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　　孟志軍：國內(nèi)外智能農(nóng)業(yè)9個應(yīng)用實例

國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)部主任孟志軍

在6月8日召開的第四屆中國農(nóng)機高端論壇上，國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)部主任孟志軍發(fā)表了題為“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機，技術(shù)實踐與思考”的演講。

在演講中，孟志軍提到了國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機應(yīng)用的9個實例。

“互聯(lián)網(wǎng)+”比較通用的是指以互聯(lián)網(wǎng)為主的一整套信息技術(shù)，包括移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用過程。實際上內(nèi)涵區(qū)別于傳統(tǒng)信息化，現(xiàn)在“互聯(lián)網(wǎng)+”，或者“+互聯(lián)網(wǎng)”，重新定義了信息化過程。

在我們農(nóng)機領(lǐng)域我們套用這個概念不一定合適。在農(nóng)機裝備本身，農(nóng)機化生產(chǎn)滲透和應(yīng)用過程，以及在這個過程中延伸出來的方法，包括技術(shù)過程。我們農(nóng)機是一個大的行業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機化生產(chǎn)、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機制造、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機裝備、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機管理與服務(wù)等等都可以滲透。

國外互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)發(fā)展4個例子：

實際上從國際上來看，20世紀(jì)60、70年代傳感在農(nóng)機上應(yīng)用之后，電子技術(shù)在農(nóng)機裝備應(yīng)用一直到2000年前后開始大量使用，包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，產(chǎn)品化、自動化導(dǎo)航等。

國外聯(lián)合收獲機已實現(xiàn)了收獲過程中作業(yè)參數(shù)和性能的在線工作，包括車載系統(tǒng)、巡航導(dǎo)航、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。數(shù)據(jù)采集之后怎么傳輸，國際農(nóng)機信息化領(lǐng)域一個標(biāo)準(zhǔn)叫ISO11783，大量傳感器控制終端，能夠把采集到信息傳輸、記錄甚至回傳到后臺，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)+無線通訊越來越多，短距離、長距離、點對點通訊等，大量技術(shù)在農(nóng)機上應(yīng)用，也是我們農(nóng)機互聯(lián)網(wǎng)+必要前提。

1 約翰迪爾互聯(lián)互通技術(shù)

以John  Deere為例，其利用網(wǎng)絡(luò)通訊與無線技術(shù)，將農(nóng)機設(shè)備、機主、作業(yè)人員、設(shè)備供應(yīng)商互通互聯(lián)，有效提高作業(yè)效率。

約翰迪爾的“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用系統(tǒng)，在主機應(yīng)用就是主機配合系統(tǒng)，在田間作業(yè)，作業(yè)、谷物參數(shù)可以自動采集傳送到后端，并且根據(jù)參數(shù)能夠指導(dǎo)駕駛?cè)藛T進(jìn)行優(yōu)化，手動操作或者自動化調(diào)整，比如脫粒、整個收割機糧倉等優(yōu)化調(diào)整過程。

2  天寶協(xié)同控制

協(xié)同控制實際上就是一個主從機的配合，大量小麥?zhǔn)崭钸^程中，主從機配合是常見的問題，別人基于互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)能夠做到主從機在自動化過程中，不停機操作，各方面的狀態(tài)相互通知，機器對話實現(xiàn)調(diào)度，實現(xiàn)高效作業(yè)的目的。

天寶的協(xié)同控制技術(shù)，就是互通互聯(lián)農(nóng)機、農(nóng)業(yè)，強調(diào)3個領(lǐng)域，包括辦公室、駕駛室（拖拉機和收割機）及機械作業(yè)情況、田間作物生長情況能夠互通互聯(lián)。

3 雷文重工工況監(jiān)測

雷文重工（Raven）的物聯(lián)網(wǎng)終端能夠?qū)崟r監(jiān)測工業(yè)情況，其支持高精度自動導(dǎo)航的傳輸功能，這是他們的一個特點。另一個是雙向技術(shù)交互，即機器精準(zhǔn)作業(yè)的時候，到哪一個地塊調(diào)處方圖進(jìn)行按圖作業(yè)。實際上剛才傳輸機站網(wǎng)絡(luò)信息都可以傳到集群定位，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動回傳等。

4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在國外有20多年歷史，現(xiàn)在各種各樣終端、控制、傳感已經(jīng)大量應(yīng)用。包括變量施肥，基于傳感測定而調(diào)配；噴頭控制，按圖作業(yè)等，這都是精準(zhǔn)作業(yè)的典型特征。

在果園里通過噴頭傳感目標(biāo)物自動識別，把表探測加上控制方式能夠大量節(jié)約農(nóng)藥噴灑，大家可以看到國外實驗，100%噴灑到對一個具體的個體指標(biāo)，大量降低噴灑的農(nóng)藥的量，大家可以看實驗的視頻，傳感器探測少不了，目標(biāo)在什么地方就對什么地方噴射。

變量噴藥可以做到噴頭組合開端控制，或者區(qū)段控制，借助于衛(wèi)星技術(shù)達(dá)到既定效果。這種播種化自動技術(shù)在國外應(yīng)用的如火如荼，精度能達(dá)到99%，同時支持高速的精準(zhǔn)作業(yè)，增加力，作業(yè)過程中各種參數(shù)優(yōu)化，都可以做到非常完整。

將農(nóng)業(yè)地塊網(wǎng)格化，到單個植物個體，能夠大大提高識別精度，從而減少物料投入量，提高效率。比如在玉米長成之后，進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。

另外一個趨勢是無人化，從地頭作業(yè)到返回整個是無人操作，比如基于視覺駕駛到的無人插秧系統(tǒng)、機器人除草等。實際上機器人作業(yè)，這還是一個理想，什么時候能夠?qū)崿F(xiàn)，在2045年有可能在田間作業(yè)不需要人工干預(yù)了，我們設(shè)想一下這個場景吧。

國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)4個應(yīng)用：

2010年前后我們大的跨國企業(yè)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)出現(xiàn)，預(yù)測到2020年自主系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)智能機器人，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮逐步作用。

從物聯(lián)網(wǎng)或者“互聯(lián)網(wǎng)+“這個概念來講，首先是有感知，在農(nóng)機生產(chǎn)過程中，兩大組機作業(yè)機具他的參數(shù)需要我們用傳感器、信息化手段能夠自動獲取和感知，我們也能發(fā)現(xiàn)自能感知一個顯著特征，高端農(nóng)機裝備，國際巨頭生產(chǎn)的產(chǎn)品，他們從頭到腳，關(guān)鍵部件都布滿傳感器，這也是提高設(shè)備可靠性重要因素。

國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心以及國內(nèi)其他企業(yè)都做了一些工作。

1 農(nóng)機深松監(jiān)測

農(nóng)機深松監(jiān)測，基于互聯(lián)網(wǎng)+來進(jìn)行深松作業(yè)補貼監(jiān)管終端，這個終端剛才講了基于衛(wèi)星定位和數(shù)據(jù)回傳的定位通訊技術(shù)，整個主機包括接口都是做的三防設(shè)計進(jìn)行有效作業(yè)。

后臺系統(tǒng)實際上可以簡單看到，可以看到機器用戶最關(guān)心、管理部門最關(guān)心怎么作業(yè)，作業(yè)面積有多少，作業(yè)質(zhì)量怎么樣，這個過程在實時監(jiān)控，隨時隨地可以了解到，我的范圍之內(nèi)，自己關(guān)心的主機狀態(tài)，主機實時監(jiān)控的狀態(tài)，大家可以看到任何一臺拖拉機，看到省、市、縣、合作社，可以看到作業(yè)深度、工作狀態(tài)等等，可以實時監(jiān)控。

一個重要功能可以面積核算，進(jìn)行有效統(tǒng)計，合格面積、不合格面積我們叫做質(zhì)量分析，作業(yè)深度我們自動能生成作業(yè)地圖，作業(yè)地圖綠色點代表再作業(yè)，還有一些紅點和灰點，灰點沒有作業(yè)，無效轉(zhuǎn)移的時候，紅點就是在地里作業(yè)但是深度不達(dá)標(biāo)，這個把我們深松作業(yè)數(shù)據(jù)自動圖形化顯示出來，同時有多少面積達(dá)標(biāo)，多少面積不達(dá)標(biāo)，比例怎么樣。數(shù)據(jù)可以自動導(dǎo)出，支持管理數(shù)據(jù)化需要。

實際上這些終端我們感覺符合管理，或者生產(chǎn)的需要，我們到目前為止這一類終端在全國100多個縣市，一些農(nóng)場我們安裝了7000臺，這是2015年秋季大面積安裝的場景，這個是在山東，這個是在安徽宿州，我們叫做互聯(lián)網(wǎng)感知終端，在深松作業(yè)基礎(chǔ)上回傳大量數(shù)據(jù)，這里應(yīng)該是2800G數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)得到監(jiān)控面積目前為止是700多萬畝，作業(yè)時長、這些大量數(shù)據(jù)可以對廣泛農(nóng)業(yè)作業(yè)時間利用率，作業(yè)效率進(jìn)行有效分析和處理。

比如說我們發(fā)現(xiàn)有的每小時大于40畝，有的每小時小于10畝，基于系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時對作業(yè)效率，不同區(qū)域之間，自然分布管理范圍，配置不一樣平均作業(yè)效率也有明顯差異。

這是我們同時基于每一臺終端回傳的坐標(biāo)點，可以給勾勒出邊界，這個界面2015年安徽一個縣，也是一個示范縣點，這個地方裝了300臺終端，自動勾勒出作業(yè)后的地段，這個為我們下一年有支撐作用，我們管理部門要求三年做一個，能做過程中需要對下一年作業(yè)地塊進(jìn)行識別，對下一年提供數(shù)據(jù)支撐，這個是避免重復(fù)作業(yè)的重要依據(jù)。

同時我們通過終端也能發(fā)現(xiàn)，機器作業(yè)能夠發(fā)現(xiàn)重疊遺漏，這里面包括惡意的重漏，這里面機手帶著終端，終端可以各種各樣的走法，實際上都被終端監(jiān)測到，數(shù)據(jù)能夠回傳，大于70厘米，惡意漏的區(qū)域避免重疊和遺漏分析，有效避免方法。同時為了支持技術(shù)，查詢有效作業(yè)我們也開發(fā)了APP。

2 工況遠(yuǎn)程監(jiān)測

工況遠(yuǎn)程監(jiān)測，實際上是一個典型的農(nóng)機物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用東西，前提也是基于傳感器獲取大量信息，最終目的要給管理部門或者企業(yè)核算單，什么樣的機器，什么時候作業(yè)，在哪個地方作業(yè)，燃油消耗是多少，通過系統(tǒng)和表格得到有效體現(xiàn)，包括基于工況數(shù)據(jù)，田間作業(yè)中優(yōu)化調(diào)試提供信息化支撐，也是里面一塊設(shè)計。

3 整地智能裝備

實際上地不平造成雜草分布不均，對作物生長影響比較大，激光平地機能夠有效消除這種情況。

這是五年前研發(fā)的系統(tǒng)，按照激光控制要求實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，大家可以看一下這是在我們山西做的一些應(yīng)用示范的情況，非常好的作業(yè)效果。同時我們在三江也做一些嘗試，棚內(nèi)作業(yè)做相應(yīng)的工作，最終形成系統(tǒng)就是這樣一個單人操作情況，實際上希望在狹小做到精準(zhǔn)作業(yè)，達(dá)到比較好的平整度，為后面作業(yè)提供好的保障。

4 變量播種施肥

播種施肥也是精準(zhǔn)作業(yè)關(guān)注的焦點。不同區(qū)域識別量不一樣，都是靠處方圖能夠根據(jù)位置進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到變量效果，這個十年以前研發(fā)系統(tǒng)，包括處方圖識別，整個控制、測速等等技術(shù)組建，得到有效實施，我們在黑龍江進(jìn)行技術(shù)演化和應(yīng)用，比如說四個精準(zhǔn)量施肥機，每一路可以單獨的按圖或者精準(zhǔn)控制，這個圖片可以精準(zhǔn)調(diào)控。

這個是分布在精準(zhǔn)施肥機上傳感器，后臺還有兩個維護(hù)系統(tǒng)，下田之前怎么作業(yè)，并且處方圖可以發(fā)送到主機終端上，處方圖在完成之后可以發(fā)送到終端進(jìn)行按圖作業(yè)，包括施肥量、施肥控制參數(shù)等等，這個是我們在黑龍江進(jìn)行應(yīng)用示范的場景，特別是他們高地起伏不平，施肥不均情況還是取得一定的效果。

5 自動導(dǎo)航

自動導(dǎo)航是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)推廣發(fā)展比較快的技術(shù)，最開始在黑龍江推廣都是進(jìn)口設(shè)備，目前為止國產(chǎn)設(shè)計已經(jīng)批量得到應(yīng)用，這個之所以推廣那么好最直接效果最明顯，手動駕駛導(dǎo)致誤差積累可達(dá)10%以上等都發(fā)揮顯著作用。

我們在國產(chǎn)中馬力拖拉機進(jìn)行自主研發(fā)，包括兩種方式。所以這套系統(tǒng)轉(zhuǎn)向自動控制，都需要導(dǎo)航方法來實現(xiàn)田間導(dǎo)向，包括衛(wèi)星機站，算法都在終端里面，還有轉(zhuǎn)向控制，傳感器、液壓這一整套形成完整的系統(tǒng)。這個是在新疆維吾爾自治區(qū)播棉花的，實際上和國外同類產(chǎn)品對比，不管是量化，還是直觀效果都達(dá)到比較好的效果，這是田間作業(yè)的一些場景效果。

實際上自動導(dǎo)航和棉花播種結(jié)合起來進(jìn)行了量化測算，這個數(shù)據(jù)還是比較可信的數(shù)據(jù)，由于控制的比較高，接茬精度可控制在2到3厘米，單臺機組一個播種季節(jié)支人工費用辛丑支出60%等方面都有比較好的效果。

我們今年批量化應(yīng)用，在新疆維吾爾自治區(qū)生產(chǎn)建設(shè)兵團安裝的場景，我們安裝了將近300套的駕駛，進(jìn)行棉花作業(yè)。這個是安裝完試車情況，基本上70、80馬力，到120馬力播種，這種三個作業(yè)環(huán)節(jié)融合在一臺機器上，強調(diào)接茬精度，滿足后續(xù)打藥、集材作業(yè)的要求。