国内外无人化农业发展状况

农业机械化情况2020年第14期

　　编者按：无人化农业将机械化与信息化技术深度融合，以全过程智能化管理、精准化作业为核心，通过大数据指导生产运行，不断提高土水肥种药及人力资源利用效率，是现代农业的一个重要发展方向。农业农村部manbetx账号 化司与manbetx账号 鉴定总站、推广总站围绕无人化农业开展专题调研，形成了《国内外无人化农业发展状况》，现予刊发，供各地参考。

国内外无人化农业发展状况

　　近年来，数字化、自动化、智能化技术在农业领域应用步伐加快，机械化生产与信息化技术深度融合，初步形成了无人化农业概念，引发社会广泛关注。无人化农业系统包括生产信息采集设施、生产作业装备和生产管理平台等三大组成部分，以全过程智能化管理、精准化作业为核心，通过大数据指导生产运行，能够实现节本、高效、精准、绿色，形成类似于无人工厂的农业生产方式，是现代农业的一个重要发展方向。总体上看，发达国家无人化农业研发起步早，在一些领域和环节虽有推广，但应用还不广泛。我国在这方面起步较晚，发展速度较快。

　　一、无人化大田种植：大田种植作业工况条件复杂，实现无人化作业难度较大。北美、西欧具备基础但需求不紧迫，日韩处于萌芽阶段，我国正逐步兴起。

　　北美、西欧、澳洲等地发达国家已经开始应用自动化装备开展农业生产，具备了较为广泛的技术和装备基础，但对发展无人化农业还没有明显需求。美国大中型农场都应用自动导航驾驶系统来实现拖拉机、联合收割机等自动化作业，预计2019年美国manbetx账号 自动导航驾驶系统普及率将达到90%。在产品创新方面，约翰迪尔、凯斯纽荷兰在2016年分别都推出了无人化概念拖拉机及配套农具，这种拖拉机配备全方位感应和探测装置，能够侦测并避开障碍物，具备远程配置、监测及操作功能，在生产平台的管理和调度下可实现全天候无人作业，不过目前并未商业化应用。

　　日本、韩国等生产规模较小的国家和地区，农业生产受劳动力因素制约，刚开始推广应用自动化manbetx正网 ，无人化manbetx账号 装备尚处萌芽阶段。日本主要manbetx账号 企业基于“1个机手、2台机器”设想，推出了带有高精度卫星定位导航功能和遥控功能的自动化manbetx正网 。2018年6月以来，久保田公司先后上市了带有自动驾驶功能的水稻收获机、拖拉机，以减轻机手长时间作业体力负担、提高manbetx账号 作业精度。井关、洋马等企业也在计划上市类似产品，扩大相关技术推广应用规模。

　　我国大田种植自动化manbetx账号 装备在技术创新、制造水平和产品可靠性等方面与发达国家有一定的差距，在装备质量、机具种类、智能化水平上发展升级趋势加快。总体来看，我国manbetx账号 自动导航驾驶系统已经在大田种植中开始规模化推广应用，装配方式由购买后自行加装向出厂前标配发展，受技术成熟度、决策模型精度、机具质量和使用成本等方面制约，我国自动化manbetx账号 正处于单机自动化作业向多机协同智能化作业发展的阶段，无人化manbetx账号 应用逐渐兴起。

　　近两年，我国无人化manbetx账号 创新产品相继面市。“东方红”“欧豹”无人驾驶拖拉机、“谷神”无人驾驶联合收割机已开展试验和作业示范，还实现了收割机与运粮车的主从导航无人驾驶；“丰疆”高速无人驾驶插秧机实现了水田原地掉头对行、秧盘自动提升等功能，已在多地投入水稻插秧生产实践。黑龙江、新疆、江苏、山东等多个粮棉主产省份相继开展了全过程无人化农业生产试验。以新疆生产建设兵团为例，其数字农业试点建设项目已经形成了棉花耕、种、管、收全程数字化生产管理模式，应用manbetx账号 自动驾驶装备和无人化manbetx账号 取得了显著效果，降低了manbetx账号 作业驾驶难度和劳动强度，提升了作业效率，即使是新手驾驶员也能和老机手一样作业又快又好。当地棉花种植全部使用卫星导航自动驾驶技术，在夜间或能见度较差的天气作业也可做到准确对行，整个作业季每台机具较手动驾驶平均多播种1000亩，原先人工驾驶播种10行的地块采用自动驾驶可播种11行，土地利用率可提高0.5%—2.5%，棉花精准施肥能够节肥15%、单产增加5%左右。

　　值得注意的是，在无人化大田种植领域，我国植保无人飞机发展一枝独秀，受到世界关注。近年来，农用无人飞机应用普及较快，可搭载植保、影像获取、播种等多种装置完成不同作业，主要应用在农业航空植保领域。国际上，美国、日本的航空植保技术较为发达。日本应用油动单旋翼机型较早，在作业管理、发动机技术等方面处于国际领先。美国农用飞机以有人驾驶固定翼飞机为主，能够实现高效作业，无人飞机方面研究也比较多，但受安全限制在农业植保中鲜有应用。

　　我国植保无人飞机在装备总量、作业面积上已经发展到全球第**，还在不断发展，飞控技术**领先，但在喷施药装备和专用药剂的研究方面还需加强。目前全国植保无人飞机保有量超过4万台，2019年作业面积达1.3亿亩，大疆、极飞等manbetx注册 的电动多旋翼机型能够精准导航、主动避障、定量施药，已经能够相对稳定、安全开展规模化作业服务。

　　二、无人化设施栽培：主要应用于果菜、花卉育苗管理、水肥一体化、病虫害防治、采收运输、加工包装等环节。欧美日处于**领先水平，我国整体水平不高。

　　欧美日等一些发达国家自动化、智能化生产技术研究与应用方面一直处于**领先水平，已经实现了环境调控自动化、生产过程无人化、分级包装智能化。在设施栽培中农业生产机器人也应用广泛。日本在设施种植的育苗、嫁接、移栽、采摘、植保、施肥等环节有多种农业生产机器人。以色列、荷兰、德国、英国、澳大利亚、瑞士、法国等国家均有针对本国特色农业生产的机器人研发，采摘机器人均有小规模使用。近年来美国、欧盟、日本、韩国等制定国家战略将工业机器人加快应用于农业领域，农业机器人研发速度明显加快。

　　我国设施农业机械化率仅30%左右。与发达国家相比，除环境调控系统外，设施栽培自动化、智能化装备整体水平不高，还存在一定的差距。我国具有自主知识产权的农业机器人大部分还停留在样机阶段，在精度、效率和可靠性方面和国外相比还存在一定的差距。以嫁接机器人为例，国内研发的产品还需要人机协同作业。

　　值得欣喜的是，我国以无土栽培、立体种植、自动化管理为特征的植物工厂研发和产品水平较为先进，已有具备自主知识产权的成套技术设备，并已打入国际市场。比如，上海浦东智能种苗工厂实现了全程智能化生产。智能化栽培物流系统贯穿整个种苗工厂，联结了种苗组培车间、种苗培育车间、种苗抑生控制车间和生产作业车间四个区域，形成种苗自动输送、定点作业的流水线生产模式。与传统集约化种苗基地相比，劳动生产率和单位面积产能分别提高6倍以上。

　　三、无人化设施养殖：主要应用于环境控制、饲喂、挤奶、防疫、废弃物处理等作业环节。发达国家生猪、奶牛、蛋鸡养殖已有规模化应用，我国技术装备研发能力严重滞后。

　　欧美等发达国家设施养殖机械自动化程度不断提高，信息化、智能化技术应用于畜牧养殖各个环节，已建成多种养殖环境自动监控系统平台，形成了适合不同饲养规模和区域特点的生产模式，特别是生猪、奶牛、蛋鸡养殖的少人化生产已有规模化应用。

　　我国相关研究基础薄弱，装备智能化程度不高，核心部件和高端产品依赖进口，但无人化设施养殖发展势头强劲。比如，重庆万州奇昌种猪场是现代化规模种猪场，集成应用自动喂料、自动饮水、自动清粪、自动环境控制技术，由管理系统统一控制。猪场无臭味、无污水排放，猪粪尿完全有机肥发酵后用于果园生产。种猪场常年存栏600头母猪，年出栏1.5万头断奶仔猪，除了接生和照顾哺乳期小猪外，仅需6人即可保障日常正常运行。又比如，山东民和牧业股份的少人化肉鸡智能养殖场采用自动化笼养设备，包括自动化饮水系统、行车喂料系统、带式清粪系统、自动化肉鸡收集与输送系统、舍内环境控制系统以及场内智能化管理平台，日常管理仅需30人即可饲养肉鸡近70万只，有效提升了防疫水平、肉鸡品质和养殖效率。

　　从发展趋势看，无人化农业将主要应用在规模化种植、设施栽培、设施养殖领域，解决水田植保、育苗嫁接、病死畜禽处理等作业环境差、劳动强度大、精准度要求高、安全风险防范难的有关问题，市场需求潜力很大。近年来，信息化、智能化技术和产业发展步伐加快，一些产品应用成本下降90%，使无人化农业技术在生产中应用成为可能。

　　目前，我国无人化农业发展虽然具备了一定基础，但大部分还处于探索阶段，技术成熟度和经济性仍有许多欠缺，距离实现完全的无人化农业还需要经历一个长期演进过程。各地在贯彻《国务院关于加快推进农业机械化和manbetx账号 装备产业转型升级的指导意见》(国发〔2018〕42号)过程中，要对无人化农业技术与装备研发应用予以高度关注，在政策、科技、项目、标准等方面积极谋划，深入推进机械化、信息化融合，促进农业机械化高质量发展，努力为农业现代化提供新动能。

　　(执笔人：王国占侯方安车宇)