我国智能农机从河洛大地出发

杨秋意 刘健

2018年9月25日，习近平总书记在北大荒建三江国家农业科技园区考察时指出：中国现代化离不开农业现代化，农业现代化关键在科技、在人才。要把发展农业科技放在更加突出的位置，大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀。

我国的地形地貌总体复杂，可耕种土地占国土面积比例较小。其中山地、高原、丘陵占全国土地总面积的69%，平原和盆地占31%，对应我国丘陵山区县级行政区占全国的三分之二，丘陵山区耕地面积约占全国耕地总面积的63.2%。河南省山地丘陵面积7.4万平公里，占全省总面积的44.3%;平原盆地9.3万平方公里，占总面积的55.7%。如何大力开发丘陵地区的耕种并收到增产丰收效果，一直困扰着人们。

如今，因为智能农业机械装备的出现，洛阳市定鼎农业科技有限公司董事长李志平不再为流转土地雇工难见效差而发愁了，他的万亩丘陵农耕示范基地正在做“宜机化”改造，由中国科学院计算技术研究所洛阳分所探索的新一代无人化农业生产模式将这里作为试点，未来的目标是将该模式复制到全国，让难种难收的丘陵农耕成为解决国家粮食安全的主要途径之一。

抢抓机遇，洛阳农机再出发

农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，是实施乡村振兴战略的重要支撑。在洛阳市伊滨区两座新颖别致的现代建筑里，由中国一拖、中科院计算所洛阳分所等单位联合发起成立的国家农机装备创新中心的工作人员正在地下车库里给名为“超级拖拉机I号”的新一代拖拉机更换电池，这是我国自主创新研发的真正意义上的第三代农机。

据了解，国家农机装备创新中心以“洛阳智能农业装备研究院有限公司+国家智能农机装备产业技术创新战略联盟”的组织模式实施，旨在实现农机装备及其智制技术的提升与产业孵化，建立应用基础研究和工程化、产业化连接的桥梁，形成人才聚集、资金投入、科研开发、成果孵化、产业反哺科研的良性创新创业生态，推进我国农机装备产业链完整协同发展。

中心围绕农机装备领域的重大需求，构建新一代农机装备创新体系，开展具有信息获取、智能决策和精准作业能力的高端农机产品及其制造技术的研究与产业孵化，解决关键材料、核心制造工艺与薄弱环节农机装备供给问题，力争打造农机领域原创科技的策源中心，行业技术进步的促进中心，并最终建设为国际一流的农机装备创新平台。

建设国家农机装备创新中心是“制造强国”战略的具体举措，国家级制造业创新中心位居《中国制造2025》五大工程之首。到2020年，我国将围绕《中国制造2025》重点领域重点形成15家左右制造业创新中心。河南省依托农机装备的产业基础和中国科学院及清华大学等科技创新力量的帮助，成功建成农业机械装备领域的国家级制造业创新中心，将承担解决农机领域低端产品产能过剩、高端产品原始创新能力不足、关键零部件依赖进口的问题。

农机领域的创新发展也是国际科技竞争的结果，2016年以来，世界农机强国均开始布局以智能化为主要特征的第三代农机技术体系。国际竞争及我国复杂的地形地势决定了不能再靠简单引进推动我国农机产业发展，必须因地制宜构建自主可控的农机创新体系，充分利用国家战略契机，实现农机制造技术和装备水平提升。

作为农业大省和农机装备产业集群地，河南省将农业装备列为争创国家制造业创新中心最具优势的领域。作为我国传统的工业基地，全国有一半以上的农机创新平台在洛阳，加上有以中国一拖为代表的農机龙头企业支撑洛阳成为与山东潍坊、江苏常州并列的三大农机产业聚集区，洛阳创建“国家智能农机制造业创新中心”具有先天优势。

回顾我国农机产业发展历程，洛阳从我国第一代引进苏联的履带式农机体系和第二代意大利中大马力轮式农机体系，一直承担着我国农机产业创新发展的重任。但是河南洛阳的农机产业技术源头地位与其产业地位并不对称，排名全国第一的山东农机板块产业规模2015年就超过了1000亿元，而河南只能屈居第二。从全球范围看，洛阳抢抓机遇，聚集人才和技术，将第三代农机创新体系的建设落地洛阳，未来在推动农机产业高质量发展征程中必将大有作为，并争取实现技术创新与产业发展的双赢。

不辱使命，自主创新出手不凡

2017年12月，河南省智能农机创新中心成为全国第一家获得认定的面向农机行业的省级制造业创新中心和河南省首个制造业创新中心，产生了新能源动力拖拉机、农机控制芯片、农机大数据平台等一批科技创新成果。2018年6月，被批准为国家农机装备创新中心。

目前，国家农机装备创新中心这一平台已经聚集了多家中国科学院内农机相关技术研究单位、7所高校和30余家企业，形成上中下游合作创新的科学布局。这种创新模式目前成效初显。在我国农机芯片和操作系统等核心器件完全依赖进口产品的大背景下，2018年，中心联合中科院相关单位研发出国内首款智能农机定制芯片——“神农I号”芯片，以及筹备研发被喻为拖拉机“安卓系统”的操作系统。在信息技术驱动的第三代农机创新体系中，需要未雨绸缪，不能再在核心器件上被卡了脖子。

依托自主核心器件研制的第三代智能农机“超级拖拉机I号”，能够在耕地、平地、覆膜、播种等作业过程中实现全程的自动作业，通过卫星定位导航，拖拉机可按预设路径自动巡航、匀速前进、精准播种。不仅可节省人力、提高效率，还能改变粗放的播种方式，覆膜、播种横平竖直，作业偏差小，提高了土地、种子、化肥的利用率。

“超级拖拉机I号”背后的另一个核心基础支撑是国家智能农机装备产业技术创新战略联盟单位——洛阳中科晶上智能装备有限公司研发的国内智能农机领域数据量最大的“智能农机大数据平台”，通过传感器采集包含农机状态参数的各种农艺数据，经过大数据分析指导农业生产。在正在实施的万亩级农机示范基地，三四个人指挥将近20台智能农机，就能完成全部的耕地、播种、洒水、打药等作业。设定好时间和路线，它们甚至可以半夜“加班”，24小时无休。

围绕智慧农耕的技术还包括：机电控制器实现对温室的阳光、风速、温度等控制，通过边缘计算与控制技术实现远程的智能调节与控制。

叶绿素仪作为作物生长过程中的检测仪器，与机器人结合可成为对作物生长过程中的采样仪器，实现水肥控制。

三要素气象站针对室内的风速、温度、空气等进行实时监测，为作物生长提供稳定温度和湿度的环境。

水肥一体机通过水肥监测传感集成与远端流量传感器集成，实现对远端的植物定量施肥和浇水。

病虫害识别在巡检设备中集中远端自动识别系统，实现对各种病虫害的自动识别与专家诊断。

虫情测报系统实时监测温室内虫情分布和衍生情况，及时提醒对应的扑杀措施和抑制方法，实现生态系统构建。

这种精准的预测与分析，不但节省了农药，还使土壤的农药残留得以下降，农产品质量安全从源头得到了保障。

智能服务，走向农机工业高端

“同传统农机相比，智能农机完成了农机从传统制造业向智能服务型制造的转变。”中科院计算所高级工程师、洛阳中科晶上智能装备科技有限公司总经理张玉成说，这将是中国农机工业走向高端的起点。

张玉成说，在农机领域我国自主创新投入少、差距大，重要产品和工艺技术几乎全部依靠引进，产业利润极低，过去的一代二代全部依靠引进，核心技术长期处于跟进阶段。但在第三代农机研发方面，美国也是2016年才起步，和我们站在了同样的起跑线上，建设第三代农机创新体系，是实现我国农机装备自主发展的重大战略机遇。

第三代农机，技术体系上包括无人驾驶、高精度定位、大功率电机控制、路径规划技术、电子控制芯片、大数据分析系统等。由于技术门槛较高，即使是放眼全球，市场进入者也是屈指可数。

作为国内首款无驾驶室的纯电动拖拉机，“超级拖拉机I号”由“大脑”——无人驾驶系统、智能控制系统，“心脏”——动力锂电池系统、中置电机及驱动系统，“耳朵”——智能网联系统等组成。整机重量达1.6吨，现阶段可实现4小时一次换电的满负荷工作。

李志平在过去的5年里，每年转租1万亩土地，高昂的租金与雇工及农药化肥费用，一年下来使他不赚反赔。如今智能农机的出现，使他重新燃起希望，将数字与现实并行的虚拟指挥空间建到离他生产基地10公里处，远程监控，就可使机器在田野里进行无人化耕作。随着人口老龄化加剧和农业人口减少，我国农业生产必将经历“农机换农民”的过程。

“我们的目标是聚焦发展高端智能农机，在农业机械化的基础上，直接进入智能农机驱动的农业生产新时代，服务国家乡村振兴战略。”张玉成说，未来10年，这个拥有高科技，怀揣振兴农机产业梦的创新团队将在智慧农耕示范基地技术成熟的基础上，瞄准建设丘陵地貌的国家农业高新技术产业示范区建设目标，面向全国建设和服务不少于1000个万亩级丘陵智慧农耕示范基地，用第三代农机为我国的粮食安全作出贡献。

同样，随着我国“一带一路”倡议向纵深发展，该模式还将在“一带一路”的64个国家，超过40亿人口的廣阔市场，复制洛阳的丘陵地貌智慧农耕示范，带领沿途国家推进农业机械化，实现智能化的农业生产新模式，践行习近平总书记提出来的建设“人类命运共同体”的伟大构想。