未來(lái)農(nóng)業(yè)新圖景：無(wú)人農(nóng)場(chǎng)！

發(fā)表時(shí)間：2022-05-27 16:39

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)就是人工不進(jìn)入農(nóng)場(chǎng)的情況下，采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、機(jī)器人等新一代信息技術(shù)，通過(guò)對(duì)農(nóng)場(chǎng)設(shè)施、裝備、機(jī)械等遠(yuǎn)程控制、全程自動(dòng)控制或機(jī)器人自主控制，完成所有農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)的一種全天候、全過(guò)程、全空間的無(wú)人化的生產(chǎn)作業(yè)模式，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人。無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是新一代信息技術(shù)，智能裝備技術(shù)與先進(jìn)種養(yǎng)殖工藝深度融合的產(chǎn)物，是對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)動(dòng)力的徹底解放，代表著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和最先進(jìn)水平。全天候、全過(guò)程、全空間的無(wú)人化作業(yè)是無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的基本特征。

以上是國(guó)內(nèi)著名的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)專家李道亮教授對(duì)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的定義，羅錫文院士在不同的場(chǎng)合也引用這句話，羅錫文院士認(rèn)為無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是一種生產(chǎn)組織模式，與以往傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不同的是大量的使用信息化、無(wú)人化和大數(shù)據(jù)等工具，人的作用從直接參與勞動(dòng)變成隱身在信息技術(shù)之后。

在國(guó)內(nèi)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)正在轟轟烈烈的展開(kāi)

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)不是一個(gè)想象或概念，而是一種真實(shí)的存在，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超過(guò)我們的預(yù)期，也就是技術(shù)和實(shí)踐已經(jīng)領(lǐng)先于傳播。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)作為未來(lái)農(nóng)業(yè)的一種全新模式，正引領(lǐng)全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的 “新賽道”，未來(lái)國(guó)家之間農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主賽道極有可能是無(wú)人化。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，英國(guó)、美國(guó)、以色列、荷蘭、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)開(kāi)始構(gòu)建無(wú)人大田農(nóng)場(chǎng)、無(wú)人豬場(chǎng)、無(wú)人漁場(chǎng)。

在信息化社會(huì)，無(wú)人技術(shù)幾乎是全球同步的，國(guó)內(nèi)的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)也是與全球速度同步，國(guó)內(nèi)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)真正的起步是在2017年，但2019年、2020年已經(jīng)有頗具規(guī)模的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)現(xiàn)身，從各種媒體上可以看出來(lái)，國(guó)內(nèi)的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)建設(shè)呈現(xiàn)出遍地開(kāi)花的形勢(shì)，目前山東、福建、北京、黑龍江、安徽、江蘇等地都建立起了無(wú)人農(nóng)場(chǎng)。

如黑龍江墾區(qū)在2019年9月在七星農(nóng)場(chǎng)北大荒精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)機(jī)中心開(kāi)通建立了首批5G基站，為率先開(kāi)展“全程智能化農(nóng)業(yè)”試驗(yàn)示范，打造“無(wú)人農(nóng)場(chǎng)”，推動(dòng)無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)等智能農(nóng)機(jī)裝備以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了優(yōu)越的條件。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)主要是探索實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化、智能化應(yīng)用，減少人工的勞動(dòng)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)由有人到少人、從少人到無(wú)人的過(guò)程，建立作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化耕種管收。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的五個(gè)特征

無(wú)人農(nóng)機(jī)的五個(gè)特點(diǎn)，或者說(shuō)是五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)要實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，至少要達(dá)到這五個(gè)要求。

01、全程機(jī)械化或全面機(jī)械化

如果農(nóng)場(chǎng)是單一作物種植，就需要全程耕、種、管、收，甚至初加工和深加工的全程機(jī)械化，并且是全程無(wú)人化的機(jī)械化，目前全球范圍內(nèi)，真正能實(shí)現(xiàn)大田作物全程無(wú)人化的農(nóng)場(chǎng)還不存在，這是個(gè)努力的方向和目標(biāo)。

如果是多品類種植或種、養(yǎng)結(jié)合或其它更復(fù)雜的多生態(tài)經(jīng)營(yíng)模式，就要求全面機(jī)械化，但也是全面無(wú)人機(jī)械化，實(shí)現(xiàn)難度會(huì)更大，當(dāng)然也是一個(gè)努力的方向。

02、從機(jī)庫(kù)到田間全程無(wú)人駕駛

這是衡量假無(wú)人與真無(wú)人的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，假無(wú)人是人工把機(jī)械開(kāi)到地頭，然后由機(jī)械自動(dòng)作業(yè)而真無(wú)人則是農(nóng)機(jī)從機(jī)庫(kù)轉(zhuǎn)移到田間，全部由機(jī)器自行完成，中間遇到意外突發(fā)事件全部由機(jī)器自行判斷和處理，作業(yè)完成之后機(jī)器會(huì)自己回到機(jī)庫(kù)充電或加油，并能恢復(fù)到最佳的作業(yè)狀態(tài)。

03、自動(dòng)處理不確定性事件，保證安全

這一點(diǎn)最重要，安全問(wèn)題是無(wú)人駕駛和無(wú)人作業(yè)的首要條件，如果解決不了安全問(wèn)題，先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備就不會(huì)被允許大面積推廣。

如轉(zhuǎn)基因技術(shù)，雖然能提高產(chǎn)量，減少種植成本，提高作物的抗性，但是由于還有不確定的安全問(wèn)題，所以該技術(shù)被很多國(guó)家限制推廣。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)幾乎所有的機(jī)器都是自動(dòng)化和無(wú)人化操作，所以首要解決的是安全。

最低的安全要求就是在轉(zhuǎn)移和作業(yè)的過(guò)程中能自行判斷和處理意外事件，能自動(dòng)避開(kāi)障礙物，遇到人畜能停車避讓或報(bào)警等，一是要保障人畜、物安全，二是要保證機(jī)器人本身的安全。

04、生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)整

這是兩個(gè)層次，第一層是作物生長(zhǎng)過(guò)程中作業(yè)過(guò)程、生長(zhǎng)過(guò)程和病蟲(chóng)害預(yù)防、發(fā)生、發(fā)展、防治等情況全時(shí)全程監(jiān)控，第二層是對(duì)農(nóng)場(chǎng)整個(gè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且具備自行判斷和處理突發(fā)事件的能力。

05、精準(zhǔn)作業(yè)，智能決策全過(guò)程無(wú)人化

這也是兩個(gè)層次，一個(gè)是作業(yè)過(guò)程，一個(gè)是管理過(guò)程。

作業(yè)過(guò)程中的精準(zhǔn)化、變量化、經(jīng)濟(jì)性，都是通過(guò)無(wú)人技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如自行決定哪個(gè)田要噴藥或除草，并且根本不同的作物長(zhǎng)勢(shì)決定噴藥量大小，濃度的強(qiáng)弱等。

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)要經(jīng)歷兩個(gè)階段

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)過(guò)程，不能一蹴而就，要從機(jī)械替代人到半有人，直到實(shí)現(xiàn)作業(yè)和管理過(guò)程的全無(wú)人化，無(wú)論從技術(shù)層面抑或是管理層面，都需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，根據(jù)李道亮教授的觀點(diǎn)，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)要經(jīng)歷兩個(gè)階段。

初級(jí)階段：遠(yuǎn)程控制

這是一種人機(jī)結(jié)合的模式，也就是作業(yè)的機(jī)器可以全部或部分實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，但整個(gè)過(guò)程是人要控制，這種模式的意義在于人從繁重的體力作業(yè)勞動(dòng)中解放出來(lái)，變成腦力勞動(dòng)者，但對(duì)于勞動(dòng)者的要求更高了。

這事實(shí)上就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上的腦體分離，機(jī)器只具備按指令執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的功能，機(jī)器只是人腦的延伸，國(guó)外也叫徒手農(nóng)場(chǎng)或有人值守的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)就是這個(gè)水平。

高級(jí)階段：自主作業(yè)

高級(jí)階段的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人化，或者偶爾的人工干預(yù)或糾偏。

農(nóng)場(chǎng)所有的機(jī)械化作業(yè)或過(guò)程管理，都是通過(guò)管控平臺(tái)自主計(jì)劃、自動(dòng)執(zhí)行、自主作業(yè)和自動(dòng)決策、自行糾錯(cuò)。

高級(jí)階段的無(wú)人農(nóng)場(chǎng)將是人類歷史上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的真正的革命，由人主導(dǎo)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將讓位于無(wú)人技術(shù)，機(jī)器取代工人，智能技術(shù)和算法替代人腦決策或人類集體決策，將讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)徹底的由經(jīng)驗(yàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向技術(shù)農(nóng)業(yè)和算法農(nóng)業(yè)，人類在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將得到徹底的解放。

實(shí)現(xiàn)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的三大技術(shù)

無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理模式，不能將其神秘化，其背后是不斷發(fā)展的最前沿的高新技術(shù)的支持，當(dāng)然不僅僅是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，事實(shí)上無(wú)人農(nóng)場(chǎng)所依賴的生物技術(shù)、智能農(nóng)機(jī)和信息化技術(shù)，都可以從外行業(yè)得到了技術(shù)的支持或援助，所以無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的發(fā)展取決于全社會(huì)技術(shù)水平的發(fā)展。

01、生物技術(shù)

如果簡(jiǎn)單化一點(diǎn)，就是為了適應(yīng)無(wú)人化作業(yè)而培育的適合機(jī)械化作業(yè)的作物品種，以及相關(guān)的種植模式和農(nóng)藝。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果一個(gè)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)主要種植的是辣椒，要求移栽和收獲全部無(wú)人化，則這個(gè)品種就需要滿足用機(jī)械收獲的條件，這種品種的性狀要滿足以下的條件：

一是植株具備直立性，不是藤蘿狀，不能倒伏，也不是搭在架上生長(zhǎng)的品種。

二是不能長(zhǎng)的太高，最好是80CM左右，不能超過(guò)1M，太低了產(chǎn)量不高，也不好采收。

三是果實(shí)開(kāi)花期、成熟期一致，且果實(shí)大小適中，符合機(jī)械采收的條件。

四是紅椒，易脫水，椒皮較厚且有一定的韌性，不易破損和破裂。

五是成熟期葉子先掉落，或是收獲時(shí)打脫葉劑時(shí)，葉子容易脫落而果柄不易脫落。

如果能滿足以上的條件，這個(gè)品種就適合于機(jī)器采收，目前主要是線椒和板椒，燈籠椒并不適合，據(jù)說(shuō)國(guó)內(nèi)的科研院所和種業(yè)專家先是在現(xiàn)有的資源里里面尋找較適合機(jī)收的品種，之后再進(jìn)行雜交和篩選。

符合這種要求的辣椒，第一是能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲，第二是不需要人工去采摘或撿拾，而要達(dá)到這些要求，就需要對(duì)辣椒進(jìn)行改良和優(yōu)化。

02、智能農(nóng)機(jī)

智能農(nóng)機(jī)是無(wú)人農(nóng)機(jī)無(wú)人化技術(shù)的具體的載體，智能農(nóng)機(jī)需要涉及四大技術(shù)體系與設(shè)備，其一是傳感器，其二是無(wú)人駕駛技術(shù)，其三是精準(zhǔn)作業(yè)，其四是智能管理。

傳感器是智慧農(nóng)業(yè)、無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的基礎(chǔ)，未來(lái)的智慧農(nóng)業(yè)，其平臺(tái)的管理和決策的基礎(chǔ)就是通過(guò)各種各樣的傳感器收集到的信息和數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括土壤信息（墑情、養(yǎng)分、松疏度、顆粒度等）、作物生長(zhǎng)信息、病蟲(chóng)害信息、作業(yè)信息、機(jī)械狀況信息、駕乘者個(gè)人身體狀態(tài)（比如疲勞度、血糖水平、體溫）等信息。

無(wú)人駕駛技術(shù)，在國(guó)內(nèi)分三個(gè)發(fā)展階段，分別是自動(dòng)導(dǎo)航、輔助駕駛、無(wú)人駕駛，目前的無(wú)人駕駛技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用級(jí)別，但是受制于用戶接受度等因素，實(shí)際使用中還是以自動(dòng)導(dǎo)航、輔助駕駛為主，無(wú)人駕駛技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人農(nóng)場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)成不成熟，關(guān)系到能不能真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無(wú)人化操作。

無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用在無(wú)人農(nóng)場(chǎng)上，細(xì)分一下就可以分為以下的10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：導(dǎo)航定位技術(shù)、導(dǎo)航控制技術(shù)、轉(zhuǎn)向輪偏角檢測(cè)技術(shù)、遙控離合與啟動(dòng)技術(shù)、油門自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、作業(yè)機(jī)具自動(dòng)操控技術(shù)、遙控熄火停車控制技術(shù)、自動(dòng)避障技術(shù)、系統(tǒng)集成控制技術(shù)、監(jiān)控終端技術(shù)。

03、信息技術(shù)

信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)無(wú)人化作業(yè)和管理的基礎(chǔ)技術(shù)和最底層的技術(shù)，包括的東西非常多，比如設(shè)備之間的信息傳輸與反饋技術(shù)、智能農(nóng)機(jī)平臺(tái)控制技術(shù)、無(wú)人農(nóng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)技術(shù)等。

總結(jié)：無(wú)人農(nóng)場(chǎng)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種高級(jí)的組織方式和先進(jìn)的生產(chǎn)模式，該模式要依托于生物技術(shù)、智能農(nóng)機(jī)、信息化技術(shù)，目前在全球范圍內(nèi)，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)仍在模式探索階段，中國(guó)在無(wú)人農(nóng)機(jī)的技術(shù)應(yīng)用和模式上并不落后，無(wú)人農(nóng)場(chǎng)極有可能是中國(guó)農(nóng)業(yè)彎道超車的一次契機(jī)。