農(nóng)業(yè)科技新賽道｜科技賦能，滬郊大地奏響“機(jī)器換人”主旋律
科技創(chuàng)新是推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的核心引擎。今年6月，上海市人民政府辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)本市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的實(shí)施意見》，立足上海超大城市和都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，圍繞農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、資金鏈、人才鏈，從鞏固特色種源優(yōu)勢、挖掘生物制造潛力、補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)等方面布局農(nóng)業(yè)科技新賽道。近年來，上海在農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新方面強(qiáng)支撐、建體系、謀突破，涌現(xiàn)出一批高水平科技自立自強(qiáng)的生動實(shí)踐，特推出“農(nóng)業(yè)科技新賽道”系列報(bào)道，以更好凝聚起以科技創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的強(qiáng)大合力，敬請關(guān)注。
如果將農(nóng)產(chǎn)品擬人化，上海的地產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品一定來自“大戶人家”。它們或許生長在高端的設(shè)施大棚里，除了有行業(yè)里領(lǐng)先的種植技術(shù)加持，還有各種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能設(shè)施裝備輪番上陣，提供高效、精準(zhǔn)的科技照護(hù)。
當(dāng)前，上海正大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，規(guī)劃布局12個現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)片區(qū)，每個片區(qū)2000畝~5000畝，總面積大約3.6萬畝，引導(dǎo)種植業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)項(xiàng)目向片區(qū)集聚，新建3萬畝糧食生產(chǎn)無人農(nóng)場，推進(jìn)蔬菜生產(chǎn)“機(jī)器換人”基地建設(shè)。
實(shí)際上，不僅僅是水稻和蔬菜，在上海的各個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)里，正不斷上演著“機(jī)器換人”的時代變革。
科創(chuàng)引領(lǐng)農(nóng)業(yè)灌溉。
“水是肥的腿，根是苗的嘴，華維智慧灌溉，就是讓肥長上腿，找到苗的嘴?！边@是上海華維可控農(nóng)業(yè)科技集團(tuán)股份有限公司董事長呂名禮常放在嘴邊的一句話。
上海華維可控農(nóng)業(yè)科技集團(tuán)股份有限公司成立于2001年，是一家集智慧灌溉、可控農(nóng)業(yè)等于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)、國家“專精特新”小巨人企業(yè)。落戶金山的二十余年里，華維堅(jiān)持以科創(chuàng)引領(lǐng)農(nóng)業(yè)灌溉，走出一條從“節(jié)水灌溉”到“智慧灌溉”的發(fā)展路徑，助力解決農(nóng)田水利工程“最后一公里”的問題。
華維團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開展節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備研發(fā)，創(chuàng)新了低能耗精量化壓力補(bǔ)償灌溉成套關(guān)鍵核心技術(shù)，研制了壓力補(bǔ)償灌水器系列關(guān)鍵產(chǎn)品，攻克了壓力不均勻條件下水肥混合比例不匹配及輸配不精準(zhǔn)的難題，創(chuàng)制出適配多種地形、不同作物的壓力補(bǔ)償控水減肥增效的一體化智能裝備，實(shí)現(xiàn)了水肥精量輸送以及智能管控的目標(biāo)，各研究成果在各省市推廣應(yīng)用，形成了不同區(qū)域的技術(shù)系統(tǒng)和發(fā)展模式。
1828壓力補(bǔ)償?shù)晤^、喜耕田云智慧施肥機(jī)、自動反沖洗疊片過濾、華維智慧灌溉系統(tǒng)……從“節(jié)水灌溉”到“水肥一體化和作物的生長管理”，再到“可控農(nóng)業(yè)”，如今，華維的多類產(chǎn)品和系統(tǒng)經(jīng)院士專家鑒定為“國際先進(jìn)”，打破洋品牌“卡脖子”技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
從全程機(jī)械化到“無人化”
夏去秋來，滬郊大地開始換上金裝。若此時去稻田間走走，或許能看到這樣的場景：收割機(jī)在田里平穩(wěn)地穿梭，機(jī)艙內(nèi)卻空無一人，站在田邊的年輕農(nóng)機(jī)手緊盯著手機(jī)屏幕，收割機(jī)的作業(yè)路徑和實(shí)時情況一目了然，點(diǎn)點(diǎn)屏幕就可以操控收割機(jī)的行駛速度和方向。
搭載著5G網(wǎng)絡(luò)、北斗高精密定位等先進(jìn)技術(shù)裝備的農(nóng)機(jī)，讓水稻生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)從全程機(jī)械化到“無人化”的跨越。這跨域的一大步，要從上海聯(lián)適導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司的“一小步”說起。
2020年3月，聯(lián)適開發(fā)出一套AF302北斗自動導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)，這套搭載北斗高精密定位技術(shù)的無人駕駛系統(tǒng)，可以裝載在拖拉機(jī)、插秧機(jī)、收割機(jī)等通過方向盤轉(zhuǎn)向的農(nóng)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的自動駕駛，并突破了農(nóng)機(jī)在田間無法自動轉(zhuǎn)向的瓶頸。在這套系統(tǒng)的助力下，耙地、旋耕、播種、噴藥、收割等作業(yè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了無人化作業(yè)。系統(tǒng)還適配多種智能作業(yè)路徑，可滿足多種作業(yè)場景使用。甚至在一些老舊農(nóng)機(jī)上也能適用，賦予它們新的生命力。
在嘉定外岡成功改造插秧機(jī)和穴播機(jī)等農(nóng)機(jī)后，搭載北斗自動導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)的無人農(nóng)機(jī)很快引起了各界關(guān)注。截至目前，在上海的無人農(nóng)場建設(shè)中，聯(lián)適出品的技術(shù)產(chǎn)品占有率達(dá)到了60%，并在國內(nèi)推廣建設(shè)近百個無人化智慧農(nóng)場，覆蓋種植面積超過10萬畝，累計(jì)為50多個國家提供技術(shù)服務(wù)。
今年年初，聯(lián)適在青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)投資建設(shè)無人化農(nóng)場試驗(yàn)基地，重點(diǎn)聚焦無人化農(nóng)場、智能農(nóng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和試驗(yàn)，希望通過技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，不斷推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，完成生態(tài)無人化農(nóng)場技術(shù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程智能化。
破解青菜移栽“裉節(jié)”
從“三個農(nóng)民兩百歲”到“四個農(nóng)民三百歲”，上海地產(chǎn)蔬菜生產(chǎn)勞動力短缺的問題日益突出。
十年后、二十年后，誰來種菜？
毫無疑問，實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化，是破解當(dāng)前綠葉菜生產(chǎn)中人員老齡化嚴(yán)重甚至無人可用問題的必然選擇。
上海的農(nóng)業(yè)科研團(tuán)隊(duì)，從未停止對蔬菜生產(chǎn)“機(jī)器換人”進(jìn)程中“卡脖子”難題的探索和鉆研。不久前，上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所牽頭開展技術(shù)攻關(guān)，在上海市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目支持下，成功研發(fā)了自走式青菜高密度全自動移栽機(jī)，并形成了配套的青菜高密度自動移栽生產(chǎn)模式。
“我們這臺移栽機(jī)的最大特點(diǎn)，就是全自動、高密度和純電動?！笔修r(nóng)機(jī)研究所研發(fā)人員介紹說，這臺自走式青菜高密度移栽機(jī)，克服了半自動移栽機(jī)的短板，在田間作業(yè)時，可以調(diào)整移動和移栽的速度，8行植株同時移栽，兩組機(jī)械臂交替工作，每分鐘可移栽150～200株苗，大幅提升了作業(yè)效率。經(jīng)過生產(chǎn)性驗(yàn)證，該移栽機(jī)的移栽效率是人工移栽的4倍以上。同時通過科學(xué)合理的株間距安排，高效利用土地，相比傳統(tǒng)人工移栽株距不穩(wěn)定的情況，實(shí)現(xiàn)了青菜產(chǎn)量的顯著提升。
此外，該移栽機(jī)采用純電動設(shè)計(jì)，不僅環(huán)保無污染，還具備6～8小時的長續(xù)航能力，充分滿足了田間作業(yè)的需求。移栽機(jī)還配備了自主研發(fā)的自走式電路底盤，能夠輕松應(yīng)對復(fù)雜多變的田間道路狀況，確保機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行和高效作業(yè)。而純電動的設(shè)計(jì)，也為后續(xù)移栽機(jī)導(dǎo)入更多智能模塊提供更多可能。
水草梳理機(jī)成就優(yōu)質(zhì)好蟹。
經(jīng)過多年發(fā)展，上海的河蟹實(shí)現(xiàn)了由小到大的跨越，正從“外觀大”向“內(nèi)在好”進(jìn)軍。與此同時，以上海海洋大學(xué)為代表的高校和科研院所，在河蟹產(chǎn)業(yè)里帶起了“機(jī)器換人”的節(jié)奏。
在河蟹養(yǎng)殖中，有一對“相愛相殺”的組合——河蟹和水草。蟹塘里的水草，既能為河蟹提供天然的棲息地和植物性餌料，也是凈化水質(zhì)的好手。但如果水草過多，將會大大減少水中的氧氣含量，肆意生長的水草也會吸收營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，影響河蟹的生長環(huán)境。
水草的治理，關(guān)乎河蟹養(yǎng)殖的成敗。但河蟹養(yǎng)殖塘口環(huán)境治理的要求極高、工作復(fù)雜，大部分養(yǎng)殖戶以人工作業(yè)為主，效率低且勞動量大。隨著養(yǎng)殖人員老齡化問題的日趨嚴(yán)峻，研究、開發(fā)和應(yīng)用機(jī)械化、自動化裝備用于水草治理變得十分迫切。
針對生產(chǎn)一線對水草治理自動化機(jī)械的迫切需求，在上海海洋大學(xué)的牽頭下，《河蟹池塘自適應(yīng)水草梳理機(jī)研制與應(yīng)用示范》項(xiàng)目組經(jīng)過風(fēng)力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)集成、導(dǎo)航算法研究等工作，成功研發(fā)出一種水草梳理機(jī)。
目前，試制的樣機(jī)均已投入光明食品集團(tuán)上海崇明農(nóng)場有限公司、上海滬寶水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社等養(yǎng)殖基地的生產(chǎn)一線。應(yīng)用結(jié)果顯示，平均每小時收集水草接近1900公斤，綜合節(jié)省人工近五成。
在此基礎(chǔ)上，為增加養(yǎng)殖池塘設(shè)備集中度，項(xiàng)目組進(jìn)一步研發(fā)了“疏草投餌一體化裝備”，通過機(jī)械設(shè)計(jì)集成，將投餌、灑藥等功能結(jié)構(gòu)集成在一起，使其成為河蟹池塘養(yǎng)殖的綜合性輔助作業(yè)平臺，河蟹池塘養(yǎng)殖的整體機(jī)械化、自動化水平進(jìn)一步提升。未來，人工劃船撈水草的生產(chǎn)場景將被逐步替代。
會“學(xué)習(xí)”的工廠化番茄授粉機(jī)器人。
眼下，上海市瑞華實(shí)業(yè)有限公司的番茄設(shè)施溫室里，又開啟了新一輪的番茄種植。不過，這一茬的種植里，多了一位得力“助手”——工廠化番茄授粉機(jī)器人。
兩年前，瑞華實(shí)業(yè)牽頭啟動《工廠化番茄授粉機(jī)器人研發(fā)與示范應(yīng)用》項(xiàng)目的研究，在設(shè)施溫室番茄種植的環(huán)境下，設(shè)計(jì)出了一款模塊化、低成本、智能的農(nóng)業(yè)機(jī)器人，替代人工和昆蟲媒介，進(jìn)行溫室環(huán)境中番茄的授粉作業(yè)。
一個底盤加一個機(jī)械臂，授粉機(jī)器人的構(gòu)造并不復(fù)雜。但要完成授粉這一精細(xì)動作，是多個模塊協(xié)同作用、多個領(lǐng)域技術(shù)支撐才得以實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目組采用模塊化的思維設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人通用平臺，架構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件開發(fā)則涉及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及智能控制等多個領(lǐng)域，才得以實(shí)現(xiàn)番茄授粉過程的精準(zhǔn)、高效和智能化管理。此外，以先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法作為底層的技術(shù)，讓授粉機(jī)器人在準(zhǔn)確度和性能上達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。項(xiàng)目組在光明番茄產(chǎn)業(yè)園打造了50畝的設(shè)施番茄授粉機(jī)器人的示范應(yīng)用基地，經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，由番茄授粉機(jī)器人授粉的番茄產(chǎn)量比自然授粉的番茄產(chǎn)量提高了20%。
以上種種可見，近年來，上海在補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)方面可謂下足了功夫。
這是破題“誰來種地”的無奈選擇，也是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路，更是上海作為國際化大都市以新質(zhì)生產(chǎn)力賦能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)有的姿態(tài)。
在資源集聚的農(nóng)業(yè)科創(chuàng)環(huán)境下，在提升創(chuàng)新策源能級的政策扶持下，一批又一批高校和科研院所聚焦農(nóng)業(yè)科技新賽道，研發(fā)了一批又一批農(nóng)業(yè)智能設(shè)施裝備。它們扎根滬郊，或是走向全國，甚至跨出國門，不斷刷新著上海都市現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)的定義。
