罗锡文院士:无人农场是机械化、信息化和智能化高度融合的作品

  没有驾驶员,收获机自己找到了稻田入口,“走”到水稻田中,放下割台,开始收获。收获机粮仓快满时,向运粮车发出“前来卸粮”的信号,运粮车自动前往接粮,完成“交接”工作,收获机继续收获,运粮车将稻谷卸至卡车中。日前,广州增城的一场无人水稻收获现场演示让人大开眼界,只需要在收获前用手机下达指令,机器就可以独立完成收获和转运等工作。

该演示由中国工程院院士、农业机械化专家、广东省农村科技特派员、华南农业大学教授罗锡文团队完成。会后,南方农村报对罗锡文院士进行了专访,以深入了解无人农场背后的故事,解析数字农业的现在和未来。

无人农场是实现智慧农业的重要途径

南方农村报:农业机械化进一步发展会达到什么样的程度?

罗锡文:从以人畜力为主的农业发展到以机械化为主的农业,是农业发展的巨大进步。下一步,是以数字技术和智能农机支撑的智慧农业,智慧农业是现代农业的高级形式,无人农场是实现智慧农业的重要途径。今天,我们研究无人农场,目的就是要推进农业机械化和智能化,为智慧农业提供强有力的支撑。

南方农村报:请问无人农场是如何做到无人化作业的?目前取得了哪些进展?

罗锡文:这次演示是水稻无人农场无人驾驶主从导航收获作业,由无人驾驶收获机和无人驾驶运粮车协同完成。无人驾驶收获机接到指令后进入田块开始收获水稻,粮仓快满时立即向运粮车发出指令,在地头等待的无人驾驶运粮车收到卸粮指令后自动行驶至指定的卸粮位置。收获机和运粮车配合非常默契,横向误差不超过5公分,纵向误差不超过10公分。这项技术叫无人驾驶主从导航收获系统,目前处于世界领先水平。这是无人农场其中的一个环节,我们研究成功的水稻无人农场,可以实现耕、种、管、收四个环节全部无人化作业。

农业机械自动导航作业技术是无人农场的关键技术,可显著提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率。从2004年开始,我们团队就开展了农业机械导航及自动作业关键技术的研究,突破了导航定位、路径跟踪、电液转向、电机转向、速度线控、机具操控、自动避障、主从导航,车载终端和系统集成等十大关键技术。实现了农机不同作业工况下的高精度连续稳定定位和测姿,显著提高了农机跟踪精度,实现了农机自动导航作业系统的有效集成和控制,创制了具有自主知识产权的农机自动导航作业线控装置和农机北斗自动导航产品。

研究成果总体达到了国际先进水平,其中水田自动导航作业和主从导航技术居国际领先水平,满足旱地和水田耕整、种植、植保和收获等环节精准作业需要,打破了国外技术垄断,为我国现代农业智慧生产提供了重要支撑。

无人驾驶收获机正在收割

无人农场是机械化、信息化和智能化高度融合的作品

南方农村报:除了不需要人进行农事操作外,无人农场还具备哪些特征?

罗锡文:目前,有很多关于无人驾驶的报道,但无人驾驶的农业机械还不能等同于无人农场,无人农场是机械化、信息化和智能化高度融合的作品。

无人农场有五个特点:一是耕种管收生产环节全覆盖,即覆盖农作物生产中的耕整、种植、田间管理(水、肥、药)和收获的各个环节;二是机库田间转移作业全自动,即农机自动从机库转移到田间,完成田间作业后自动回到机库;三是自动避障异况停车保安全,即在农机转移和作业过程中能实现自动避障,遇到异常情况能自动停车,以确保安全;四是作物生产过程实时全监控,即能对作物生产过程中的长势和病虫草害情况进行实时监控;五是智能决策精准作业全无人,即能根据作物的长势和病虫草害情况及时作出决策并自动进行精准作业,包括精准灌溉、精准施肥和精准施药等。

无人农场主要依托生物技术、智能农机和信息技术三大技术的支持。生物技术主要为无人农场生产提供适应机械化作业的品种和栽培模式;智能农机主要为无人农场生产提供智能感知、智能导航、智能作业(精准作业)和智能管理;信息技术主要为无人农场生产的信息获取、传输和处理,农机导航与自动作业,农机远程运维管理提供支持。

南方农村报:目前无人农场在各地推进情况如何?

罗锡文:建设无人农场是缓解农村劳动力短缺、推进现代农业建设的一个重要途径。以水稻生产为例,包含耕种、种植、田间管理、收获、干燥和秸秆处理6个环节,“面朝黄土背朝天”是水稻插秧的典型写照。采用机械作业可以大大提高工作效率,减少劳动力的投入。我们研发成功的无人农场技术,彻底将农民从繁重的劳动力中解放出来。

任何农业机械化的推广都有一个过程,无人农场技术的推广也是如此,我们的无人农场技术经新闻媒体报道后,上海、山东、浙江、广东、华南、贵州、甘肃、黑龙江、吉林等省市农业主管部门和农业企业都来与我们联系,希望我们去进行试验示范和推广,这给我们提供了一个很重要的信息,即无人农场将可以为解决“谁来种田”提供一个重要的途径。

全程自动监控,实现自主作业

南方农村报:您心目中的数字农业是怎样的状态?

罗锡文:未来的农业生产不需要人走到地里,喝茶的同时,用手机控制农业机械就可以完成各种作业环节,并实现全程自动监控。同时可以根据田间处方,决定让喷雾机或无人机到哪个地方去打药,且根据实际情况调整用药量,全部实现自主作业。

无人农场的推广需要两个基本条件,首先是农机能不能做到,其次是有没有这么大的地块去实施。目前我国的农业数字化技术发展很快,在农业机械导航等领域,与发达国家处于“并跑”的状态,我们已经先后研制成功无人驾驶旋耕机、无人驾驶播种机、无人驾驶插秧机、无人驾驶高地隙宽幅喷雾机和无人驾驶收获机等多种智能农机。我们希望,通过我们的努力,真正做到“耕牛退休,铁牛下田,农民进城,专家种地”!