拓展智慧農業(yè)新應用
智慧農業(yè)如何從夢想照見現實？除了政策的驅動和資本的加持，也離不開包括智能裝備、智能控制系統(tǒng)、智能技術在內的全產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，只有在不同的產業(yè)鏈節(jié)點不斷去拓展智慧農業(yè)的創(chuàng)新應用，才能推動智慧農業(yè)的深化落地，以及農業(yè)產業(yè)的信息化、網絡化和智能化。
「2023 年生物光學與智慧農業(yè)產業(yè)國際論壇」上，北京市農林科學院智能裝備技術研究中心鄭文剛研究員、山西農業(yè)大學李靈芝教授、中國農業(yè)大學李保明教授和楊培嶺教授、山東省農業(yè)機械科學研究院高級工程師李青龍結合各自的科研課題，為智慧農業(yè)的延展應用帶來了四個不同的實踐方向。
鄭文剛在本次論壇上，系統(tǒng)介紹了北京市農林科學院智能裝備技術研究中心聚焦國家食用菌智能化和信息化開展的一系列技術創(chuàng)新和所取得的豐碩成果。
針對目前我國在食用菌生產過程中的一系列智慧化難題，鄭文剛認為必須從數據著手。圍繞食用菌的育、種、管、收，鄭文剛其所在團隊研發(fā)出了一體化的數據采集設備，搭載了溫度、濕度、二氧化碳、光輻射傳感器，還有攝像頭，只需要通過手機就可以采集數據，利用現有攝像頭，實時獲取作物表型信息，進行決策復習和精準調控。
與此同時，鄭文剛還介紹了其團隊研發(fā)的日光溫室的自動通風設備、網絡化的溫室控制器，植物工廠節(jié)能系統(tǒng)，以及用來采摘、巡檢、授粉、搬運、噴發(fā)消毒的小機器人等。前者旨在實現溫度、濕度、光照等環(huán)境指標的自動化管控，后者則是為了提高種植效率。
鄭文剛透露，該團隊還打造了一個公共的開發(fā)平臺，所有的廠家設備都可以接入該平臺。目前該平臺，已經累積了數億數據，傳感器、控制器、和軟件平臺融合在一起，可以形成數據、方法、執(zhí)行，面向不同應用場景進行快速搭配建設，就可以面向塑料大棚、日光溫室、工廠化，快速進行各種應用系統(tǒng)的搭建。
山西農業(yè)大學番茄產業(yè)研究院院長李靈芝教授以《智能溫室大數據系統(tǒng)賦能番茄高效種植工藝》為主題，介紹了番茄種植過程中，如何將種植工藝和智能系統(tǒng)結合，通過精準控制溫、光、水、氣、肥，提高種植效益和提升產品品質。
李靈芝教授首先介紹了山西農業(yè)大學番茄產業(yè)研究院的基本情況，這個配備了專門 5G 基站，包含日光溫室、塑料大棚、冷庫，集教學、科研、生產試驗技術應用于一體的研究基地，李靈芝教授團隊聚焦番茄產業(yè)的智慧化種植和全流程數字化管理，開展了一系列深入研究。除了建立了自主知識產權遠程氣象站，數據采集系統(tǒng)，溫室大數據采集精度升級系統(tǒng)，表型級光譜實驗室數據分析系統(tǒng)，研究院還與廣東 8 家植物燈企業(yè)合作，建立了相應的試驗基地。
在海量大數據的基礎上，李靈芝教授團隊一方面聚焦溫室環(huán)境調控，通過研究區(qū)域環(huán)境參數、土壤參數燈來指導日光溫室的生產，同時也在利用大數據，研究不同光譜對番茄生長、產量和品質的關系，以實現番茄種植效益的提升。
作為國家數字畜牧業(yè)創(chuàng)新分中心主任，中國農業(yè)大學教授李保明在本次論壇上，以《智能化技術賦能設施養(yǎng)殖產業(yè)高質量發(fā)展》為主題，分享了智能化計劃賦能設施養(yǎng)殖產業(yè)高質量發(fā)展的不同方向。
李保明認為，目前超大規(guī)模養(yǎng)殖、生態(tài)養(yǎng)殖和無抗養(yǎng)殖是養(yǎng)殖業(yè)的主流趨勢，如何利用設施和環(huán)境的智能調控，在提高養(yǎng)殖效率的同時，進一步保障畜禽的健康，讓它們擁有更好的抵抗力，是智能化技術賦能設施養(yǎng)殖業(yè)的核心命題。
從國內外智能化技術賦能設施養(yǎng)殖業(yè)的實踐來看，智能化技術首先可以設置設施養(yǎng)殖的遠程智慧管控。在遠程智慧管控的基礎上，疊加機器學習和人工智能的技術應用，可以進一步推動實現設施養(yǎng)殖業(yè)的工業(yè)化和智慧化。同時，當環(huán)境參數與畜禽的健康結合起來，通過精準調控，不僅可以保障畜禽健康，而且可以降低養(yǎng)殖成本。
在李保明看來，智能化技術賦能養(yǎng)殖業(yè)同時面臨諸多調整，要解決偏遠養(yǎng)殖工廠的網絡覆蓋的問題，還要解決數據融合的問題。從環(huán)境參數到精準喂養(yǎng)，從畜禽舍建筑設施本身的數據化到動物生長參數的數字化，只有建立了大數據和調控模型，才能實現預警和精準調控。同時，育種、飼養(yǎng)方式、生產方式、生產工藝，都要按照工業(yè)化的方式來進行，設施、環(huán)境和裝備的數字化，大數據運用和精準調控，很難在短期內同步實現。
身為聯合國糧農組織 TCDC 水利專家，中國農業(yè)大學楊培嶺教授在出席本次論壇的同時，以主題嘉賓的身份分享了《智慧灌溉技術的發(fā)展現狀與未來展望》。
在楊培嶺教授看來，我國緊缺的水資源、生態(tài)環(huán)境問題，以及應對潛在糧食安全問題帶來的絕大農業(yè)用水缺口，使得“利用智慧灌溉提高用水效率”變得更加迫切。
在系統(tǒng)介紹以色列、日本、美國和荷蘭等農業(yè)發(fā)達國家水肥一體技術和智慧灌溉技術的同時，楊培嶺教授重要介紹了中國農業(yè)大學在智慧灌溉領域的一系列研發(fā)成果。除了小的滴頭、微噴頭、疊片過濾器等關鍵設備的技術升級，還包括一些接近國際先進水平的精良灌溉裝備。
論壇現場，除了展示智慧灌溉系統(tǒng)在智慧農業(yè)不同場景的創(chuàng)新應用，楊教授還特別介紹了目前國家正在推進的數字孿生灌區(qū)，通過對一個物理灌區(qū)的全方位的數據采集，形成了一個數字孿生灌區(qū)，灌區(qū)未來可能遇到的各種場景、各種環(huán)境問題，都可以通過孿生灌區(qū)提出解決的方案，在找到最優(yōu)方案的同時實現最優(yōu)決策。
除此之外，楊教授認為智慧灌溉作為智能化控制的一個模塊，可以和先進的傳感器技術、遙感信息技術等相結合，為智慧農業(yè)實現從信息采集、到數據分析，再到智慧決策和智慧控制的全流程賦能。同時，溫室環(huán)境指標、作物的生理指標，可以集成起來研判，作物的水、肥虧缺程度，微量元素需求，都可以通過灌溉一體化實現。
按照楊教授的預判，未來智慧灌溉將實現監(jiān)控系統(tǒng)的無線化、控制決策的智能化和技術的標準化。
當前全世界各國的農業(yè)機械行業(yè)都正朝著智能高效節(jié)能的方向發(fā)展，而農機智能化技術的應用正是實現這一目標的關鍵。本屆論壇，山東省農業(yè)機械科學研究院高級工程師李青龍，聚焦播種、植保和收獲，分享了最新的智能化技術。
播種技術層面，李青龍介紹了其與團隊就精密排種、質量檢測、播種控制展開的一系列研究，同時也展示了其團隊研發(fā)的帶有變量施肥系統(tǒng)的播種機、灰塵補償功能的傳感器，電驅式的排種器和排種電機、基于云端數據研發(fā)的精量播種監(jiān)控系統(tǒng)、16 公里的高速精量播種機控制系統(tǒng)等。
植保技術層面，李青龍展示了新一代植保機矩陣，不僅可以精準控制施藥量，可以精準識別雜草，利用光譜技術和識別的技術，通過對雜草的顏色、外形還有光譜特征進行識別和區(qū)分，打開噴頭進行定點除草施藥。同時，結合衛(wèi)星定位、機上作業(yè)姿態(tài)信息和激光雷達探測，新型植保機還實現了噴桿位置的精確計算，可以有效避免重噴和漏噴。除此之外，還展示了大型自走式植保機和遙控控制以及無人駕駛來的植保機。
收獲技術層面，李青龍集中介紹了引導對行、降低收獲損失和產品質量監(jiān)測系統(tǒng)等方面的多項研究成果。搭載了最新創(chuàng)新科技的收獲機，可以自適應作業(yè)，而且能始終保持在最佳的作業(yè)速度和作業(yè)效率，以最佳、最低損失的狀態(tài)下進行收獲。搭配 L3 級的無人駕駛技術，還可以實現這種無人農場的收獲。
