2022-04-01 17:19:15
無人駕駛的農(nóng)機正在田間作業(yè)。馮榮鑫 攝
良好的農(nóng)業(yè)基礎是茂名市首個無人農(nóng)場落戶高州的主要原因。受訪者供圖
無人植保機是目前較為普遍應用的無人農(nóng)機。 受訪者供圖
在高州市寶光街道八角山村委會車田尾村水稻示范基地，肥沃的水田一望無際。幾架農(nóng)機正在田間忙碌地作業(yè)，機械正沿著平坦的田埂一路向前，身后一排排播種好的秧苗整齊排列。
“哇，厲害了，農(nóng)機上沒有駕駛員！走得筆直，還會自動拐彎！”田里的無人駕駛插秧機讓圍觀的群眾直呼大開眼界。
日前，中國工程院院士、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室茂名分中心（茂名實驗室）主任羅錫文團隊再次來到茂名高州，召開現(xiàn)場會，演示無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機械化技術，并在高州建立茂名市首個無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機械化基地。這個“智慧試驗田”是高州不斷推進農(nóng)業(yè)機械化，向智慧化、無人化邁進的敲門磚。
●邱茜 龍步云
高效
無人技術覆蓋水稻耕種收
4月初，走進位于高州市寶光街道八角山村的廣東荔晶農(nóng)業(yè)科技有限公司水稻種植基地，一場如油的春雨過后，3000畝綠油油的禾秧在水田間隨著春風搖曳。雖然才剛播種下去十來天，但禾苗已經(jīng)顯露出強大的生命力，這里剛剛被確定為茂名市首個無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機械化基地。
據(jù)悉，無人農(nóng)場由嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室茂名分中心與華南農(nóng)業(yè)大學水稻生產(chǎn)機械化創(chuàng)新團隊共同打造。農(nóng)場內主要種植19香、南桂占、特優(yōu)161以及軟華優(yōu)金絲等優(yōu)質水稻品種，無人技術將覆蓋水稻耕種收全環(huán)節(jié)。
也就是說從備耕階段耕整土地，到種植環(huán)節(jié)播種插秧，到管理環(huán)節(jié)的化肥施用，再到收獲環(huán)節(jié)的收割運糧，全程都由無人駕駛的現(xiàn)代化機械完成。并且，農(nóng)機自動從機庫轉移到田間，完成田間作業(yè)后自動回到機庫，實現(xiàn)機庫田間轉移作業(yè)全自動。在無人農(nóng)場里，農(nóng)機像是有了“大腦”一樣，會自動避障，會異況停車，還將對作物生產(chǎn)過程進行實施全監(jiān)控。水稻長勢如何，是否出現(xiàn)病蟲草害都瞞不過它的火眼金睛。不僅如此，農(nóng)機還能根據(jù)作物的長勢和病蟲草害情況及時作出決策并自動進行精準作業(yè)，精準灌溉、精準施肥和精準施藥等，對基地作物生長情況監(jiān)且管。
“生物技術主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)提供適應機械化作業(yè)的品種和栽培模式；智能農(nóng)機主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)提供智能感知、智能導航、智能作業(yè)（精準作業(yè)）和智能管理；信息技術主要為無人農(nóng)場生產(chǎn)的信息獲取、傳輸和處理，農(nóng)機導航與自動作業(yè)，農(nóng)機遠程運維管理提供支持。”華南農(nóng)業(yè)大學工程學院青年教授胡煉介紹，這三大技術共同構成了無人農(nóng)場的鐵三角，而農(nóng)業(yè)機械自動導航作業(yè)技術則是實現(xiàn)農(nóng)場無人的關鍵技術。
突破
關鍵技術實現(xiàn)三大創(chuàng)新
隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程不斷加快，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)不多見，取而代之的是更為高效、更標準化的機械作業(yè)。
“人工作業(yè)往往會受農(nóng)民體力、技術等影響，不僅效率低，還具有許多不可控因素，機械作業(yè)很大程度彌補人工作業(yè)的缺陷，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)標準化、品牌化的基礎。”廣東荔晶農(nóng)業(yè)科技有限公司負責人陳祥挺是無人農(nóng)場的企業(yè)合作方，他認為，機械化生產(chǎn)對于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，最大的優(yōu)勢是讓生產(chǎn)過程更容易控制，品質更穩(wěn)定，效率更高，質量也更高。
無人農(nóng)場的一小步，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進程的一大步。2003年，華南農(nóng)業(yè)大學羅錫文院士率領團隊開展了農(nóng)業(yè)機械導航及自動作業(yè)關鍵技術的研究，突破了導航定位、路徑跟蹤、電液轉向、電機轉向、速度線控、機具操控、自動避障、主從導航、車載終端和系統(tǒng)集成等十大關鍵技術，取得了三大創(chuàng)新。
——采用北斗衛(wèi)星定位和MEMS慣性傳感相結合，創(chuàng)新設計了外部加速度補償?shù)木€性時變自適應卡爾曼濾波算法，實現(xiàn)了農(nóng)機不同作業(yè)工況下的高精度連續(xù)穩(wěn)定定位和測姿。
——創(chuàng)新設計了基于預瞄跟隨的復合路徑跟蹤控制器，采用非線性狀態(tài)觀測器對決策期望輪角進行側滑補償，顯著提高了水田農(nóng)機跟蹤精度。
——創(chuàng)制了具有自主知識產(chǎn)權的農(nóng)機自動導航作業(yè)線控裝置和農(nóng)機北斗自動導航產(chǎn)品。
無人駕駛旋耕機、無人駕駛播種機、無人駕駛插秧機、無人駕駛高地隙寬幅噴霧機和無人駕駛收獲機……一批新型無人農(nóng)機問世，成果總體達到了國際先進水平，其中水田自動導航作業(yè)和主從導航技術居國際領先水平，滿足旱地（水田）耕整、種植、植保和收獲等環(huán)節(jié)精準作業(yè)需要，打破了國外技術壟斷，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧生產(chǎn)提供了重要支撐。
而能精準控制播種量，省略了育秧、運秧、插秧的環(huán)節(jié)，具有產(chǎn)量高、質量好、抗藥性強等特點的無人駕駛水稻精量穴直播機運用了羅錫文主持的“基于北斗的農(nóng)業(yè)機械自動導航作業(yè)關鍵技術及應用”的項目成果，該項目獲國家科技進步獎二等獎。
支撐
超53萬畝高標農(nóng)田建成
高州，七山一水兩分田，土壤肥沃，地貌多元，氣候多樣。一江十河編織在田園山水風光中，形成了一個天然的溫室大棚，成為四季彌漫著花果魚米香甜的農(nóng)業(yè)天堂。
茂名市首個無人農(nóng)場落戶高州，絕非偶然。
“無人農(nóng)場的選址，首先得滿足機械化耕作條件。土地是否平整、地塊是否足夠大、灌溉條件如何，能否滿足機耕條件，這是基礎。”胡煉說。
高州全域實施田長制、田保姆制，防止耕地丟荒，同時，鼓勵土地集約化發(fā)展，讓耕地流轉起來。目前，全市承包土地面積75.24萬畝，已累計流轉31.45萬畝，占比41.8%，有效將零星碎片的小塊田轉變成集中連片的大塊田，推動農(nóng)田連片。
同時，高州以土地利用總體規(guī)劃和土地整治規(guī)劃為依據(jù)，堅持數(shù)量、質量、生態(tài)并重，以糧食生產(chǎn)功能區(qū)、基本農(nóng)田保護區(qū)為重點，全力推進高標準農(nóng)田建設。截至2021年底，高州建成高標農(nóng)田面積超53萬畝。
“無人農(nóng)場是智慧農(nóng)業(yè)的一種生產(chǎn)方式，也是實現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的一種途徑。無人農(nóng)場的推行是要以機械化生產(chǎn)為前提條件的，否則推行起來就要花費大量的金錢和精力。因此，當?shù)剞r(nóng)業(yè)機械化水平也是我們在無人農(nóng)場選址時的重要考量因素。”胡煉說。
在石鼓鎮(zhèn)深埇生態(tài)園的農(nóng)田上，幾架無人機在上空盤旋，為水稻精準地噴灑農(nóng)藥，“嗡嗡嗡”的響聲似乎在向田邊的人們彰顯它的能耐。“這些植保無人機用途十分廣泛，操作靈活簡單，噴農(nóng)藥、撒肥料。最大體量可以載50公斤農(nóng)藥，它在野外能夠直接充電，農(nóng)戶使用起來非常方便。”據(jù)農(nóng)機公司相關負責人介紹，去年高州共賣出植保無人機31臺。
立足資源稟賦優(yōu)勢，一直以來高州穩(wěn)步推進鄉(xiāng)村振興建設，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，高州市充分發(fā)揮農(nóng)機主力軍作用，現(xiàn)代化的耕作方式正改變著高州市農(nóng)業(yè)發(fā)展面貌，無數(shù)臺插秧機、育秧機、收割機、無人機……正活躍在高州61.89萬畝的春種作業(yè)面上，面朝黃土背朝天的耕作場面已經(jīng)不多見，如今春耕技術含量更高，科技味更濃，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術、農(nóng)業(yè)機械的作用正在突顯。目前，高州全市農(nóng)業(yè)機械總動力51.06萬千瓦，水稻耕種收綜合機械化率74.63%，農(nóng)作物綜合機械化水平55.03%。
實際上，專家團隊在茂名地區(qū)選址打造無人農(nóng)田已經(jīng)兩年多，無人機械化技術在去年就已經(jīng)在高州土地上展現(xiàn)了它的智慧。去年，水稻種植機械化和智能化關鍵技術研究與示范現(xiàn)場測產(chǎn)現(xiàn)場會在高州市石鼓鎮(zhèn)家強七彩田園家庭農(nóng)場舉行，無人農(nóng)場早稻畝產(chǎn)662公斤的漂亮成績單。這也讓專家團隊更加堅定了在高州打造茂名市首個無人農(nóng)場水稻生產(chǎn)機械化基地的信心。
“今年，高州無人農(nóng)場基地在耕整環(huán)節(jié)、種植環(huán)節(jié)已經(jīng)得到了很好的應用，接下來按照計劃，實施精準管理直至收獲。我們將在實踐中，不斷改進，為茂名乃至全省推行‘智慧農(nóng)業(yè)’提供寶貴的經(jīng)驗和樣本。”胡煉說。
■一線實踐
打造高標準綠色農(nóng)田“高州樣本”
以往的高標準農(nóng)田偏重工程建設，輕農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)建設，高州堅持把綠色農(nóng)田建設與人居環(huán)境整治、美麗鄉(xiāng)村建設相結合，突出生態(tài)綠色、市場效益和長遠發(fā)展，推行農(nóng)田綠色生態(tài)試點工程。
2021年，高州在石鼓鎮(zhèn)深埇村建成了300畝高標準農(nóng)田綠色農(nóng)田示范區(qū)。通過小細節(jié)讓高標準農(nóng)田繡上“生態(tài)之花”，讓農(nóng)田變景點。
——平面美。示范區(qū)內，通過整修田間道路和取消部分多余田埂，使得各個田塊面積大小接近，分區(qū)種植不同的農(nóng)作物，經(jīng)過重新規(guī)劃后的300畝綠色生態(tài)試點，不同的農(nóng)作物斑塊和道路、溝渠、濕地池和遠方的防風林互相鑲嵌，形成富有韻律的平面美。
——色彩美。田間道路種植不同顏色植物，建設綠色生態(tài)護坡、生態(tài)溝渠，不僅可以起到觀賞作用也可以培育害蟲天敵，溝渠底部形成一塊塊小濕地，動植物可以在里面生存繁殖。
——生氣美。通過整修渠道，整修濕地池、整修綠色生態(tài)護坡、整修綠色生態(tài)溝渠，使得項目區(qū)處處可見清澈流動的水。兩側用可滲透材料固定的生態(tài)渠，培育渠道里的魚、蝦、蛙、泥鰍、黃鱔等動物，農(nóng)業(yè)生物多樣，使得試點項目區(qū)里面生機勃勃，營造一種朝氣蓬勃的生氣美。
——環(huán)保美。示范區(qū)內設置4個廢棄農(nóng)藥瓶回收箱，對示范區(qū)施藥后的農(nóng)藥包裝廢棄物進行回收處理，減少農(nóng)藥包裝廢棄物對農(nóng)區(qū)環(huán)境的污染。同時，建設生態(tài)濕地池1個，干旱季節(jié)可以用來澆筑周邊農(nóng)田，并作為水生動物的棲息地。捕獲河道草魚時候，可以暫時寄養(yǎng)在修筑的生態(tài)濕地池里。在灌、排渠道設置動物逃生通道和動物逃生棲息池，讓落入到渠道的田間動物回到綠地上生存，保證生態(tài)平衡共存。
——綠色美。示范區(qū)內裝置農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)，提升水稻蟲害監(jiān)測預警水平，為水稻病蟲害防治及時提供準確的施藥防治適期，提升水稻病蟲害防治能力和水平。重大病蟲短期預報準確率達95%以上，損失控制在5％以內，化學農(nóng)藥使用量減少30%。
經(jīng)過整理后的綠色農(nóng)田示范區(qū)集中連片、設施完善、功能齊全、科技含量高、耕地質量高、產(chǎn)出效益高。成為一幅“田成方、地連片、水循環(huán)、路相連、花似錦”的田園美景。深埇村也因此入選2021年度廣東省農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游示范點。
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