中科院造農(nóng)機(jī)，致力破解大型農(nóng)機(jī)“卡脖子”難題

　　2021年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)“黑土糧倉(cāng)”先導(dǎo)專項(xiàng)，為黑土地保護(hù)與利用提供系統(tǒng)解決方案，為保障國(guó)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(gè)萬(wàn)畝級(jí)示范區(qū)。在黑土地保護(hù)示范區(qū)，中科院和當(dāng)?shù)匾坏捞剿魑磥?lái)農(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(jī)械配套制約農(nóng)業(yè)發(fā)展問(wèn)題。

　　中國(guó)工程院院士、土壤學(xué)家張佳寶直言，中國(guó)的大型農(nóng)機(jī)主要依賴進(jìn)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(jī)械。大型機(jī)械、智能機(jī)械，是以后農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。”

　　據(jù)中科院科技促進(jìn)發(fā)展局副局長(zhǎng)許航介紹，中國(guó)安全可靠的農(nóng)機(jī)供給不足，被視為是農(nóng)業(yè)關(guān)鍵“卡脖子”問(wèn)題。一方面，免耕播種是保護(hù)黑土地的有效方式，但是免耕播種機(jī)并未廣泛推廣。此外，黑土區(qū)域機(jī)械化程度高，但高端農(nóng)機(jī)市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外占領(lǐng)，價(jià)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(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所牽頭，依托我國(guó)大型國(guó)有農(nóng)墾企業(yè)集團(tuán)——呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)規(guī)?；C(jī)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(hù)與利用模式。

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

　　它們的共同點(diǎn)在于：雖然沒(méi)有駕駛艙，但卻有人工智能的“大腦”。只需一個(gè)平板或者一個(gè)代碼指令，就能在遼闊的農(nóng)田中“各司其職”：巡檢測(cè)土機(jī)器人能代替人工實(shí)現(xiàn)巡田，并現(xiàn)場(chǎng)采集土壤、圖像、視頻等數(shù)據(jù)，分析作物的出苗率、長(zhǎng)勢(shì)等；電動(dòng)智能拖拉機(jī)只要配備適當(dāng)農(nóng)具可進(jìn)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(jī)可以實(shí)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(diǎn)在于真正地實(shí)現(xiàn)了無(wú)人耕作，同時(shí)利用的是清潔能源。”中科院計(jì)算技術(shù)研究所正高級(jí)工程師張玉成說(shuō)。從外形看，沒(méi)有駕駛艙的農(nóng)機(jī)頗具科技感。“不少人說(shuō)這些農(nóng)機(jī)看起來(lái)不像拖拉機(jī)，但誰(shuí)規(guī)定拖拉機(jī)就必須是原來(lái)的樣子呢？”既然“跨界”，那么大膽一點(diǎn)也無(wú)妨。

　　“其實(shí)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(dòng)化技術(shù)等等。”中科院地理資源所博士生湯安琪說(shuō)。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)會(huì)從農(nóng)機(jī)的機(jī)艙中飛出，用來(lái)勘探土壤中的氮素、病蟲害情況，還能測(cè)產(chǎn)和評(píng)估災(zāi)情，然后將數(shù)據(jù)傳回，幫助智能農(nóng)機(jī)做出決策。

　　“我們是一幫搞計(jì)算機(jī)的去做拖拉機(jī)。”張玉成笑稱。他曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)詳細(xì)的測(cè)算：同樣200馬力的農(nóng)機(jī)，用傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)需要兩個(gè)駕駛員“兩班倒”，一天有效時(shí)間也就10個(gè)小時(shí)左右，這種工作強(qiáng)度下，人很容易產(chǎn)生疲勞。

　　但如果把智能農(nóng)機(jī)當(dāng)成一個(gè)電腦就可以編程，對(duì)它下達(dá)指令，中間除了充換電時(shí)間，剩下的時(shí)間都可以持續(xù)作業(yè)。“舉例來(lái)說(shuō)，我們?cè)O(shè)定好程序，為農(nóng)機(jī)規(guī)劃好路徑之后，智能農(nóng)機(jī)可以在半夜三點(diǎn)作業(yè)，不需要人跟，效率就有了一個(gè)飛躍。”張玉成說(shuō)。

　　“目前東北地區(qū)小馬力的農(nóng)機(jī)作業(yè)幅寬窄、土壤反復(fù)被碾壓，導(dǎo)致黑土地變硬。”張玉成說(shuō)，該所研制的“鴻鵠”T300智能農(nóng)機(jī)是面向黑土地定制開發(fā)的大馬力電動(dòng)智能農(nóng)機(jī)。其突破大馬力電驅(qū)技術(shù)，主驅(qū)電機(jī)功率達(dá)到300千瓦(407.88馬力)，通過(guò)大馬力帶動(dòng)更寬幅機(jī)具，減少對(duì)土壤的壓實(shí)作用。

　　同時(shí)，智能農(nóng)機(jī)采用智能技術(shù)，能夠在耕作過(guò)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(jī)集成了50余種傳感信息，能夠針對(duì)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(hù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。東北地區(qū)無(wú)霜期短、作業(yè)時(shí)間緊，通過(guò)智能化提升，減少或替代人力進(jìn)行無(wú)人作業(yè)，可以延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、提高日作業(yè)效率。

　　“智能農(nóng)機(jī)把駕駛艙里的人給‘請(qǐng)’了出去，它就不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)力系統(tǒng)，而是計(jì)算機(jī)、手機(jī)和拖拉機(jī)結(jié)合的綜合體，我認(rèn)為這才是未來(lái)農(nóng)機(jī)的整個(gè)發(fā)展方向。”張玉成說(shuō)。

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