農(nóng)業(yè)機(jī)械化情況2020年第14期

　　編者按：無(wú)人化農(nóng)業(yè)將機(jī)械化與信息化技術(shù)深度融合,，以全過(guò)程智能化管理,、精準(zhǔn)化作業(yè)為核心,，通過(guò)大數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行,，不斷提高土水肥種藥及人力資源利用效率,，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向,。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)機(jī)化司與農(nóng)機(jī)鑒定總站,、推廣總站圍繞無(wú)人化農(nóng)業(yè)開展專題調(diào)研,，形成了《國(guó)內(nèi)外無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r》,，現(xiàn)予刊發(fā),，供各地參考。

國(guó)內(nèi)外無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

　　近年來(lái),，數(shù)字化,、自動(dòng)化、智能化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用步伐加快,，機(jī)械化生產(chǎn)與信息化技術(shù)深度融合,，初步形成了無(wú)人化農(nóng)業(yè)概念，引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注,。無(wú)人化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括生產(chǎn)信息采集設(shè)施,、生產(chǎn)作業(yè)裝備和生產(chǎn)管理平臺(tái)等三大組成部分，以全過(guò)程智能化管理,、精準(zhǔn)化作業(yè)為核心,，通過(guò)大數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)本、高效,、精準(zhǔn),、綠色，形成類似于無(wú)人工廠的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向,。總體上看,，發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)人化農(nóng)業(yè)研發(fā)起步早,，在一些領(lǐng)域和環(huán)節(jié)雖有推廣，但應(yīng)用還不廣泛,。我國(guó)在這方面起步較晚,，發(fā)展速度較快。

　　一,、無(wú)人化大田種植：大田種植作業(yè)工況條件復(fù)雜,，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)難度較大。北美,、西歐具備基礎(chǔ)但需求不緊迫,，日韓處于萌芽階段,，我國(guó)正逐步興起,。

　　北美、西歐,、澳洲等地發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始應(yīng)用自動(dòng)化裝備開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),，具備了較為廣泛的技術(shù)和裝備基礎(chǔ)，但對(duì)發(fā)展無(wú)人化農(nóng)業(yè)還沒(méi)有明顯需求,。美國(guó)大中型農(nóng)場(chǎng)都應(yīng)用自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī),、聯(lián)合收割機(jī)等自動(dòng)化作業(yè)，預(yù)計(jì)2019年美國(guó)農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)普及率將達(dá)到90%,。在產(chǎn)品創(chuàng)新方面,，約翰迪爾、凱斯紐荷蘭在2016年分別都推出了無(wú)人化概念拖拉機(jī)及配套農(nóng)具,，這種拖拉機(jī)配備全方位感應(yīng)和探測(cè)裝置,，能夠偵測(cè)并避開障礙物，具備遠(yuǎn)程配置,、監(jiān)測(cè)及操作功能,，在生產(chǎn)平臺(tái)的管理和調(diào)度下可實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)人作業(yè)，不過(guò)目前并未商業(yè)化應(yīng)用,。

　　日本,、韓國(guó)等生產(chǎn)規(guī)模較小的國(guó)家和地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受勞動(dòng)力因素制約，剛開始推廣應(yīng)用自動(dòng)化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品,，無(wú)人化農(nóng)機(jī)裝備尚處萌芽階段,。日本主要農(nóng)機(jī)企業(yè)基于“1個(gè)機(jī)手、2臺(tái)機(jī)器”設(shè)想,，推出了帶有高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航功能和遙控功能的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品,。2018年6月以來(lái)，久保田公司先后上市了帶有自動(dòng)駕駛功能的水稻收獲機(jī),、拖拉機(jī),，以減輕機(jī)手長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)體力負(fù)擔(dān)、提高農(nóng)機(jī)作業(yè)精度,。井關(guān),、洋馬等企業(yè)也在計(jì)劃上市類似產(chǎn)品，擴(kuò)大相關(guān)技術(shù)推廣應(yīng)用規(guī)模,。

　　我國(guó)大田種植自動(dòng)化農(nóng)機(jī)裝備在技術(shù)創(chuàng)新,、制造水平和產(chǎn)品可靠性等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的差距，在裝備質(zhì)量,、機(jī)具種類,、智能化水平上發(fā)展升級(jí)趨勢(shì)加快?？傮w來(lái)看,，我國(guó)農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)已經(jīng)在大田種植中開始規(guī)模化推廣應(yīng)用,，裝配方式由購(gòu)買后自行加裝向出廠前標(biāo)配發(fā)展,，受技術(shù)成熟度、決策模型精度,、機(jī)具質(zhì)量和使用成本等方面制約,，我國(guó)自動(dòng)化農(nóng)機(jī)正處于單機(jī)自動(dòng)化作業(yè)向多機(jī)協(xié)同智能化作業(yè)發(fā)展的階段，無(wú)人化農(nóng)機(jī)應(yīng)用逐漸興起,。

　　近兩年,，我國(guó)無(wú)人化農(nóng)機(jī)創(chuàng)新產(chǎn)品相繼面市。“東方紅”“歐豹”無(wú)人駕駛拖拉機(jī),、“谷神”無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)已開展試驗(yàn)和作業(yè)示范,，還實(shí)現(xiàn)了收割機(jī)與運(yùn)糧車的主從導(dǎo)航無(wú)人駕駛；“豐疆”高速無(wú)人駕駛插秧機(jī)實(shí)現(xiàn)了水田原地掉頭對(duì)行,、秧盤自動(dòng)提升等功能,，已在多地投入水稻插秧生產(chǎn)實(shí)踐。黑龍江,、新疆,、江蘇、山東等多個(gè)糧棉主產(chǎn)省份相繼開展了全過(guò)程無(wú)人化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)。以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)為例,，其數(shù)字農(nóng)業(yè)試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目已經(jīng)形成了棉花耕,、種、管,、收全程數(shù)字化生產(chǎn)管理模式,，應(yīng)用農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛裝備和無(wú)人化農(nóng)機(jī)取得了顯著效果，降低了農(nóng)機(jī)作業(yè)駕駛難度和勞動(dòng)強(qiáng)度,，提升了作業(yè)效率,，即使是新手駕駛員也能和老機(jī)手一樣作業(yè)又快又好。當(dāng)?shù)孛藁ǚN植全部使用衛(wèi)星導(dǎo)航自動(dòng)駕駛技術(shù),，在夜間或能見度較差的天氣作業(yè)也可做到準(zhǔn)確對(duì)行,，整個(gè)作業(yè)季每臺(tái)機(jī)具較手動(dòng)駕駛平均多播種1000畝，原先人工駕駛播種10行的地塊采用自動(dòng)駕駛可播種11行,，土地利用率可提高0.5%—2.5%,，棉花精準(zhǔn)施肥能夠節(jié)肥15%、單產(chǎn)增加5%左右,。

　　值得注意的是,，在無(wú)人化大田種植領(lǐng)域，我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)發(fā)展一枝獨(dú)秀,，受到世界關(guān)注,。近年來(lái)，農(nóng)用無(wú)人飛機(jī)應(yīng)用普及較快,，可搭載植保,、影像獲取,、播種等多種裝置完成不同作業(yè),，主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)航空植保領(lǐng)域。國(guó)際上,，美國(guó),、日本的航空植保技術(shù)較為發(fā)達(dá)。日本應(yīng)用油動(dòng)單旋翼機(jī)型較早,，在作業(yè)管理,、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等方面處于國(guó)際領(lǐng)先。美國(guó)農(nóng)用飛機(jī)以有人駕駛固定翼飛機(jī)為主,，能夠?qū)崿F(xiàn)高效作業(yè),，無(wú)人飛機(jī)方面研究也比較多，但受安全限制在農(nóng)業(yè)植保中鮮有應(yīng)用,。

　　我國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)在裝備總量,、作業(yè)面積上已經(jīng)發(fā)展到全球第**，還在不斷發(fā)展，飛控技術(shù)**領(lǐng)先,，但在噴施藥裝備和專用藥劑的研究方面還需加強(qiáng),。目前全國(guó)植保無(wú)人飛機(jī)保有量超過(guò)4萬(wàn)臺(tái)，2019年作業(yè)面積達(dá)1.3億畝,，大疆,、極飛等品牌的電動(dòng)多旋翼機(jī)型能夠精準(zhǔn)導(dǎo)航、主動(dòng)避障,、定量施藥,，已經(jīng)能夠相對(duì)穩(wěn)定、安全開展規(guī)?；鳂I(yè)服務(wù),。

　　二、無(wú)人化設(shè)施栽培：主要應(yīng)用于果菜,、花卉育苗管理,、水肥一體化、病蟲害防治,、采收運(yùn)輸,、加工包裝等環(huán)節(jié)。歐美日處于**領(lǐng)先水平,，我國(guó)整體水平不高,。

　　歐美日等一些發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)技術(shù)研究與應(yīng)用方面一直處于**領(lǐng)先水平,，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化,、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)人化、分級(jí)包裝智能化,。在設(shè)施栽培中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人也應(yīng)用廣泛,。日本在設(shè)施種植的育苗、嫁接,、移栽,、采摘、植保,、施肥等環(huán)節(jié)有多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人,。以色列、荷蘭,、德國(guó),、英國(guó)、澳大利亞,、瑞士,、法國(guó)等國(guó)家均有針對(duì)本國(guó)特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人研發(fā),，采摘機(jī)器人均有小規(guī)模使用。近年來(lái)美國(guó),、歐盟,、日本、韓國(guó)等制定國(guó)家戰(zhàn)略將工業(yè)機(jī)器人加快應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,，農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)速度明顯加快,。

　　我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化率僅30%左右。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,，除環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)外,，設(shè)施栽培自動(dòng)化、智能化裝備整體水平不高,，還存在一定的差距,。我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人大部分還停留在樣機(jī)階段，在精度,、效率和可靠性方面和國(guó)外相比還存在一定的差距,。以嫁接機(jī)器人為例，國(guó)內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品還需要人機(jī)協(xié)同作業(yè),。

　　值得欣喜的是,，我國(guó)以無(wú)土栽培、立體種植,、自動(dòng)化管理為特征的植物工廠研發(fā)和產(chǎn)品水平較為先進(jìn),，已有具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)設(shè)備，并已打入國(guó)際市場(chǎng),。比如,，上海浦東智能種苗工廠實(shí)現(xiàn)了全程智能化生產(chǎn)。智能化栽培物流系統(tǒng)貫穿整個(gè)種苗工廠,，聯(lián)結(jié)了種苗組培車間,、種苗培育車間、種苗抑生控制車間和生產(chǎn)作業(yè)車間四個(gè)區(qū)域,，形成種苗自動(dòng)輸送,、定點(diǎn)作業(yè)的流水線生產(chǎn)模式,。與傳統(tǒng)集約化種苗基地相比,，勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位面積產(chǎn)能分別提高6倍以上。

　　三,、無(wú)人化設(shè)施養(yǎng)殖：主要應(yīng)用于環(huán)境控制,、飼喂、擠奶,、防疫,、廢棄物處理等作業(yè)環(huán)節(jié),。發(fā)達(dá)國(guó)家生豬、奶牛,、蛋雞養(yǎng)殖已有規(guī)?；瘧?yīng)用，我國(guó)技術(shù)裝備研發(fā)能力嚴(yán)重滯后,。

　　歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施養(yǎng)殖機(jī)械自動(dòng)化程度不斷提高,，信息化、智能化技術(shù)應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖各個(gè)環(huán)節(jié),，已建成多種養(yǎng)殖環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái),，形成了適合不同飼養(yǎng)規(guī)模和區(qū)域特點(diǎn)的生產(chǎn)模式，特別是生豬,、奶牛,、蛋雞養(yǎng)殖的少人化生產(chǎn)已有規(guī)模化應(yīng)用,。

　　我國(guó)相關(guān)研究基礎(chǔ)薄弱,，裝備智能化程度不高，核心部件和高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口,，但無(wú)人化設(shè)施養(yǎng)殖發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,。比如，重慶萬(wàn)州奇昌種豬場(chǎng)是現(xiàn)代化規(guī)模種豬場(chǎng),，集成應(yīng)用自動(dòng)喂料,、自動(dòng)飲水、自動(dòng)清糞,、自動(dòng)環(huán)境控制技術(shù),，由管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制。豬場(chǎng)無(wú)臭味,、無(wú)污水排放,，豬糞尿完全有機(jī)肥發(fā)酵后用于果園生產(chǎn)。種豬場(chǎng)常年存欄600頭母豬,，年出欄1.5萬(wàn)頭斷奶仔豬,，除了接生和照顧哺乳期小豬外，僅需6人即可保障日常正常運(yùn)行,。又比如,，山東民和牧業(yè)股份的少人化肉雞智能養(yǎng)殖場(chǎng)采用自動(dòng)化籠養(yǎng)設(shè)備，包括自動(dòng)化飲水系統(tǒng),、行車喂料系統(tǒng),、帶式清糞系統(tǒng)、自動(dòng)化肉雞收集與輸送系統(tǒng),、舍內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)以及場(chǎng)內(nèi)智能化管理平臺(tái),，日常管理僅需30人即可飼養(yǎng)肉雞近70萬(wàn)只,，有效提升了防疫水平、肉雞品質(zhì)和養(yǎng)殖效率,。

　　從發(fā)展趨勢(shì)看,，無(wú)人化農(nóng)業(yè)將主要應(yīng)用在規(guī)模化種植,、設(shè)施栽培,、設(shè)施養(yǎng)殖領(lǐng)域，解決水田植保,、育苗嫁接,、病死畜禽處理等作業(yè)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大,、精準(zhǔn)度要求高,、安全風(fēng)險(xiǎn)防范難的有關(guān)問(wèn)題，市場(chǎng)需求潛力很大,。近年來(lái),，信息化、智能化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐加快,，一些產(chǎn)品應(yīng)用成本下降90%,，使無(wú)人化農(nóng)業(yè)技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用成為可能。

　　目前,，我國(guó)無(wú)人化農(nóng)業(yè)發(fā)展雖然具備了一定基礎(chǔ),，但大部分還處于探索階段，技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性仍有許多欠缺,，距離實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)人化農(nóng)業(yè)還需要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期演進(jìn)過(guò)程,。各地在貫徹《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見》(國(guó)發(fā)〔2018〕42號(hào))過(guò)程中，要對(duì)無(wú)人化農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備研發(fā)應(yīng)用予以高度關(guān)注,，在政策,、科技、項(xiàng)目,、標(biāo)準(zhǔn)等方面積極謀劃,，深入推進(jìn)機(jī)械化、信息化融合,，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化高質(zhì)量發(fā)展,，努力為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供新動(dòng)能。

　　(執(zhí)筆人：王國(guó)占侯方安車宇)