久保田智能农业系统（KSAS）引领农业技术新潮流

（1.山东理工大学；2.山东省旱作农业机械及信息化重点实验室）

图1 久保田智能农业系统（KSAS）

KSAS是久保田公司推出的一种新型人工智能农业系统，如图1，通过KSAS系统中的农机联动和信息通用技术，实现可视化的农机作业，利用各种信息系统以及外部数据，分析收集的大数据，制定最佳农业计划。其目标是实现高效农业，生产高品质农产品，强化农业发展经营基础，提供迅速对应的服务体制。

1 久保田智能农业系统概况

久保田智能农业系统（KSAS）是利用智能农业机械装备和ICT农业服务支援系统，实现超省力和高产量生产的新农业。系统通过利用最先进的农业机械和数据检索及运营系统，控制农业机械装备高精度和高效率的工作，解决农业发展面临的劳动力短缺、成本降低、生产技术传统和规模化等问题。目前，久保田正在努力推进智能农业的发展，其主轴是“开发智能农机装备”和“通过数据实现精准农业”。

1.1 智能农机服务

农业机械自动化技术是农业走向现代化，进而实现农业可持续发展的基础和途径。日本作为农业自动化和无人驾驶领域的领头羊，久保田公司于2016年首次推出具有内置直行保持功能的水稻插秧机和支持自动转向的大马力拖拉机，以提高其实际应用的准确性。近年来，随着农业机器人的引入，2018年，在拖拉机、水稻插秧机和耕整地机械三类设备上，久保田公司将配备GPS的农业设备商业化，将农业装备的自动化、智能化程度推向了新的高度。

通过信息通信与拖拉机的联动控制实现农业优化的内置，可以执行各种任务，如耕作、施肥、施药、割草和运输收获，如图2。同时利用互联网上的地图信息，轻松的进行田间管理和工作记录，以进一步提高工作效率。

图2 KSAS 农机

如图3所示，实现农机的完全无人化分为以下三个阶段：一，在农业机械引入GPS自动驾驶系统等，实现农业机械在人搭乘下的自动操作，以提高农业机械的操作性能减轻驾驶员负担；二，实现农业机械在有人监视下的自动化和无人化操作，实现自动控制行驶，自动完成作业等；三，通过远程监控，了解机器的位置和操作信息，在农场实现无人值守的作业，实现完全无人化。

图3 推进智能农机发展阶段

作为本项技术的推广普及，目前仍需进一步的研究与开发，包括采用汽车制造商使用3D动态地图技术，以及需要进一步优化安全系统。为了进一步提高自动驾驶和无人驾驶农机的运行效率，久保田推进的智能农业系统用于管理和操作多个农业机器，创建最佳行驶路线，并收集、监控和使用自动农业设备的信息。

1.2 数据精准化服务

KSAS是一种由云组成的农业支持服务系统，将久保田的拖拉机、水稻插秧机等农机与ICT技术相结合，通过智能手机、PC等终端采集和使用与兼容农业设备合作的数据，实现农业管理的可视化，提高工作效率，降低施肥、施药等成本，生产安全可靠的粮食。为了推进精密农业，KSAS将朝以下三方面继续研究和开发：

（1）机械化集成系统与数据协作的扩展。除了在拖拉机、水稻插秧机和联合收割机推广应用外，还推出兼容KSAS的干燥制备系统，通过平板或智能手机远程检测干燥机的情况，将收获和干燥制备工作连接在一起，根据在收获时测量的蛋白质、水分、产量情况，通过蛋白质和水分进行分类干燥。此外，还与农药喷洒无人机结合，在水稻种植、田间和蔬菜生产方面也取得重大进展。

（2）助力精准农业。通过利用分层地图，将采集的收获和生长信息以及外部天气信息等大数据叠加在地图信息上，实现可变施肥、施药、生长预测、病虫害预测等。

（3）利用人工智能构建先进的农业支持系统。利用各种信息系统以及外部数据合作，分析收集的大数据，通过AI进行大数据处理，制定最佳农业种植计划，包括种植、施肥、施药、水管理、成本等计划，如图4。

图4 大数据处理

2 久保田智能农业系统功能介绍

2.1 农场管理

运用智能化农场管理服务系统，通过智能手机查看农场电子地图，如图5，通过自动计算农场的面积，对不同的作物品种农田编码，形成透明化的管理体系，记录下相关数据信息。通过智能手机、PC等终端采集和使用与兼容农业设备合作的数据，实现农业管理的可见化，提高工作效率，使用KSAS管理农场和工作内容，同时可以管理所有者信息和合同信息等。

2.2 工作记录

图5 农场管理

使用智能手机或电脑轻松查看工作记录。可以通过智能手机从地图上选择种植计划田地，使用直接通信单元设备，可自动创建日志。如图6，可以从日历和地图上查找过去的作业信息，同时作物的生长情况也按时间顺序保存并记录，可以实时检查工作内容、使用农药、肥料和机器等信息，提高农场工作的智能化管理。

图6 作业信息记录

2.3 工作进度

如图7所示，通过工作室内的监视器，实时监测农场作业工作进展，同时可以共享进度信息，可以解决田地作业疏漏等问题。根据地图上田地的颜色情况可知作业进度，同时可以自动计算进度，预估工作结束时间，制定合适的工作计划。

图7 工作进度监控

2.4 生产计划

在KSAS中，可以模拟种植材料成本。如图8，从电子地图上选择计划种植田地，通过自动计算种植田地的面积，自动规划农场中的需要的农药和肥料量，最后自动计算出需要的产品数以及需要的物料成本总和。

2.5 食味与产量检测

KSAS系统大部分可以在收获机中安装食味和产量传感器，利用蛋白质越高食味感越低的原理，KSAS感应系统可以在农作物收割过程中实时或收割完成后便知晓蛋白质、水分及产量情况，如图9、10所示。将采集的信息自动发送至KSAS，通过采集的数据分析，可以对下一年施肥计划和水管理进行调整，进行肥田的单独管理，实现作物高产量、高品质。

2.6 收获与干燥制备

如图11所示，KSAS将收获和干燥制备工作连接在一起，在收获的同时测量蛋白质、水分、产量情况，根据蛋白质和水分含量进行分类干燥，通过平板电脑或智能手机远程检查干燥机的状态（操作状态、结束时间、水分值）和颜色分选机的状态（设置值和检测率），实现收割、干燥作业的可见化，通过分类干燥提高质量和实现高利润。

图9 食味与产量监视器

图10 信息数据分布图

图11 干燥制备系统

3 前景展望

KSAS已经实现了自动、高精度作业的"自动驾驶拖拉机"、具有直行保持功能的"水稻插秧机"、在收获的同时测量和收集田地稻米蛋白质、水分和产量数据的"复合收割机"等农机。此外，KSAS通过收集和利用与相应农业机器合作的数据，实现农业管理的可见化，提高生产效率和作物质量。

今后，日本将加大在KSAS中引入人工智能来支持业务规划的功能，并研究和开发目前尚未投入实际应用的领域，比如农机的完全无人驾驶。同时将利用大数据（如天气信息）进行生长预测，将各种信息系统（如会计和销售）与金融机构的外部数据集成，通过 AI 处理实现利润最大化，从而提供先进的农业管理解决方案，并进一步发展更加完善的管理系统，向世界各国推进智能农业，促进未来农业的可持续发展。