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人工智能驅(qū)動的溫室
無人機撒播種子
華南農(nóng)業(yè)大學國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心主任蘭玉彬
珠海羽人農(nóng)業(yè)航空董事長陳博
本月中旬，荷蘭瓦赫寧根大學主辦的國際人工智能溫室種植大賽上，騰訊AILab與農(nóng)業(yè)專家組成的iGrow隊脫穎而出，獲“AI策略”單項第一名、總分第二名的優(yōu)異成績。種植結(jié)果顯示，該人工智能系統(tǒng)提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和自然資源利用率。
粵港澳大灣區(qū)在科技先行的大思路下，未來智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)是大趨勢。科技給農(nóng)業(yè)帶來了什么？按需施藥精準噴灑的植保無人機、AI種黃瓜擺脫“看天吃飯”、飛機種田……這些都是大灣區(qū)里的智慧農(nóng)業(yè)研究成果。
精準噴藥可實現(xiàn)農(nóng)藥減量
“未來智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)是大趨勢，而植保無人機則是開啟數(shù)字農(nóng)業(yè)的‘鑰匙’?！?2月14日在廣東省廣州市舉行的“數(shù)字農(nóng)業(yè)的未來”極飛科技年度大會上，廣州極飛科技聯(lián)合創(chuàng)始人龔槚欽說，搭載了播種裝置或智能藥箱的無人機，能夠進入田間地頭進行播種、撒藥，這一應用模式或?qū)⒏淖儌鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作方式。
“得益于珠三角無人機產(chǎn)業(yè)雄厚的實力，廣東的電動植保無人機研發(fā)實力很強，深圳大疆、廣州極飛等公司的植保無人機產(chǎn)品都代表了國內(nèi)該機型的先進水平?！睆V州日報全媒體記者從華南農(nóng)業(yè)大學國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心了解到，“目前RTK差分技術(shù)的應用可以使植保無人機做到厘米級定位，飛行精度大大提高?！?
在一場農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心主辦的國家“兩減”重點專項的航空施藥智能化裝備與施藥技術(shù)的現(xiàn)場展示會上，華南農(nóng)業(yè)大學主持的重點研發(fā)計劃項目“地面與航空高工效施藥技術(shù)與智能化裝備”的參加單位廣州極飛、安陽全豐、深圳高科新農(nóng)及無錫漢和等4家企業(yè)的植保無人機競相起飛，現(xiàn)場展示了仿地飛行、自動避障、精準施藥等功能。不管是電動的還是油動的、多旋翼的還是單旋翼（直升機）的，現(xiàn)場演示的植保無人機基本都可以做到一鍵啟動、定高定速、全自主飛行，飛行作業(yè)數(shù)據(jù)自動上傳，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并且具有一定的仿地形飛行和自動避障功能。從現(xiàn)場測試的多張水敏紙上也可以看到，噴幅范圍內(nèi)每平方厘米的霧滴個數(shù)都在15個以上，也就是說完全達到防治要求。
據(jù)了解，重點研發(fā)計劃項目研發(fā)的植保無人機仿地技術(shù)已經(jīng)可以根據(jù)地形變化自動做出響應，這在丘陵山地、柑橘等作物施藥上大有用武之地，田間遇到電線桿等障礙物可以自動避開，大大提高了飛行的安全性，后續(xù)將會進一步提升功能的實用性。
廣州日報全媒體記者了解到，國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心與國內(nèi)這些植保無人機企業(yè)共同在施藥裝備和施藥技術(shù)上進行研究和示范，以便進一步改進植保無人機的施藥效果。
農(nóng)業(yè)航空著名專家、華南農(nóng)業(yè)大學國家精準農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心主任蘭玉彬教授說，近年來植保無人機在可靠性、自動化及智能化方面取得了重要進展，當前可以實現(xiàn)一個飛手同時操控4架飛機，RTK差分定位、斷點續(xù)噴等技術(shù)的運用，有效解決了重噴漏噴的問題，仿地飛行和避障技術(shù)也具有了一定的實用功能，隨著技術(shù)的改進、成本的降低會逐漸普及。
據(jù)介紹，無人機植保技術(shù)通過空中和地面遙感，采集并解析農(nóng)田中的作物長勢、病蟲草害等農(nóng)情信息，再將農(nóng)田分為作業(yè)網(wǎng)格，依據(jù)不同的農(nóng)情制定不同的噴霧作業(yè)處方，并對網(wǎng)格有針對性地進行噴灑，這種農(nóng)業(yè)航空精準施藥技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)并在小范圍內(nèi)進行了應用示范。這也就意味著，從裝備技術(shù)方面今后有望實現(xiàn)從全田均勻噴霧轉(zhuǎn)變?yōu)橐虻刂埔税葱鑷娝帲胁∠x草害的田塊精準噴灑、無病蟲草害的田塊則無須噴灑，對于農(nóng)藥減量意義重大，這也將是今后技術(shù)升級的重要方向之一。蘭玉彬教授補充說，病、蟲、草害的農(nóng)藥噴灑問題比較復雜，病蟲草害常以片狀或點狀形式發(fā)生，目前的均勻噴灑施藥方式也有預防性質(zhì)，能否“按需噴灑”還需要聯(lián)合農(nóng)學植保專家予以指導并經(jīng)過實驗驗證，但對于草害，他們認為是可行的，特別是針對草原“毒草”的人工施藥，實際就是“按需施藥”。因此可以說“精準噴灑，按需噴灑”實際也是智慧農(nóng)業(yè)在植保方面的一個具體應用。
無人機1分鐘播種一畝地
12月19日，珠海羽人農(nóng)業(yè)航空推出的全球新一代水稻種子精量直播無人機首次在海南南繁基地進行無人機水稻直播作業(yè)，新一代水稻種子精量直播無人機可根據(jù)需要，調(diào)整播撒行距，通過排種輪可調(diào)節(jié)排種株距，作業(yè)時通過涵道風機將種子吹射到土壤淺層。進一步提升了無人機播種技術(shù)，提高了田間管理的便捷，增加了水稻生長的通風性降低了病蟲害的發(fā)生率，增產(chǎn)增收，并且方便機械收割，促進水稻種植全程機械化。
2018年,該企業(yè)率先提出“飛機種田”，實現(xiàn)水稻播種、田間管理、施肥等環(huán)節(jié)全部用無人機完成，真正達到水稻全程機械化種植。2018年3月水稻早稻播種及2018年6月晚稻播種，羽人分別在廣東省雷州市東西洋水稻種植區(qū)，汕頭、臺山等地運用無人機給水稻田播種。據(jù)介紹，無人機水稻直播省去了育秧、運秧和插秧的環(huán)節(jié)。水稻直播技術(shù)即省工省時、降低人力、財力成本，縮短水稻生長周期，直播水稻沒有拔秧傷根和栽后返青過程，生長周期較移栽稻縮短一周到半個月的時間。
該企業(yè)董事長陳博介紹，以把農(nóng)民從繁重的打藥勞作中“解放”出來為目標，為提高無人機在農(nóng)業(yè)方面的普遍率和認知度，他們跑遍各省市去演示參展，讓農(nóng)民知道有這種好東西。單旋翼飛機本身存在著一定的缺陷很難持續(xù)發(fā)展，如何開發(fā)出農(nóng)民更容易操控、便攜，噴灑效率高的植保無人機成為他們進一步思考的問題。他們不斷測試，運用排除法找出電池、電機和螺旋槳之間最佳的配比，希望能提高飛機穩(wěn)定性，減輕機架重量，增加載荷和續(xù)航時間，延長噴幅，提高噴灑效率。
2017年，該企業(yè)發(fā)現(xiàn)全國的水稻大多都是插秧機來移栽，部分省份采用撒播形式播種種植，個別農(nóng)戶的小田塊還是傳統(tǒng)的手拋秧及手插秧，存在效率低、人工撒種子不均勻、產(chǎn)收低等缺點。他們于是嘗試用第一代播撒無人機進行播水稻種子試驗，經(jīng)過多次實驗經(jīng)驗得出，種子浸泡、催芽至破殼露白即可使用無人機高效播撒，飛行速度3米~4米每秒，裝15kg種子，平均1分鐘可以完成一畝地作業(yè)，作業(yè)高效，后期田間調(diào)查水稻長勢很好。
陳博說，水稻種植全程機械化趨勢會因為直播無人機，會更早到來，使用飛播，省了育秧、移秧、插秧等工序，播完種子，后期直接用播撒機播撒肥料、除蟲，同樣的飛機植保，農(nóng)民根本不用下田，減輕了勞作程度，是他們一直追求的全程機械化種植。
無人機施肥效率提高20倍
2014年珠海市率先在全國推進農(nóng)用無人機統(tǒng)防統(tǒng)治植保作業(yè)，并給予無人機植保服務團隊補貼政策，優(yōu)惠珠海市種植戶，解放勞動力，實現(xiàn)全程機械化種植，使農(nóng)藥利用率提高40%以上，有效杜絕了農(nóng)民施藥中毒事故、保護生態(tài)環(huán)境和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，提前實現(xiàn)農(nóng)藥使用總量“零”增長。人工作業(yè)一天作業(yè)量15畝，無人機作業(yè)一天600畝，真正實現(xiàn)統(tǒng)防統(tǒng)治高效率防護。
作物施肥是種植環(huán)節(jié)中很重要的一部分，無人機施肥撒藥均勻性高，效率快，不用壓苗，適用于任何地形，提高了肥料的利用率，降低肥料使用，能使作物供藥及時。無人機施肥效率比人工施肥提高了20倍，同時人工成本也大幅降低。
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