吴建浩

（张家港市农业机械技术推广站，江苏 张家港 215600）

1 “无人农场”介绍

随着互联网技术应用的进一步普及推广，“互联网+”已经成为我国新时代社会发展的潮流。根据江苏省2021 年1 号文件精神要求，推动农业生产全程全面机械化和农机装备智能化绿色化行动是推动农机化转型升级高质量发展走在全国前列，助力乡村振兴，加快实现农业农村现代化的重要保障。农业AI+大数据服务是未来农业现代化发展的趋势。

“无人农场”概念非常宽泛，涉及农业大田、畜禽养殖、林果茶、水产等各个领域，载体可以是农业（农机）专业合作社、家庭农场、现代农业园区示范基地等组织。

本案根据《江苏省农业生产全程机械化智能化示范基地（园区）评价指标体系》要求，研究以农机专业合作社、家庭农场为载体的“稻麦田间作业全程‘无人化’智能装备技术”。以物联网、智能装备、智能终端等先进技术为依托，针对稻麦种植情况配置智能化农机装备和信息数据终端，打造稻麦生产“机械化+智能化”技术模式，实现稻麦田间作业主要环节（耕整地、种植、植保、收获等）无人化作业。

2 技术路线

稻麦种植建立智慧“无人农场”综合信息系统，技术路线如图1 所示。

图1 技术路线

3 关键技术

基于北斗导航的“无人化”耕整地作业技术、智能化农机监测管理平台、大数据可视化平台系统。

3.1 基于北斗导航的“无人化”耕整地作业技术

对拖拉机加装电子控制系统，可以实现自动无人作业、自动转向调头、紧急停车等功能，见图2。无人拖拉机的跨行全路径作业效果如图3 所示，全路径横向偏差在±20 cm 之内。

图2 拖拉机配套设备耕整地作业

图3 无人驾驶拖拉机跨行全路径作业轨迹

3.2 农机信息化监管系统平台（无人智慧农场智慧管理系统）

结合物联网技术，提供智能农机在线监测功能，实现作业可视化，作业轨迹、作业质量等实时监控和数据展示。实时作业基于地图，按照农机类型分类，实时展示农机的分布情况，自动统计当前在线、当日在线、当月在线和长期离线农机数量，见图4。

图4 农机信息化监管系统平台

3.3 大数据可视化平台系统

支持分布式大数据可视化平台系统数据处理，作业分布，基于地图，展示区域作业的轮作情况，可以按照作业类型和年份查询指定年份和作业的轮作，也可以输入经纬度范围，进行给定区域去重查询，见图5，支持“全程机械化+综合农事”服务等信息定制化展示处理。

图5 大数据可视化平台系统

图6 界面主功能模块

4 配套技术

4.1 利用原有设备进行“无人化”农机改进，接入系统平台

主要有：智能联合收割机（图7）、智能插秧机（图 8）、智能植保机（图 9）。

图7 联合收割机作业

图8 乘坐式高速插秧机作业

图9 自动喷雾植保作业

4.2 自动灌溉系统

利用物联网技术、云计算建设无线智能灌溉系统。主要组成：灌溉阀门装置、土壤温湿度传感器、气象站、智慧灌溉云子平台组成。由无线智能阀门控制器、智慧灌溉云平台、土壤温湿度传感器、气象站（可测量温度、湿度、风速、风向、降雨量）设备所组成，通过智慧灌溉云平台PC 端和移动端实现对地面、地下环境信息等进行远程管理，进而做出灌溉决策，并对灌溉系统设备进行远程控制；适应性强、全天候无人值守、随时随地远程现场集中管理、节省人力数据传输稳定、数据精准，丢包率＜1%。

后期根据土壤水分情况进行精准灌溉（区域喷灌），小麦属于旱作物，全程可以进行喷灌，所有目前的节能灌溉系统可以满足这两种作业的灌溉需求，充分体现精准环节，见图 10、11、12。

图10 自动灌溉系统示意图

图11 太阳能供电

图12 灌溉系统架构

5 装备系统管理

5.1 农机装备管理维护，包括农机信息和终端信息

支持输入和导入两种方式，对于在现有系统的农机装备通过对接导入方式。

5.2 农机设施

农机仓库，烘干中心等农机设施维护管理，支持位置信息以及视频设备维护。

5.3 机具管理

机具信息管理维护，支持输入和导入两种方式，对于在现有系统的机具通过对接导入方式。

5.4 设备管理

监控摄像头，温湿度传感器，射频传感器等设备管理和维护，包括设备基础信息和位置信息等。

5.5 农机作业数据报表

按照作业农机，基于地图和数据列表，按照给定的时间范围，生成一张作业情况的详细报表，支持导出。

5.6 组织管理

平台中合作社管理和维护，基于国家标准的行政区域规划创建，支持输入和导入两种方式，对于在现有系统的合作社通过对接导入方式。

5.7 用户管理

平台用户账号的创建和维护。

5.8 权限管理

平台用户权限的创建和维护。

5.9 大数据页面

根据区域农机机具作业情况，生成区域农机大数据页面，包括今年至今作业数据分析，按照作业类型分别统计分类，上一个工作日新增作业数据，农机和机具分类统计情况，在线农机情况统计分析，实时作业照片多场景轮播展示，区域下级区域作业统计，区域农机合作社统计等。

5.10 农事信息管理系统

农事信息管理系统由数据采集、数据分析、数据预警三部分组成。根据项目需求，通过配置田间高清摄像头和虫情监测仪，实时获取田间作物生长照片以及虫情监测情况，通过平台上的分析，结合预警事件，最终及时高效对农事活动进行指挥调度，见图13、14。

图13 平台主功能模块示意图

图14 虫情监控

5.11 地理信息系统及基础服务网络建设

智能农场由大数据服务平台、智能农机和传感器物联网组成，数据传输依赖稳定可靠的通讯网络，需要在农场建设不低于4G 的通讯网络系统覆盖，5G 通讯具有更好的边缘计算能力和更小的延时，更适合用于打造智能农场。地块信息的数字化、高精度定位服务覆盖和高速通讯服务，为农机转运、田间作业和异常事件处理提供基础保障。

6 结 语

目前国内尚无成熟的“无人农场”模式，结合农艺要求与实际生产需求对农业装备进行智能化、无人化升级改造，通过关键技术突破探索“无人农场”运营模式，是构建“无人农场”的必然途径。

张家港稻麦田间作业全程“无人化”智能装备与技术模式是一种探索，关键技术与配套技术的运用，基本实现了稻麦生产田间作业“无人化”的要求，并以此为基础，构建集智能农机、精准作业、状态监测、远程控制、监控调度、大数据可视化于一体的无人化生产体系。