中科院造農(nóng)機，致力破解大型農(nóng)機“卡脖子”難題

　　2021年，中國科學院啟動“黑土糧倉”先導專項，為黑土地保護與利用提供系統(tǒng)解決方案，為保障國家糧食安全和生態(tài)安全提供科技支撐。

　　截至目前，中科院聯(lián)合黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古三省一區(qū)已共同打造了7個萬畝級示范區(qū)。在黑土地保護示范區(qū)，中科院和當?shù)匾坏捞剿魑磥磙r(nóng)業(yè)的方向。

　　在探索沿江村的模式中，出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機械配套制約農(nóng)業(yè)發(fā)展問題。

　　中國工程院院士、土壤學家張佳寶直言，中國的大型農(nóng)機主要依賴進口。“大家現(xiàn)在都是在做一些小玩意兒，東北一定要有大型機械。大型機械、智能機械，是以后農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。”

　　據(jù)中科院科技促進發(fā)展局副局長許航介紹，中國安全可靠的農(nóng)機供給不足，被視為是農(nóng)業(yè)關(guān)鍵“卡脖子”問題。一方面，免耕播種是保護黑土地的有效方式，但是免耕播種機并未廣泛推廣。此外，黑土區(qū)域機械化程度高，但高端農(nóng)機市場長期被國外占領(lǐng)，價格高，且存在信息安全隱患。

　　為了用好養(yǎng)好黑土地，大河灣示范區(qū)由中國科學院計算技術(shù)研究所牽頭，依托我國大型國有農(nóng)墾企業(yè)集團——呼倫貝爾農(nóng)墾集團規(guī)?；?、機械化種植的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，打造一種智能化的黑土地保護與利用模式。

　　在大河灣示范區(qū)，“T300(400馬力)智能電動農(nóng)機”及小巧靈活的巡檢測土機器人相繼出現(xiàn)。

　　它們的共同點在于：雖然沒有駕駛艙，但卻有人工智能的“大腦”。只需一個平板或者一個代碼指令，就能在遼闊的農(nóng)田中“各司其職”：巡檢測土機器人能代替人工實現(xiàn)巡田，并現(xiàn)場采集土壤、圖像、視頻等數(shù)據(jù)，分析作物的出苗率、長勢等；電動智能拖拉機只要配備適當農(nóng)具可進行耕、耙、播，自主路徑規(guī)劃、路徑跟蹤、自主作業(yè)；定制化的多功能免耕播種機可以實現(xiàn)開溝、分層施肥，種肥同播、覆土、鎮(zhèn)壓一次完成。

　　“我們最大的優(yōu)點在于真正地實現(xiàn)了無人耕作，同時利用的是清潔能源。”中科院計算技術(shù)研究所正高級工程師張玉成說。從外形看，沒有駕駛艙的農(nóng)機頗具科技感。“不少人說這些農(nóng)機看起來不像拖拉機，但誰規(guī)定拖拉機就必須是原來的樣子呢？”既然“跨界”，那么大膽一點也無妨。

　　“其實我們做的并不是大家傳統(tǒng)印象中農(nóng)業(yè)里育種施肥的工作，更多偏向于算法、自動化技術(shù)等等。”中科院地理資源所博士生湯安琪說。在實際應用中，無人機會從農(nóng)機的機艙中飛出，用來勘探土壤中的氮素、病蟲害情況，還能測產(chǎn)和評估災情，然后將數(shù)據(jù)傳回，幫助智能農(nóng)機做出決策。

　　“我們是一幫搞計算機的去做拖拉機。”張玉成笑稱。他曾經(jīng)做過一個詳細的測算：同樣200馬力的農(nóng)機，用傳統(tǒng)農(nóng)機需要兩個駕駛員“兩班倒”，一天有效時間也就10個小時左右，這種工作強度下，人很容易產(chǎn)生疲勞。

　　但如果把智能農(nóng)機當成一個電腦就可以編程，對它下達指令，中間除了充換電時間，剩下的時間都可以持續(xù)作業(yè)。“舉例來說，我們設(shè)定好程序，為農(nóng)機規(guī)劃好路徑之后，智能農(nóng)機可以在半夜三點作業(yè)，不需要人跟，效率就有了一個飛躍。”張玉成說。

　　“目前東北地區(qū)小馬力的農(nóng)機作業(yè)幅寬窄、土壤反復被碾壓，導致黑土地變硬。”張玉成說，該所研制的“鴻鵠”T300智能農(nóng)機是面向黑土地定制開發(fā)的大馬力電動智能農(nóng)機。其突破大馬力電驅(qū)技術(shù)，主驅(qū)電機功率達到300千瓦(407.88馬力)，通過大馬力帶動更寬幅機具，減少對土壤的壓實作用。

　　同時，智能農(nóng)機采用智能技術(shù)，能夠在耕作過程中完成土壤、作物、農(nóng)藝的數(shù)據(jù)采集，從而讓人更了解黑土地變薄、變瘦、變硬的情況。

　　張玉成介紹稱，智能農(nóng)機集成了50余種傳感信息，能夠針對黑土地開展土壤、作物等作業(yè)環(huán)境和本體狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，使之成為黑土地上的數(shù)據(jù)“爬蟲”，為黑土地保護提供準確的數(shù)據(jù)。東北地區(qū)無霜期短、作業(yè)時間緊，通過智能化提升，減少或替代人力進行無人作業(yè)，可以延長作業(yè)時長、提高日作業(yè)效率。

　　“智能農(nóng)機把駕駛艙里的人給‘請’了出去，它就不再是一個簡單的動力系統(tǒng)，而是計算機、手機和拖拉機結(jié)合的綜合體，我認為這才是未來農(nóng)機的整個發(fā)展方向。”張玉成說。

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