农机大全:中科院造农机,致力破解大型农机“卡脖子”难题

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  2021年,中国科学院启动“黑土粮仓”先导专项,为黑土地保护与利用提供系统解决方案,为保障国家粮食安全和生态安全提供科技支撑。

  截至目前,中科院联合黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古三省一区已共同打造了7个万亩级示范区。在黑土地保护示范区,中科院和当地一道探索未来农业的方向。

  在探索沿江村的模式中,出现了农业机械配套制约农业发展问题。

  中国工程院院士、土壤学家张佳宝直言,中国的大型农机主要依赖进口。“大家现在都是在做一些

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小玩意儿,东北一定要有大型机械。大型机械、智能机械,是以后农业发展的方向。

  据中科院科技促进发展局副局长许航介绍,中国安全可靠的农机供给不足,被视为是农业关键“卡脖子”问题。一方面,免耕播种是保护黑土地的有效方式,但是免耕播种机并未广泛推广。此外,黑土区域机械化程度高,但高端农机市场长期被国外占领,价格高,且存在信息安全隐患。

  为了用好养好黑土地,大河湾示范区由中国科学院计算技术研究所牵头,依托我国大型国有农垦企业集团——呼伦贝尔农垦集团规模化、机械化种植的产业基础,打造一种智能化的黑土地保护与利用模式。

  在大河湾示范区,“T300(400马力)智能电动农机”及小巧灵活的巡检测土机器人相继出现。

  它们的共同点在于:虽然没有驾驶舱,但却有人工智能的“大脑”。只需一个平板或者一个代码指令,就能在辽阔的农田中“各司其职”:巡检测土机器人能代替人工实现巡田,并现场采集土壤、图像、视频等数据,分析作物的出苗率、长势等;电动智能拖拉机只要配备适当农具可进行耕、耙、播,自主路径规划、路径跟踪、自主作业;定制化的多功能免耕播种机可以实现开沟、分层施肥,种肥同播、覆土、镇压一次完成。

  “我们最大的优点在于真正地实现了无人耕作,同时利用的是清洁能源。”中科院计算技术研究所正高级工程师张玉成说。从外形看,没有驾驶舱的农机颇具科技感。“不少人说这些农机看起来不像拖拉机,但谁规定拖拉机就必须是原来的样子呢?”既然“跨界”,那么大胆一点也无妨。

  “其实我们做的并不是大家传统印象中农业里育种施肥的工作,更多偏向于算法、自动化技术等等。”中科院地理资源所博士生汤安琪说。在实际应用中,无人机会从农机的机舱中飞出,用来勘探土壤中

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的氮素、病虫害情况,还能测产和评估灾情,然后将数据传回,帮助智能农机做出决策。

  “我们是一帮搞计算机的去做拖拉机。”张玉成笑称。他曾经做过一个详细的测算:同样200马力的农机,用传统农机需要两个驾驶员“两班倒”,一天有效时间也就10个小时左右,这种工作强度下,人很容易产生疲劳。

  但如果把智能农机当成一个电脑就可以编程,对它下达指令,中间除了充换电时间,剩下的时间都可以持续作业。“举例来说,我们设定好程序,为农机规划好路径之后,智能农机可以在半夜三点作业,不需要人跟,效率就有了一个飞跃。”张玉成说。

  “目前东北地区小马力的农机作业幅宽窄、土壤反复被碾压,导致黑土地变硬。”张玉成说,该所研制的“鸿鹄”T300智能农机是面向黑土地定制开发的大马力电动智能农机。其突破大马力电驱技术,主驱电机功率达到300千瓦(407.88马力),通过大马力带动更宽幅机具,减少对土壤的压实作用。

  同时,智能农机采用智能技术,能够在耕作过程中完成土壤、作物、农艺的数据采集,从而让人更了解黑土地变薄、变瘦、变硬的情况。

  张玉成介绍称,智能农机集成了50余种传感信息,能够针对黑土地开展土壤、作物等作业环境和本体状态的数据采集,使之成为黑土地上的数据“爬虫”,为黑土地保护提供准确的数据。东北地区无霜期短、作业时间紧,通过智能化提升,减少或替代人力进行无人作业,可以延长作业时长、提高日作业效率。

  “智能农机把驾驶舱里的人给‘请’了出去,它就不再是一个简单的动力系统,而是计算机、手机和拖拉机结合的综合体,我认为这才是未来农机的整个发展方向。”张玉成说。

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