農(nóng)業(yè)無人機(jī)、人工智能技術(shù)、數(shù)字化無人管理模式在國(guó)內(nèi)首個(gè)無人化棉花農(nóng)場(chǎng)“各顯神通”——
“黑科技”照亮新疆超級(jí)棉田
10月起,光影開始朝著新疆聚集。天山南麓,新疆巴音郭楞蒙古自治州全年日照達(dá)到3000小時(shí)以上,是地球上最適合棉花生長(zhǎng)的土地之一。
尉犁縣興平鎮(zhèn)的3000畝超級(jí)棉田內(nèi),一臺(tái)集采摘、壓縮、打包于一體的自走式打包采棉機(jī)馬達(dá)轟鳴,在地里來回穿梭,丟下一個(gè)個(gè)黃色的棉包。超級(jí)棉田負(fù)責(zé)人艾海鵬和凌磊說:“我們管這臺(tái)機(jī)子叫‘下蛋機(jī)’,打出的棉花包平均每包在1.5噸-2噸左右,整個(gè)采收過程可實(shí)現(xiàn)一邊采棉一邊打包,效率不知道提高了多少倍。”因?yàn)橐粋€(gè)“蛋”價(jià)值上萬(wàn)元,棉農(nóng)形象地稱之為“金蛋”。這3000畝棉田之所以被稱為“超級(jí)棉田”,是因?yàn)檫@么大面積的管理人員數(shù)量只有兩個(gè)人,而傳統(tǒng)的棉花種植需要的管理人員數(shù)量至少要30人,代替?zhèn)鹘y(tǒng)棉田人員的是各種現(xiàn)代化的科技設(shè)備。
挑戰(zhàn):高科技手段讓不可能變?yōu)榭赡?/strong>
這個(gè)巨變是從2021年開始的,古老而廣袤的棉田上多出了年輕的身影。兩個(gè)90后小伙子、4架農(nóng)業(yè)無人機(jī)、300多套智能設(shè)備,完成3000畝棉花試驗(yàn)田的從種到收,這是一場(chǎng)從沒有過的挑戰(zhàn)。當(dāng)?shù)胤N了幾十年棉花的老棉農(nóng)聽了連連搖頭,大呼“這根本不可能。”
盡管鄉(xiāng)親們都不相信,但艾海鵬和凌磊兩人干勁十足。憑借高精度導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛技術(shù),無人播種機(jī)在大地上拖出筆直痕跡,很快,棉花幼苗就破土而出了。就在他們信心滿滿,準(zhǔn)備大干一場(chǎng)的時(shí)候,4月,一場(chǎng)風(fēng)災(zāi)突襲了農(nóng)場(chǎng)。8級(jí)的大風(fēng)讓原本長(zhǎng)勢(shì)喜人的棉花苗被吹死一半。
沒有時(shí)間流淚,他們又趕緊搶時(shí)間補(bǔ)種。在研發(fā)團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程支持下,智能機(jī)械設(shè)備馬力全開,高效完成了補(bǔ)種工作。春去夏來,無人農(nóng)場(chǎng)漸入佳境。過去需要人工攪拌的肥料;日夜守護(hù)的泵房,100多個(gè)手工轉(zhuǎn)動(dòng)的閥門;幾十噸扛在肩上噴灑的農(nóng)藥,現(xiàn)在,一個(gè)小小的平板電腦就能搞定,無人化作業(yè)率達(dá)到60%。而且,每畝地成本降低了幾百元,一年的艱苦努力都在化為了豐收的喜悅。
老棉農(nóng)經(jīng)常會(huì)抽時(shí)間去看他們操作,質(zhì)疑的目光慢慢變成了贊嘆和佩服。
超級(jí)棉田是國(guó)內(nèi)首個(gè)無人化棉花農(nóng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,自動(dòng)化耕種、遙感巡田、智能水肥管理、變量病蟲草害防治、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)等科技元素的實(shí)踐應(yīng)用,大幅提升效率,驗(yàn)證了無人化管理模式應(yīng)用于大規(guī)模種植場(chǎng)景的可行性。
實(shí)踐:人工智能貫穿耕、種、管、收全過程
一個(gè)薄薄的平板電腦成了老棉農(nóng)眼中的“神器”。“在這上面戳一戳,就能想讓機(jī)器干啥就干啥,不得了,真是現(xiàn)代化呀。”
耕:以往繁重的整地工作,在超級(jí)棉田里,利用遙感無人機(jī)和農(nóng)機(jī)自駕儀輕松地就完成了。遙感無人機(jī)高精度地勢(shì)分析,預(yù)防種植高低不齊減少棉花受光、打藥不均勻等情況,農(nóng)機(jī)自駕儀自動(dòng)化犁、平耙,省工省力。
種:以往播種時(shí),檢查哪些地方?jīng)]有種上、沒有出苗,都是繁重而耗時(shí)的工作,風(fēng)挾著土讓棉農(nóng)滿面塵土。在超級(jí)棉田,通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)判斷播種時(shí)機(jī),可降低搶播風(fēng)險(xiǎn)遙感無人機(jī)Al出苗分析,精準(zhǔn)補(bǔ)苗,提高收益農(nóng)機(jī)自駕儀高精度導(dǎo)航播種,節(jié)省人力投入,減少土地浪費(fèi)。
管:農(nóng)作物從播種到收割的管理工作,包括灌溉、施肥、病蟲草害防治、生長(zhǎng)管理等,以往需要大量的勞動(dòng)力,找熟練工對(duì)棉農(nóng)來說是一件耗時(shí)、耗錢、耗心血的事。而超級(jí)棉田依靠極飛智慧農(nóng)業(yè)解決方案,實(shí)現(xiàn)無人化管理。智能水肥灌溉系統(tǒng)可以智能灌溉,精準(zhǔn)控水、控肥,大幅降低水肥用量,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備精準(zhǔn)預(yù)警蟲害,提前進(jìn)行無人機(jī)防治,節(jié)省殺蟲劑總用量。遙感無人機(jī)生成雜草分布圖,指導(dǎo)無人機(jī)精準(zhǔn)除草,大幅節(jié)省除草劑,對(duì)環(huán)境更友好。長(zhǎng)勢(shì)分布圖指導(dǎo)農(nóng)業(yè)無人機(jī)化學(xué)打頂,大幅降低化控門檻降本增效。相比于傳統(tǒng)棉花種植方式,超級(jí)棉田節(jié)省36%農(nóng)藥、60%用水與93%人力投入。
收:傳統(tǒng)棉田采摘棉花時(shí),采棉工們的接送、吃住成問題。在超級(jí)棉田,利用遙感無人機(jī)和農(nóng)業(yè)無人機(jī),集采摘、壓縮、打包于一體的自走式打包采棉機(jī)應(yīng)用得非常精確,提升棉花采收的效率及質(zhì)量。農(nóng)業(yè)無人機(jī)按照指引噴灑脫葉劑,防止大型農(nóng)機(jī)碾壓減產(chǎn),通過Al產(chǎn)量測(cè)量分析,大幅提升測(cè)產(chǎn)效率與準(zhǔn)確度。兩個(gè)“新農(nóng)人”,就這樣,把農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的圖畫繪在了祖國(guó)西北邊陲的大地上。
謀劃:未來農(nóng)田數(shù)字化無人管理模式可復(fù)制
通過這兩年的實(shí)踐,他們成功證明了相比傳統(tǒng)的種植模式,使用超級(jí)棉田數(shù)字化無人管理的棉田每公頃可節(jié)約成本3463.2元。還解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展中存在的許多瓶頸和困難:如數(shù)字化建設(shè)缺失,全局統(tǒng)管難度大;耕、種、管、收等生產(chǎn)環(huán)節(jié)低效且依賴經(jīng)驗(yàn),精準(zhǔn)種植未落實(shí)造成農(nóng)資浪費(fèi)嚴(yán)重;傳統(tǒng)種植方式帶來土地板結(jié)、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問題。他們充分驗(yàn)證并探索出了一條大型農(nóng)場(chǎng)可復(fù)制的數(shù)字化無人管理路徑,在推動(dòng)農(nóng)業(yè)碳中和、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式可持續(xù)上提供了可供落地的參考樣本。
他們又將目光放在了超級(jí)棉田的可復(fù)制謀劃上。艾海鵬說:“根據(jù)極飛科技的實(shí)踐和總結(jié):這種模式成本最高的就是設(shè)備的前期投入,而前期投入的硬件設(shè)施和設(shè)備可長(zhǎng)期使用,此后僅需日常維護(hù)即可,對(duì)于大型農(nóng)場(chǎng)的基礎(chǔ)投入會(huì)在未來逐漸攤薄在農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)成本中。”
超級(jí)棉田項(xiàng)目所采用的無人化種植管理模式可推廣至15.94公頃(即240畝)及以上規(guī)模的農(nóng)田,大規(guī)模農(nóng)場(chǎng)能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)成本收益分析法的測(cè)算,當(dāng)農(nóng)田種植規(guī)模達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候,與傳統(tǒng)模式相比,數(shù)字農(nóng)業(yè)設(shè)備能夠顯著降低棉花生產(chǎn)成本。未來,隨著固定設(shè)施的投入成本下降,勞動(dòng)力和水資源成本上升,新技術(shù)應(yīng)用的閾值將會(huì)變小,這意味著超級(jí)棉田管理模式在降本增效方面的效益將會(huì)進(jìn)一步提升。
與此同時(shí),經(jīng)過測(cè)算,超級(jí)棉田通過數(shù)字化的科學(xué)種植和管理,相比同樣大小的傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng),一年可減少22%的溫室氣體排放。
根據(jù)科學(xué)演算,達(dá)到這一降本增效、減碳減排的效果,超級(jí)棉田模式主要有如下四大路徑:所使用的農(nóng)業(yè)無人機(jī)等智能農(nóng)機(jī)采用電能驅(qū)動(dòng),可精準(zhǔn)打藥、除草從而節(jié)省化石能源消耗、減少農(nóng)藥使用;在播種環(huán)節(jié),安裝極飛農(nóng)機(jī)自駕儀的拖拉機(jī)可在平地、起壟、覆膜等工作中精準(zhǔn)高效作業(yè),有效避免農(nóng)機(jī)行駛誤差導(dǎo)致的重復(fù)作業(yè);基于以上舉措,超級(jí)棉田比普通農(nóng)場(chǎng)節(jié)省30%燃油消耗和36%農(nóng)藥使用量。
“不管是從經(jīng)濟(jì)效益還是從生態(tài)效益來分析,這種可復(fù)制的模式都是改變棉花產(chǎn)業(yè)模式的一次大的科技浪潮,我們能為全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程貢獻(xiàn)一份科技力量,感覺非常自豪。”艾海鵬和凌磊當(dāng)初白凈的臉龐,如今在棉田的風(fēng)的磨礪下已黝黑粗糙,可臉上洋溢的是“新農(nóng)人”自信的笑容。