今年秋收，实现了亩均产量1100斤的预定目标。算上1400斤的小麦平均亩产，老粮农王九利的无人智慧农场实现了打造“吨粮田”的设想
原来大规模机收作业时，三百多亩粮田，至少需要十台联合收割机同时“进场”，白天收割，至少五天才能收完。现在，依靠一台无人收割机日夜收割，一天半就能全部收完
实现粮食生产从劳动密集型向科技密集型转变，要在北斗导航等新技术、新装备加持下，进行更深层次和更高领域的“藏粮于技”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 刘彤
寒露时节人人忙，种麦摘花打豆场。紧张的秋玉米收获刚刚结束，位于陕西省宝鸡市陈仓区慕仪镇洞坡村的利民无人农场，聚拢了不少前来“取经”的粮食生产合作社、家庭农场负责人和种粮大户。
这些专业种粮人一边现场观摩冬小麦“无人”播种的过程，一边盘算着能否“讨要”到适合自家粮田的无人种粮技术。
以农业智能化、自动化、数字化为代表，我国农业生产信息化率超过27%，智慧农业已贯穿到农业发展的各领域各环节。
从“经验种粮”到“精细种粮”，陕西省宝鸡市陈仓区利民秸秆机械化加工利用专业合作社理事长王九利感触最深的，是农业观念的冲击和思维的转变。立足小麦、玉米等不同作物种植模式，对自动导航、精准播种和信息感知的无人化作业进行升级开发，开展无人化农场建设，成为农业发展新模式。多位基层农业干部认为，“这也是保证粮食生产常年稳定的重要探索。”
利民无人农场正在作业的拖拉机（2024年6月11日摄） 刘彤 摄
“以一当十”降成本
今年55岁的王九利，是一位与种粮打了一辈子交道的“老粮农”。对多种粮、种好粮有执念。
“如果将无人技术运用到粮食生产全过程，‘谁来种粮’‘怎么种粮’之类的‘老大难’问题也就迎刃而解了。”王九利期盼发展无人农业。
王九利的想法与西北农林科技大学机械与电子工程学院教授、博士生导师陈军不谋而合。
2023年２月，在宝鸡市农业农村局的牵线搭桥下，依托洞坡村已经成型的高标准农田，王九利在自己耕种的320亩高标准农田上，和陈军团队开始了打造无人农场的尝试。
今年夏收期间，记者来到利民无人农场，不禁为眼前的景象所震撼：没有了往年常见的多台联合收割机穿梭往返、机声轰鸣、麦茬横飞的作业场景，取而代之的，是一台无人驾驶谷物收割机在田间匀速前行、“安静”收割、按部就班的生产画面。
依托北斗导航系统的精准定位，确定好待作业粮田的范围，设置好收割机具的前行轨迹、行进速度，凭借智能控制终端、自动定位技术等高新科技的“指导”，在农场智慧控制中心的精准指挥下，无人作业农机具可以实现笔直、匀速行进。“你看，它的前行、转弯、掉头、收割、清仓，一气呵成。在完成收割的地块里，无人驾驶拖拉机配套玉米免耕播种机随即入地播种玉米。真是‘不误农时不误工’啊。”王九利说。
“无人驾驶播种机在田间匀速运行，避免了土地‘漏播漏种’。播种均匀，小麦、玉米下种后出苗整齐，整片粮田生长‘齐步走’，确保了生产集约化。我们做过测算，由于将每亩土地的每毫、每分都纳入了耕作范围，每播种100亩土地，会有效增加播种面积一亩，产量也水涨船高。”他说。
与传统作业方式相比，无人驾驶收割机的应用，还大大提高了作业效率。王九利掐着指头说：“传统机收的作业时间一般在白天，一旦遇到‘烂场雨’，农民们只能‘望田兴叹’。无人收割机可以日夜‘连轴转’收割。原来大规模机收作业时，我这三百多亩粮田，至少需要十台联合收割机同时‘进场’，五天才能收完。机具作业成本、人工成本高。现在，这些粮田依靠一台无人收割机日夜收割，一天半就能收完。”
粮食产量和种粮效益稳步提升，生产投入持续下降。王九利说：“智慧农场建设带来的成效，让我意识到了‘精细种粮’的必要。现在不是凭借‘经验种粮’的时代了，坚定了我打造新时代新农场的决心。”
技术加持实现“吨粮田”
刚刚结束的秋收和秋种，王九利尝到了智慧生产的甜头。
“今年6月夏收结束、秋玉米播种时，我们实施无人驾驶拖拉机配套玉米精量免耕进行玉米秋播，严格按照农艺要求，亩播量4500粒种子。这茬玉米生长过程中，没有断苗、漏苗现象，出苗率良好。今年秋收，实现了亩均产量1100斤的预定目标。算上小麦平均亩产1400斤，今年无人智慧农场实现了打造‘吨粮田’的设想。按照小麦1.2元每斤、玉米0.9元每斤的市场收购价，这320亩田实现了总产值超85万元，同比至少提升两成。”
“有技术加持，只要精心经营、用心生产，农业是有利可图的。”王九利说。
作为利民无人农场从“量变”到“质变”的全程参与者，陈军有着自己的认识：“粮食生产的智慧化，涉及5G网络、电信号控制、机械操作、导航定位、程序编排等多个专业门类。完成农业生产从机械化向信息化的转变，无人农机仅是实现智慧农业迈出的第一步。”
他告诉记者，在实际探索中，他们以物联网、大数据、人工智能等技术为核心，构建智慧农业基本框架，实现对农业设施与装备的远程监测、调控与数据共享。
“这是北斗卫星定位技术在现代农业领域智能农机装备研发方面的具体应用。面向小麦、玉米等粮食作物，以种植高质、高效、低成本为目标，结合陕西粮食产区的典型地貌特点，融合农机、农艺种植要求，有针对性地将自动导航、精准播种和信息感知等无人化作业技术进行集成，实现复合播种关键生产环节无人化智能作业控制，形成无人化田间作业解决方案。”他说。
具体来说，陈军介绍，利民无人农场采用基于北斗卫星的大田作业场景自动定位方法、智能控制终端、全局路径规划方法，突破了面向耕、种、管、收全过程的适度规模农机装备无人化驾驶关键技术。
以收获环节为例，根据小麦、玉米等不同作物生长的复杂环境和干扰特点，研究了基于北斗卫星、激光雷达和视觉传感器多源精度、高抗扰性自动避障与安全预警方法与系统；结合洞坡村地处旱塬的实际情况，通过对农机进行智能化改进，实现拖拉机带动联合耕整地作业机自主作业、耕地质量智能调控和驱动防滑智能控制。“与人工驾驶拖拉机相比，无人拖拉机播种直线度好，播种更为均匀，为后期管护、收获奠定了良好基础，也提高了土地利用率和产出率。”他说。
宝鸡市农业机械化发展中心推广科科长张建强说，针对适度规模全程机械化作业的需求，陈军教授团队长期致力于智能农机装备研发，结合利民无人农场的气象条件、土壤环境、作物品种、收获时间等多源信息，提出了适用于农场的障碍物感知算法，在基于多传感器信息融合的农机自动导航、避障与安全预警系统等技术模块的支持下，基于北斗、视觉和雷达等多传感器信息融合的农机自动导航控制系统不断成熟，才让无人驾驶、无人播种、无人收割等成套无人操作在利民农场成为可能。
西北农林科技大学经济管理学院教授、博士生导师王征兵认为，智慧农业技术是“藏粮于技”的新探索。“实现粮食生产从劳动密集型向科技密集型转变，稳定产量、提高质量，不仅要在育种、耕作等传统意义的农业种植技术上不断突破、追求卓越，更要在北斗导航等新技术、新装备的‘加持’下，实现更深层次和更高领域的‘藏粮于技’。智慧农业在利民无人农场的成功，无疑探索出了一条新路。”王征兵说。
期待“大兵团作战”
王九利告诉记者，目前合作社流转的土地面积超过4.6万亩，拥有拖拉机、收割机、运粮车、自走式喷雾机、植保无人机等农机具146台（套）。“这些农机具，在4.6万亩粮田集中深翻、播种、收割、除草、防虫、运输的关键时刻，数量明显不够。但根据测算，无人农场建成后，可实现关键生产环节作业智能控制，耕、种、管、收平均效率提高20%以上，农机装备利用率提高30%以上，综合经济效益提高20%以上。一旦这4.6万亩粮田全部建成无人智慧农场，目前三分之一的农机具就够用了。”
王九利坦言，智慧农场前景广阔，但实现粮田全部“智慧化”仍有相当长的路要走。“智慧农业涵盖通信、机械、水利、气象等多个学科，以农机改造、北斗导航等为代表，每1000亩粮田概算投入在756万元左右，没有相当的资金投入，完成智慧农场建设难度很大。”
他说：“目前，农场的农用机具，仍停留在单（台）套与北斗导航系统相连，全部农机具的系统协调，仍有提升空间。从单台（套）农用机具智慧化水平提升、完善，到整茬作物的耕、种、管、收全流程作业的完成，再到全部农用机具‘大兵团作战’，智慧农场还有相当长的路要走。但稳定的单产和不断提升的品质，让我们对智慧农场的前景相当乐观。”
陕西是农业大省，也是现代农业科技和对外开放的优势区，有着广阔的无人智慧农场推广潜力与空间。陈军介绍说：“在关中，近年来土地流转出现了规模化种植，为无人智慧农场的建设提供了有利条件。我们针对陕西矮化密植果园开发了苹果采摘自动化机械臂。随着人工智能的不断进步，以前识别一个苹果需要几秒甚至十几秒，如今这个时间几乎可以忽略，为下一步规模化应用奠定了基础。在陕南，我们进行了自动采茶机的研究与开发。”
王九利说，他们合作社的农机具已经全部实现了国产，但国内各个农机具生产厂家在各自生产的农机具的参数设置、配套衔接等方面，并不统一，其根本原因是目前业内没有智慧农场建设的统一标准。“制定标准，开发出更多可复制、可推广的智能农机装备解决方案，是我们一线种粮人的期盼。”他说。
