孟志军：国内外智能农业9个应用实例

国家农业智能装备工程技术研究中心

精准农业部主任孟志军

在6月8日召开的第四届中国农机高端论坛上，国家农业智能装备工程技术研究中心精准农业部主任孟志军发表了题为“互联网+农机，技术实践与思考”的演讲。

在演讲中，孟志军提到了国内外互联网+农机应用的9个实例。

“互联网+”比较通用的是指以互联网为主的一整套信息技术，包括移动互联网、云计算、大数据的应用过程。实际上内涵区别于传统信息化，现在“互联网+”，或者“+互联网”，重新定义了信息化过程。

在我们农机领域我们套用这个概念不一定合适。在农机装备本身，农机化生产渗透和应用过程，以及在这个过程中延伸出来的方法，包括技术过程。我们农机是一个大的行业，互联网+农机化生产、互联网+农机制造、互联网+农机装备、互联网+农机管理与服务等等都可以渗透。

国外互联网+农业发展4个例子：

实际上从国际上来看，20世纪60、70年代传感在农机上应用之后，电子技术在农机装备应用一直到2000年前后开始大量使用，包括精准农业，产品化、自动化导航等。

国外联合收获机已实现了收获过程中作业参数和性能的在线工作，包括车载系统、巡航导航、数据远程传输。数据采集之后怎么传输，国际农机信息化领域一个标准叫ISO11783，大量传感器控制终端，能够把采集到信息传输、记录甚至回传到后台，现在互联网+无线通讯越来越多，短距离、长距离、点对点通讯等，大量技术在农机上应用，也是我们农机互联网+必要前提。

1 约翰迪尔互联互通技术

以John  Deere为例，其利用网络通讯与无线技术，将农机设备、机主、作业人员、设备供应商互通互联，有效提高作业效率。

约翰迪尔的“互联网+”应用系统，在主机应用就是主机配合系统，在田间作业，作业、谷物参数可以自动采集传送到后端，并且根据参数能够指导驾驶人员进行优化，手动操作或者自动化调整，比如脱粒、整个收割机粮仓等优化调整过程。

2  天宝协同控制

协同控制实际上就是一个主从机的配合，大量小麦收割过程中，主从机配合是常见的问题，别人基于互联网+技术能够做到主从机在自动化过程中，不停机操作，各方面的状态相互通知，机器对话实现调度，实现高效作业的目的。

天宝的协同控制技术，就是互通互联农机、农业，强调3个领域，包括办公室、驾驶室（拖拉机和收割机）及机械作业情况、田间作物生长情况能够互通互联。

3 雷文重工工况监测

雷文重工（Raven）的物联网终端能够实时监测工业情况，其支持高精度自动导航的传输功能，这是他们的一个特点。另一个是双向技术交互，即机器精准作业的时候，到哪一个地块调处方图进行按图作业。实际上刚才传输机站网络信息都可以传到集群定位，网络数据自动回传等。

4 精准农业

精准农业在国外有20多年历史，现在各种各样终端、控制、传感已经大量应用。包括变量施肥，基于传感测定而调配；喷头控制，按图作业等，这都是精准作业的典型特征。

在果园里通过喷头传感目标物自动识别，把表探测加上控制方式能够大量节约农药喷洒，大家可以看到国外实验，100%喷洒到对一个具体的个体指标，大量降低喷洒的农药的量，大家可以看实验的视频，传感器探测少不了，目标在什么地方就对什么地方喷射。

变量喷药可以做到喷头组合开端控制，或者区段控制，借助于卫星技术达到既定效果。这种播种化自动技术在国外应用的如火如荼，精度能达到99%，同时支持高速的精准作业，增加力，作业过程中各种参数优化，都可以做到非常完整。

将农业地块网格化，到单个植物个体，能够大大提高识别精度，从而减少物料投入量，提高效率。比如在玉米长成之后，进行精准调控。

另外一个趋势是无人化，从地头作业到返回整个是无人操作，比如基于视觉驾驶到的无人插秧系统、机器人除草等。实际上机器人作业，这还是一个理想，什么时候能够实现，在2045年有可能在田间作业不需要人工干预了，我们设想一下这个场景吧。

国内互联网+农业4个应用：

2010年前后我们大的跨国企业有农业生产网络管理系统出现，预测到2020年自主系统，农业智能机器人，在农业发展中发挥逐步作用。

从物联网或者“互联网+“这个概念来讲，首先是有感知，在农机生产过程中，两大组机作业机具他的参数需要我们用传感器、信息化手段能够自动获取和感知，我们也能发现自能感知一个显著特征，高端农机装备，国际巨头生产的产品，他们从头到脚，关键部件都布满传感器，这也是提高设备可靠性重要因素。

国家农业智能装备工程技术研究中心以及国内其他企业都做了一些工作。

1 农机深松监测

农机深松监测，基于互联网+来进行深松作业补贴监管终端，这个终端刚才讲了基于卫星定位和数据回传的定位通讯技术，整个主机包括接口都是做的三防设计进行有效作业。

后台系统实际上可以简单看到，可以看到机器用户最关心、管理部门最关心怎么作业，作业面积有多少，作业质量怎么样，这个过程在实时监控，随时随地可以了解到，我的范围之内，自己关心的主机状态，主机实时监控的状态，大家可以看到任何一台拖拉机，看到省、市、县、合作社，可以看到作业深度、工作状态等等，可以实时监控。

一个重要功能可以面积核算，进行有效统计，合格面积、不合格面积我们叫做质量分析，作业深度我们自动能生成作业地图，作业地图绿色点代表再作业，还有一些红点和灰点，灰点没有作业，无效转移的时候，红点就是在地里作业但是深度不达标，这个把我们深松作业数据自动图形化显示出来，同时有多少面积达标，多少面积不达标，比例怎么样。数据可以自动导出，支持管理数据化需要。

实际上这些终端我们感觉符合管理，或者生产的需要，我们到目前为止这一类终端在全国100多个县市，一些农场我们安装了7000台，这是2015年秋季大面积安装的场景，这个是在山东，这个是在安徽宿州，我们叫做互联网感知终端，在深松作业基础上回传大量数据，这里应该是2800G数据，基于大数据得到监控面积目前为止是700多万亩，作业时长、这些大量数据可以对广泛农业作业时间利用率，作业效率进行有效分析和处理。

比如说我们发现有的每小时大于40亩，有的每小时小于10亩，基于系统进行大数据分析数据基础，同时对作业效率，不同区域之间，自然分布管理范围，配置不一样平均作业效率也有明显差异。

这是我们同时基于每一台终端回传的坐标点，可以给勾勒出边界，这个界面2015年安徽一个县，也是一个示范县点，这个地方装了300台终端，自动勾勒出作业后的地段，这个为我们下一年有支撑作用，我们管理部门要求三年做一个，能做过程中需要对下一年作业地块进行识别，对下一年提供数据支撑，这个是避免重复作业的重要依据。

同时我们通过终端也能发现，机器作业能够发现重叠遗漏，这里面包括恶意的重漏，这里面机手带着终端，终端可以各种各样的走法，实际上都被终端监测到，数据能够回传，大于70厘米，恶意漏的区域避免重叠和遗漏分析，有效避免方法。同时为了支持技术，查询有效作业我们也开发了APP。

2 工况远程监测

工况远程监测，实际上是一个典型的农机物联网应用东西，前提也是基于传感器获取大量信息，最终目的要给管理部门或者企业核算单，什么样的机器，什么时候作业，在哪个地方作业，燃油消耗是多少，通过系统和表格得到有效体现，包括基于工况数据，田间作业中优化调试提供信息化支撑，也是里面一块设计。

3 整地智能装备

实际上地不平造成杂草分布不均，对作物生长影响比较大，激光平地机能够有效消除这种情况。

这是五年前研发的系统，按照激光控制要求实现精准作业，大家可以看一下这是在我们山西做的一些应用示范的情况，非常好的作业效果。同时我们在三江也做一些尝试，棚内作业做相应的工作，最终形成系统就是这样一个单人操作情况，实际上希望在狭小做到精准作业，达到比较好的平整度，为后面作业提供好的保障。

4 变量播种施肥

播种施肥也是精准作业关注的焦点。不同区域识别量不一样，都是靠处方图能够根据位置进行调控，达到变量效果，这个十年以前研发系统，包括处方图识别，整个控制、测速等等技术组建，得到有效实施，我们在黑龙江进行技术演化和应用，比如说四个精准量施肥机，每一路可以单独的按图或者精准控制，这个图片可以精准调控。

这个是分布在精准施肥机上传感器，后台还有两个维护系统，下田之前怎么作业，并且处方图可以发送到主机终端上，处方图在完成之后可以发送到终端进行按图作业，包括施肥量、施肥控制参数等等，这个是我们在黑龙江进行应用示范的场景，特别是他们高地起伏不平，施肥不均情况还是取得一定的效果。

5 自动导航

自动导航是精准农业推广发展比较快的技术，最开始在黑龙江推广都是进口设备，目前为止国产设计已经批量得到应用，这个之所以推广那么好最直接效果最明显，手动驾驶导致误差积累可达10%以上等都发挥显著作用。

我们在国产中马力拖拉机进行自主研发，包括两种方式。所以这套系统转向自动控制，都需要导航方法来实现田间导向，包括卫星机站，算法都在终端里面，还有转向控制，传感器、液压这一整套形成完整的系统。这个是在新疆维吾尔自治区播棉花的，实际上和国外同类产品对比，不管是量化，还是直观效果都达到比较好的效果，这是田间作业的一些场景效果。

实际上自动导航和棉花播种结合起来进行了量化测算，这个数据还是比较可信的数据，由于控制的比较高，接茬精度可控制在2到3厘米，单台机组一个播种季节支人工费用辛丑支出60%等方面都有比较好的效果。

我们今年批量化应用，在新疆维吾尔自治区生产建设兵团安装的场景，我们安装了将近300套的驾驶，进行棉花作业。这个是安装完试车情况，基本上70、80马力，到120马力播种，这种三个作业环节融合在一台机器上，强调接茬精度，满足后续打药、集材作业的要求。