农机装备自动化、信息化和智能化程度体现了一个国家农业装备的发展水平,是农业现代化的重要标志。随着精准农业和智能农业装备技术的发展和应用,传统的农业机械正在向融合卫星导航定位、智能测控与物联网等新一代信息技术的智能农业装备方向发展。
1.智能化农业的推广是现代化农业发展的必然趋势
我国土地资源、水资源等较为紧缺且人口众多,结合我国农作物大多具备一年两熟或一年多熟的特点,为了提高农业生产经济,通过智能化农业生产,可以对田间进行定时定点、定位施肥、灌溉等管理工作。智能化农业生产技术主要通过智能系统,分析土壤气候环境,农作物生长特性等,并针对问题提供智能化解决方案,在农业生产全过程中提供服务。同时,通过田间信息采集技术处理农作物生长、产量等相关信息,根据农业科学知识,合理管理农田、栽培农作物,充分高效的运用资源,提高综合效益。
2.智能化工作机械,现代农人的左膀右臂
智能化工作机械包括播种机、施肥机、整地机等,通过运用这些机械设备,可以提高农作物栽培管理效率、节约农药、水以及化肥等资源,降低农业生产的成本,同时可以减少对生态环境造成的污染破坏。如装置产量传感器的谷物收获机,能够自动计算产量,并根据作业幅宽估算单位面积产量,最终获取空间地理位置数据、区域产量数据等。目前,为了保证数据的准确性,根据谷物收获机的结构尺寸、工艺流程等,一般都在脱粒、分选、消粮过程后的净粮输出部件安装谷物流量传感器,并建立数学模型,以合理估算相关数据。
例如变量施肥机,其主要通过电子地图所提供的处方信息,控制调整某地块的肥料撒施量,目前可以科学控制调整磷肥、钾、肥、石灰等使用量,提高农药资源利用率,降低农业生产成本。其次,如精确变量灌溉设备,与传统漫灌的方式相比,具备了操作简便、高效率等优点。精确变量灌溉设备主要通过调整机械的行驶速度、喷口大小、喷水压力等,达到准确控制喷水量的目的,并根据土地、农作物的要求严格控制水量。
3.农业机械装备的关键技术,卫星定位自动导航技术
农业机械卫星定位自动导航作业技术是现代智能农业机械装备的关键技术之一,可大幅度提高劳动生产率、土地产出率和资源利用率。在2020年底举行的世界智能制造大会上,国家重点研发计划“智能农机装备”重点专项项目成果“基于北斗的农机自动导航与作业精准测控关键技术”通过中国农业机械学会推荐,经过中国科协智能制造学会联合体和国际智能制造联盟学术委员会的推荐、遴选,最终入选“2020世界智能制造十大科技进展”。
“多传感器信息融合的农机导航定位技术的定位精度达到了国外同类技术的先进水平,但系统成本降低了1/3;其中水田自动导航作业和主从导航作业居国际领先水平,打破了国外技术垄断,保障了我国农机导航装备的自主安全可控。”罗锡文教授说。
4.全程机械化作业已成为我国农业现代化发展的重要标志
北京农业信息技术研究中心,创制了具有自主知识产权的电液、电机转向两类农机北斗自动导航产品,提升了农机作业质量和效率,降低了作业成本。
“我们创制了13种智能监测终端,构建了全程机械化作业智能监测技术体系;攻克了广域集群农机作业多元异构数据高并发接入、大数据分析处理技术,构建了基于大数据的全程机械化作业云服务平台,可提供自动导航AB线收发、作业质量分析、作业量统计、作业重漏区域检测、跨区作业检测等15项云服务,并在国内率先实现了业务化运行。”赵春江说。
这些成果在全国23个省市、387个县区、2733个合作社、123个大型农场开展了规模化应用,服务作业面积1.1亿亩,为国家农机作业补贴政策规范高效实施和农机作业智能化管理服务提供了有效的技术支撑。
5.国内首次创建水稻无人农场,作业面积1.1亿亩
2020年,华南农业大学项目团队基于项目成果在国内首次创建了水稻无人农场,该水稻无人农场就坐落在广州市增城区华南农业大学教学科研基地。
罗锡文指出,该无人农场有5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。目前水稻无人农场已完成一季水稻生产实践。
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