盘耙在拖拉机的牵引下快速平整起土地来。

所有的农机耕作场景均为无人农机自主作业状态，技术人员可以远远地站在一边，通过手中的平板电脑观察作业数据。当工作过程中遇到人、其他农机等障碍物时，也能通过感应设备快速感知，及时停下或绕行。

去年10月，碧桂园曾在黑龙江建三江搭建平台，召集多家国内外比较先进的农机装备厂家成功地举办过一次无人农场演示会，但是这一次亮相的全都是碧桂园自主研发的设备，最大的亮点在于“自主研发”“大马力”和“无人化”。

“我们自主研发的无人拖拉机和收获机，马力达到300马，最高马力段可以升级到400马，其中收获机是世界上第一台达到300马力以上的大型无人谷物联合收获机!”碧桂园旗下的皓耘科技底盘系统主任工程师高志刚自豪地介绍。

大马力农机具带来的是农业生产的高效率，不论是翻地、耙地还是收割，大马力无人农机具都可以轻松完成。“国内很少有企业能够开发这类产品。”皓耘科技动力系统所所长张绪强表示，300马力以上的设备对产品的可靠性、耐久性和智能化要求都很高。

远程指挥

新技术构建“智慧大脑”

在展示、演示中，无人农机具大展拳脚，它们驰骋农田的背后，有一个掌控全局的“智慧大脑”提供着支撑，这便是碧桂园旗下的皓行科技自主研发的智控管理云平台，同时也是万亩智慧农业园整个数字农业系统的核心。

在“智慧大脑”的指挥下，这些农机具走直线、地头转弯、机具翻转等动作全部实现自动控制，以无人履带式拖拉机配带半悬挂7铧翻转犁为例，直线作业精度误差不超过2.5厘米,对接行的百米误差不超过5厘米。

“无人系统里面包含了定位模块、控制模块、决策模块、感知模块、路径规划等，我们通过系统和高精度地图，给无人农机具进行农田耕作路径规划，”皓行科技安卓开发高级工程师江振民介绍，无人农机设备主要依靠北斗导航系统提供精准定位，并自动根据高精度地图的规划路线进行作业。

控制系统会不断地比较农机的真实位置与规划路径之间的偏差，向农机的转向系统发出指令，让农机快速准确地修正前进方向，让农机始终保持在正确的路径上。

不过，“智慧大脑”的作用不单单是指挥无人农机设备。事实上，这是一个融合了互联网、物联网、导航定位、地理信息等高新技术的综合平台，以信息数据为基本要素和特征，从而构成了软硬件系统。

皓行科技智控平台研究所负责人曹乐平表示，除了无人机线路规划外，农业园内的农田土壤、气温、湿度、病虫害防治等数据信息的采集分析整理，也都依靠智控管理云平台来完成。另外还可通过卫星遥感、无人机遥感、田间摄像头等观察作物长势、监控病虫草害发生情况，并形成智能决策。

在信息技术的赋能下，智慧平台和农机设备实现了充分联动。据介绍，未来万亩智慧农业园将会在智控管理平台的统一监控管理下，逐步实现生产过程自动化、监控管理信息化、决策分析数字化、管理指挥智慧化，实现农场管理运营的“无人化”。

探索全流程

打造数字农业技术应用样板

“这样的大型农机，我只在东北见过，没想到在咱们大湾区也能见到，非常震撼!我觉得无人农场和智慧农业园的前景非常广阔。”在当天的活动中，一名现场观摩的嘉宾对无人农场和无人农机设备予以了高度评价。

“无人农机在无人化作业的时候是由云平台控制的，不是一个简单的操控，而是远程云端操控，所以是真正实现了无人化作业。”华南农业大学电子工程学院教授兰玉彬指出，碧桂园现在做的农机是拥有自主知识产权的，未来在智慧农业和无人农场方面肯定能发挥很大的作用。

碧桂园在三水建设的万亩智慧农业园，也是粤港澳大湾区现代都市农业综合示范基地的重要组成部分。总规划面积9170亩，包含了无人化农场实验区，设施农业及农产品加工示范区、生态智慧渔业示范区、农耕文化旅游游览区等四大功能板块。

“无人化农场的意义在于通过把一个个传统的、分散经营的农场，经过企业化运营、数字化改造之后变成‘无人化’模式，探索大湾区一年两季水稻和一年多季其他(玉米、大豆、花生等)作物的无人化种植模式、品种筛选及无人化农艺技术措施，实现农业生产农机作业‘耕种管收运’全过程无人化和农场经营管理智慧化、无人化。”碧桂园农业(佛山)有限公司副总经理高后亮指出，“所有的努力，目的是为广东省和粤港澳大湾区提供全新的可复制、可推广的‘无人化农场’模式。”

今年9月发布的《广东省推进农业农村现代化“十四五”规划》提出要全程全面高质高效推进农业机械化，加快推进农机智能化和信息化发展。碧桂园的万亩智慧农业园的目标，正是建设数字农业技术应用的样板。

“这是我们在农机智能化、农业数字化和农场无人化方面迈出的第一步”，碧桂园集团副总裁兼碧桂园农业控股有限公司董事长梅永红表示，虽然还要面临着许多困难和问题，但前景可期，未来已来。

■行业观察

科技赋能助力农业新起点

从横空出世时的“耳目一新”，到如今多地开展实验，无人农场已经从不可想象的“科幻”变成农业发展的新趋势。

碧桂园在佛山三水万亩智慧农业园开展无人农场试点的同时，位于清远的无人农场刚刚迎来丰收，在省外，上海、江苏、湖南、新疆等地，无人农场的实验也在如火如荼地开展。而根据广东省科技厅的信息，目前省内已经建立了8个无人农场示范区。

这一切都体现出，在无人驾驶、5G通信、人工智能、物联网等技术快速发展的大背景下，科技对农业赋能的力度正在不断加大。无人农场是科技为现代农业蹚出的一条新路。

无人化农业技术可大幅降低劳动强度、显著提升农业生产率、实现节本增收，有利于破解传统农业劳动力断代、生产粗放、效率低下等发展瓶颈，助力提高国内农业的现代化水平，更加适应现代农业的需求。

当然，雨后春笋般的无人农场，只是农业发展新路的“万里长征第一步”。

我国幅员辽阔，各地气候、地形都存在显著的差异，大规模、机械化无人农机具作业并不一定适合所有的农业生产区域，因而无人农场的发展、新型农机具的研发必须因地制宜，与当地现实条件充分结合起来。

与此同时，一些大型农机装备，也存在重点零部件、主控设备国产化不足的瓶颈，这需要技术突破，更需要资金与人才的持续投入。

今年中央“一号文件”提出强化现代农业科技和物质装备支撑，提高农机装备自主研制能力，支持高端智能、丘陵山区农机装备研发制造。而这也是无人农场接下来的努力方向，科技赋能并改变农业，如今正是关键时期。

■一线者说

广东皓耘科技有限公司动力系统所所长张绪强

科技赋能农机，仍需破解“卡脖子”难题

由于万亩智慧农业园是由碧桂园管理，因此能够实现农机装备和生产农业结合起来，根据农业生产情况来设计农机装备。张绪强表示，目前研发的设备是成体系的全流程智能装备，可实现耕、种、管、收全覆盖。

“对于我们而言，比较幸运的是能够借助碧桂园的大平台，”张绪强表示，农机企业通常根据不同的客户来设计不同的产品，从而满足各类需求，因此一台设备往往会集成和开发大量功能，反而会因为过于“全”而形成浪费。碧桂园农业研发的农机设备，会有针对性地开发出特定的功能，并使设备得到充分运用，这是一大优势。

尽管已取得阶段性成果，但在张绪强看来，未来需要应对和破解的技术难题还有很多。

“目前国内300马力以上的农机设备还面临瓶颈。”张绪强指出，大型农机设备的关键核心零部件仍存在“卡脖子”技术难题，一是液压机构在执行过程中对精确性有很高的要求，需要依靠精密的配合件，但国内有能力的厂商较少，因此主要靠进口;二是机器的无人化、智能化，应当自主开发核心的控制面板，但目前国内很少有企业形成这种核心技术能力。

他认为，解决这些问题，取得技术突破，真正实现科技为农机赋能，一方面需要高端人才，另一方面需要对农业设备和农业生产有全面了解。

皓行科技安卓开发高级工程师江振民

多种机械配合帮助农田作业全面积覆盖

相比东北、华北、长江中下游等地区，广东山地众多，缺乏大规模连片的耕地，且农田依山形成，形状各异，因此也对无人农场的打造形成了挑战，需要因地制宜通盘考虑。

“面对一些不规则的异形田块，我们需要花更多的精力去克服这些难题。”江振民表示，应重点考虑在不规则的地块中，如何实现全路径、全面积的覆盖。

在23日农机具现场演示时，大马力拖拉机在从田块一侧走到另一侧时，会在离田块边缘还有较远距离的时候便停下，随后走一个“大圆”路径，掉头继续作业，这一运行方式与牵引式卡车相似，但农田边缘并没有“照顾”到。

对此江振民表示，三水万亩智慧农业园内的田块通常为每块500亩的大小，面对边缘无法顾及的情况，会有两种解决办法，一是让农机沿着农田四周边缘行走作业一次，绕田一周;二是调用其他相对灵活的小型设备，对田块进行“查漏补缺”。

碧桂园农业(佛山)有限公司副总经理高后亮

无人化农场明年将进入正常经营状态

“无人化农场总共占地约2500亩，目前已经完成了2300多亩土地的种植，包括早造水稻和玉米一共260亩，晚造水稻1620亩，旱田620亩。”高后亮指出，作为万亩智慧农业园的组成部分，无人化农场实验区于今年1月启动实施，3月开始种植，如今已进行早造水稻、晚造水稻、大豆、玉米、花生等多种作物的播种、收获实验，并实现了农作物生产“耕种管收运”全程机械化和部分关键作业环节的无人化。

由于此前数十年都缺乏系统化管理，因此三水农场的灌排渠系统年久失修，损坏非常严重。碧桂园开启无人化农场建设后，首先完成了农场的道路、灌排渠等基础设施改造和功能恢复，目前土地清表、土地整理、农田规划建设、灌排渠改造和功能修复等工程已经全部完成。

“这是一个实验农场，在这个过程中团队也得到了很多数据。”高后亮透露，首轮种植已收获的水稻，亩产量较高的能达到400公斤左右。

由于前期基础建设耽误了一部分农田的最佳播种期，因而整个农场还没有进入正常的运营，所以作物产量是相对较低的，高后亮表示，预计明年3月开始，农场应该能进入正常运营状态。

“正常经营状态也就是种植会在农时范围内种植，收获会在农时范围内收获。不论是早造水稻还是晚造水稻，我们都有信心把单产提高到500公斤以上。”高后亮说。(●南方日报记者葛政涵周中雨 见习记者柴亚娟)

标签： 无人化 大型机器 联合收获机 作业演示

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