未来农业新图景：无人农场！发表时间：2022-05-27 16:39
01 无人农场已经不是一个想象或概念，而是一种真实的存在，无人农场的发展速度远超过我们的预期，也就是技术和实践已经领先于传播。 无人农场作为未来农业的一种全新模式，正引领全球农业领域的 “新赛道”，未来国家之间农业竞争的主赛道极有可能是无人化。 随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，英国、美国、以色列、荷兰、德国、日本等发达国家陆续开始构建无人大田农场、无人猪场、无人渔场。 在信息化社会，无人技术几乎是全球同步的，国内的无人农场也是与全球速度同步，国内无人农场真正的起步是在2017年，但2019年、2020年已经有颇具规模的无人农场现身，从各种媒体上可以看出来，国内的无人农场建设呈现出遍地开花的形势，目前山东、福建、北京、黑龙江、安徽、江苏等地都建立起了无人农场。 如黑龙江垦区在2019年9月在七星农场北大荒精准农业农机中心开通建立了首批5G基站，为率先开展“全程智能化农业”试验示范，打造“无人农场”，推动无人驾驶农机等智能农机装备以及物联网技术的规模化应用提供了优越的条件。 无人农场主要是探索实现农机自动化、智能化应用，减少人工的劳动量，进而实现由有人到少人、从少人到无人的过程，建立作业标准、实现自动化耕种管收。 02 无人农机的五个特点，或者说是五个标准，也就是说要实现无人化，至少要达到这五个要求。 01、全程机械化或全面机械化 如果农场是单一作物种植，就需要全程耕、种、管、收，甚至初加工和深加工的全程机械化，并且是全程无人化的机械化，目前全球范围内，真正能实现大田作物全程无人化的农场还不存在，这是个努力的方向和目标。 如果是多品类种植或种、养结合或其它更复杂的多生态经营模式，就要求全面机械化，但也是全面无人机械化，实现难度会更大，当然也是一个努力的方向。
02、从机库到田间全程无人驾驶 这是衡量假无人与真无人的一个标准，假无人是人工把机械开到地头，然后由机械自动作业而真无人则是农机从机库转移到田间，全部由机器自行完成，中间遇到意外突发事件全部由机器自行判断和处理，作业完成之后机器会自己回到机库充电或加油，并能恢复到最佳的作业状态。 03、自动处理不确定性事件，保证安全 这一点最重要，安全问题是无人驾驶和无人作业的首要条件，如果解决不了安全问题，先进的技术和设备就不会被允许大面积推广。 如转基因技术，虽然能提高产量，减少种植成本，提高作物的抗性，但是由于还有不确定的安全问题，所以该技术被很多国家限制推广。 无人农场几乎所有的机器都是自动化和无人化操作，所以首要解决的是安全。 最低的安全要求就是在转移和作业的过程中能自行判断和处理意外事件，能自动避开障碍物，遇到人畜能停车避让或报警等，一是要保障人畜、物安全，二是要保证机器人本身的安全。 04、生产和经营全过程实时监测、动态调整 这是两个层次，第一层是作物生长过程中作业过程、生长过程和病虫害预防、发生、发展、防治等情况全时全程监控，第二层是对农场整个经营过程中的全过程实时监测，并且具备自行判断和处理突发事件的能力。 05、精准作业，智能决策全过程无人化 这也是两个层次，一个是作业过程，一个是管理过程。 作业过程中的精准化、变量化、经济性，都是通过无人技术来实现，比如自行决定哪个田要喷药或除草，并且根本不同的作物长势决定喷药量大小，浓度的强弱等。 03 无人农场的实现是一个过程，不能一蹴而就，要从机械替代人到半有人，直到实现作业和管理过程的全无人化，无论从技术层面抑或是管理层面，都需要一个循序渐进的过程，根据李道亮教授的观点，无人农场要经历两个阶段。
初级阶段：远程控制 这是一种人机结合的模式，也就是作业的机器可以全部或部分实现无人化，但整个过程是人要控制，这种模式的意义在于人从繁重的体力作业劳动中解放出来，变成脑力劳动者，但对于劳动者的要求更高了。 这事实上就是工业互联网上的脑体分离，机器只具备按指令执行作业任务的功能，机器只是人脑的延伸，国外也叫徒手农场或有人值守的无人农场，目前国内外大多数无人农场就是这个水平。 高级阶段：自主作业 高级阶段的无人农场可以实现真正的无人化，或者偶尔的人工干预或纠偏。 农场所有的机械化作业或过程管理，都是通过管控平台自主计划、自动执行、自主作业和自动决策、自行纠错。 高级阶段的无人农场将是人类历史上农业生产的真正的革命，由人主导的农业生产将让位于无人技术，机器取代工人，智能技术和算法替代人脑决策或人类集体决策，将让农业生产彻底的由经验农业转向技术农业和算法农业，人类在农业生产中将得到彻底的解放。 04 无人农场是一种农业生产的管理模式，不能将其神秘化，其背后是不断发展的最前沿的高新技术的支持，当然不仅仅是农业领域的前沿技术，事实上无人农场所依赖的生物技术、智能农机和信息化技术，都可以从外行业得到了技术的支持或援助，所以无人农场的发展取决于全社会技术水平的发展。 01、生物技术 如果简单化一点，就是为了适应无人化作业而培育的适合机械化作业的作物品种，以及相关的种植模式和农艺。 举个简单的例子，如果一个无人农场主要种植的是辣椒，要求移栽和收获全部无人化，则这个品种就需要满足用机械收获的条件，这种品种的性状要满足以下的条件： 一是植株具备直立性，不是藤萝状，不能倒伏，也不是搭在架上生长的品种。 二是不能长的太高，最好是80CM左右，不能超过1M，太低了产量不高，也不好采收。 三是果实开花期、成熟期一致，且果实大小适中，符合机械采收的条件。 四是红椒，易脱水，椒皮较厚且有一定的韧性，不易破损和破裂。 五是成熟期叶子先掉落，或是收获时打脱叶剂时，叶子容易脱落而果柄不易脱落。 如果能满足以上的条件，这个品种就适合于机器采收，目前主要是线椒和板椒，灯笼椒并不适合，据说国内的科研院所和种业专家先是在现有的资源里里面寻找较适合机收的品种，之后再进行杂交和筛选。 符合这种要求的辣椒，第一是能实现机械化收获，第二是不需要人工去采摘或捡拾，而要达到这些要求，就需要对辣椒进行改良和优化。 02、智能农机 智能农机是无人农机无人化技术的具体的载体，智能农机需要涉及四大技术体系与设备，其一是传感器，其二是无人驾驶技术，其三是精准作业，其四是智能管理。 传感器是智慧农业、无人农场的基础，未来的智慧农业，其平台的管理和决策的基础就是通过各种各样的传感器收集到的信息和数据，这些数据包括土壤信息（墒情、养分、松疏度、颗粒度等）、作物生长信息、病虫害信息、作业信息、机械状况信息、驾乘者个人身体状态（比如疲劳度、血糖水平、体温）等信息。 无人驾驶技术，在国内分三个发展阶段，分别是自动导航、辅助驾驶、无人驾驶，目前的无人驾驶技术已经进入应用级别，但是受制于用户接受度等因素，实际使用中还是以自动导航、辅助驾驶为主，无人驾驶技术是实现无人农场的关键技术，该技术成不成熟，关系到能不能真正实现设备的无人化操作。
无人驾驶技术应用在无人农场上，细分一下就可以分为以下的10项关键技术：导航定位技术、导航控制技术、转向轮偏角检测技术、遥控离合与启动技术、油门自动调节技术、作业机具自动操控技术、遥控熄火停车控制技术、自动避障技术、系统集成控制技术、监控终端技术。 03、信息技术 信息技术是实现农场无人化作业和管理的基础技术和最底层的技术，包括的东西非常多，比如设备之间的信息传输与反馈技术、智能农机平台控制技术、无人农场运营管理平台技术等。 总结：无人农场是农业生产的一种高级的组织方式和先进的生产模式，该模式要依托于生物技术、智能农机、信息化技术，目前在全球范围内，无人农场仍在模式探索阶段，中国在无人农机的技术应用和模式上并不落后，无人农场极有可能是中国农业弯道超车的一次契机。
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