黑龙江无人农场管理平台研究

北大荒农垦集团有限公司

□ 王华 杨世志

统计数据显示，2030年全球人口预计将突破85 亿，保障全球粮食供给，已成为国际社会面临的挑战。黑龙江省的多个科研院所都在尝试搭建无人农场，基于测土配方科学施肥方法，改善农田有机质含量；整合中国移动OneNET 物联网平台，利用物联网、NB—IOT通信技术等采集种植环境数据；通过大数据分析，对种植环境、水肥进行智能控制，精细化管理种植过程，提高农作物品质及农业生产效率。

一、农业生产现状

1.耕地条件差

据《土壤学报》2017年数据，中国农田耕层土壤有机质1%—2%约占四成，2%—3%约占27%，达到4%少得可怜,大约占8%不到。耕地资源关系粮食安全，是人类生存和全球可持续发展的前提和基础。中国情况更不占优势，可耕地资源不足、后备有限、状况堪忧。

2.环境监测难

农业环境监测为农业环境管理提供科学依据和技术标准，为政府环境管理决策提供技术支持。现阶段，农业生产过程缺乏科学数据监测，浇水施肥靠经验，光照、温湿度看天气，土壤、气象难调节，作业数据不精确，其结果是导致作物质量、产量不可预估。

3.农机化高质量水平低

农机化正在向全程全面推进，智能化管理提上日程。存在的问题是，作业质量需要人工核验、作业类型无标准匹配、作业相关数据无法自动统计等问题。由于农业小规模经营抑制了农机化发展，反过来又影响着农业经营规模进一步扩大。其结果将共同导致农业效率较低和农产品成本较高。

综上所述，需要加快农业前沿技术和创新模式的推广应用，优化梳理农业生产领域中各个环节，全流程推进“无人农场”落地，利用卫星遥感、物联网、大数据及云计算等技术，大幅度降低耕、种、管、收、销等环节人工成本投入，从粗放的种植管理模式转向高效益的现代农业发展道路。

二、解决方案

基于测土配方施肥，整合中国移动OneNET 物联网平台，开发自助研发的农场管理平台，将黑龙江无人农场打造为一个精准化种植、智能决策、可视化管理和智能化操控样板，以可复制、易推广为目标，构建循环生态无人农场新模式，计划将人均管理面积从200 亩提高到1000 亩。

1.测土配方施肥

在传统农业生产中，农户们常会盲目施肥，由于肥料分配不平衡，土壤养分也得不到正确偿还，造成肥料浪费。通过测土配方施肥，检测土壤/肥料中的铵态氮、速效磷、有效钾、有机质含量、pH、盐分等，实现测土配方施肥专业化、系统化、信息化、数据化，为后续施肥提供了可靠依据，减少肥料损失，降低农业成本，保护环境，减少污染，提高作物吸收率。

2.OneNET 物联网平台

中移物联网OneNET 行业开发平台，作为一站式行业开发和服务的综合性平台，一方面，提供了丰富的行业物联模型，设备上云屏蔽协议开发，快速定义设备接入；另一方面，提供了轻便的项目集成环境，为跨用户、跨产品的设备联动和应用开发降低了难度。

3.智慧农场管理平台

耕云智能农服管理平台，是以地块为中心的作业周期全过程监控管理服务平台。利用互联网+、传感器、云计算等技术，实现农场对地块、农机具、农资、农事等生产管理为一体的多功能智慧农场管理。其特点如下：一是帮助农场对作物种植、农事作业进行作业标准监控，提高产量；二是帮助农场减少冗余管理，提高管理水平和效率，降低管理成本。

三、建设内容

1.测土配方施肥

测土配方施肥以土壤测试和肥料田间实验为基础，根据作物需要规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理使用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及微量元素的适宜比例和用量，以及相应的施用技术。

（1）确定目标产量：根据当年种植情况及耕地的土壤肥力高地情况确定产量。另外，也可以根据地块前三年平均产量，再提高10%—15%作为的目标产量。

（2）计算土壤养分供应量：测定土壤中含有多少速效养分，然后计算出1 亩地中含有多少养分。由于土壤多种因素影响土壤养分的有效性，土壤中所有有效养分并不能全部被吸收利用，需要乘上一个土壤养分校正系数。

（3）确定施肥量：有了全生育期所需要的养分量、土壤养分供应量和肥料利用率，就可以直接计算施肥量；再把纯养分量转换成肥料的实物量，就可以用来指导施肥。

2.农业物联网

配合硬件系统配套建设，通过OneNET 物联网平台低功耗终端，实时监测农业生产要素，通过大数据分析生长状况并对异常信息进行预警提示、并提出解决方案，产量提高20%以上、降低发病率。

（1）物联网杀虫灯：通过物理方法诱杀农田里的害虫，间接降低农药使用量和种植成本，减少农产品、土壤和水源污染。

（2）土壤重金属检测仪：可快速分析钾、钙、钛、钒、铬、等34 种标准元素，为土壤重金属长期连续监测提供可能。

（3）土壤养分速测仪：用于检测土壤/肥料中的铵态氮、速效磷、有效钾、有机质含量、pH、盐分等。为实现测土配方施肥专业化、系统化、信息化、数据化提供了途径。

（4）土壤取样工具箱：用于试验土样的采集，有助于提高取样效率。

（5）土壤紧实度测定仪：用于野外测量土壤的紧实度，用以指导农事生产。

3.智慧农场管理平台

平台通过RTK GIS 信息采集终端，采集农场每个地块的矢量边界，精确定位每个地块的地理位置、面积等，为农场农田建立数字地块数据库；结合农机智能终端，将农田及农业生产数字化；通过数据分析来合理配置生产要素资源，优化土地种植结构、农作物植保决策，降低灾害损耗；将农场日常生产记录自动化、标准化、数字化，使土地、农用物资利用率最大化，减少化肥农药的使用，降低农作物生产成本，提高农产品产量和质量，提升市场竞争力，从而整体上提高农业生产效率，有效监测土地资源生态环境，防止被破坏。

农场在平台上定制了基于生长过程的农时计划，自动跟踪生产任务计划执行情况并及时指挥调度。平台基于GA 的农机调度算法，根据农场作业规划、农机状态实现农机智能调度，提高农机利用率。通过在农机和农具上安装农业传感器，实时监测播种、施肥等作业情况，如播种量、喷药量等，以及产量预估。

四、结束语

无人农场是建设现代农业的标志，代表了未来智慧农业方向。智慧农业一定要基于“将农民从辛苦劳作中解放出来，用智能化促进农业生产提质增效和降低成本”的发展目标，解决未来农田谁来种的问题。