2017-09-05
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“這是最好的時(shí)代，也是最壞的時(shí)代”，今天我國的農機行業(yè)，也進(jìn)入了一個(gè)矛盾發(fā)展的階段。一方面，在國家一系列強農惠農富農政策推動(dòng)和農業(yè)發(fā)展需求拉動(dòng)下，我國農機產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平快速提升；另一方面，農機工業(yè)進(jìn)入深度調整期，農機產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)缺失、農機農藝融合不足、產(chǎn)業(yè)集中度低、國際競爭力弱等問(wèn)題突出，創(chuàng )新驅動(dòng)和轉型升級需求迫切。8月23—24日，在2017中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )第314次青年科學(xué)家“互聯(lián)網(wǎng)+未來(lái)農業(yè)裝備”論壇上，一群行業(yè)精英青梅煮酒，論道當農機遇到“互聯(lián)網(wǎng)+”，探討農機行業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”大潮中的何去何從。
關(guān)于未來(lái)農業(yè)與智能農機裝備
中國農機院科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展部研究員呂黃珍：
目前，我國農業(yè)發(fā)展面臨沒(méi)人和沒(méi)利兩大難題。截至2015年，我國農村人口為6.06億，比2010年減少6500萬(wàn)人，年均減少1300萬(wàn)人，農村人口比例由50.05%下降到44.12%。
2015年，我國糧食總產(chǎn)6.21億噸，進(jìn)口1.25億噸，進(jìn)口占總產(chǎn)量的20.1%，同比增加24.2%，糧食進(jìn)口總量比2010年翻了一倍多；大米、小麥、玉米等主糧價(jià)格均超過(guò)國際市場(chǎng)價(jià)格的50%，糧棉油糖等大宗農產(chǎn)品進(jìn)口到岸價(jià)每噸比國內低1000元，例如，大豆每噸收購價(jià)4100元左右，阿根廷大豆在中國分銷(xiāo)價(jià)3100元。按年人均糧食450千克計算，如果2020年我國人口達到16億，則需糧食總量為7.2億噸，但目前我們還缺口1億噸左右。
因此，未來(lái)農業(yè)要討論和解決的是由誰(shuí)來(lái)種地、怎樣種地，農機行業(yè)怎么樣和怎么辦的問(wèn)題。
現代農業(yè)的根本出路在于機械化。當前，中國已經(jīng)成為世界第一農機制造和使用大國。在經(jīng)過(guò)十年黃金發(fā)展期后，中國農機工業(yè)總產(chǎn)值年均增幅在2014、2015、2016年分別為8.55%、7.4%和5.8%，進(jìn)入了深度調整期。2017年1－4月，2396家以上農機企業(yè)中有270家出現虧損，行業(yè)固定資產(chǎn)計劃投資額同比下降11.04%，拖拉機、收獲機、飼料機械產(chǎn)量不同程度下滑、農機產(chǎn)品結構出現標志性變化，產(chǎn)銷(xiāo)兩不旺。
目前，我國農機發(fā)展存在幾個(gè)問(wèn)題：一是機械化發(fā)展不平衡，綜合生產(chǎn)效率低，機械化主要集中在糧食作物及其耕種收環(huán)節，而林果、經(jīng)濟作物、養殖、丘陵山地等關(guān)鍵設備缺失；二是重田間、輕產(chǎn)后，產(chǎn)后損失嚴重，增產(chǎn)不增收，配套體系不完善；三是信息化、智能化等高端農機領(lǐng)域競爭力不足，規模農場(chǎng)使用的高端農機裝備大量依賴(lài)進(jìn)口。
我國的農機發(fā)展必須符合實(shí)際需要，具有強適性、高效率、高質(zhì)量、經(jīng)濟性等特點(diǎn)，由產(chǎn)中向產(chǎn)前和產(chǎn)后延伸，由主要糧食作物向優(yōu)勢經(jīng)濟作物發(fā)展，由種植業(yè)向養殖與加工業(yè)拓展，由關(guān)鍵環(huán)節裝備向全程裝備配套，由農業(yè)應用向全面裝備農業(yè)和農村發(fā)展，促進(jìn)增產(chǎn)增效、資源節約與環(huán)境友好。
關(guān)于未來(lái)新型智慧農業(yè)
北京新型智慧農業(yè)研究院院長(cháng)陳袁華：
當前，我國農業(yè)發(fā)展產(chǎn)生標準化、系統化、工場(chǎng)化的生產(chǎn)需求，這就為智慧農業(yè)帶來(lái)前所未有的增長(cháng)機遇。
據測算，從2017年到2010年，我國所有智慧農業(yè)技術(shù)體系集成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層級將會(huì )有至少20%的年均復合增長(cháng)率。從消費者角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值，在于其最好的兩層級數，即服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)分析及應用。預計到2020年，兩者將占物聯(lián)網(wǎng)整體增長(cháng)的60%，剩下的各層技術(shù)——身份識別與安全、物聯(lián)網(wǎng)骨干（云和平臺）、通信和物聯(lián)技術(shù)則是助力因素，增長(cháng)潛力較低。
到2020年末，行業(yè)企業(yè)將會(huì )在物聯(lián)網(wǎng)上花費近2500億歐元，他們需要知道哪些智慧農業(yè)體系集成物聯(lián)網(wǎng)應用將會(huì )產(chǎn)生最大的價(jià)值。想要做出正確決定，就要知道如何用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)應對具體的商業(yè)挑戰，識別出未來(lái)智慧農業(yè)體系中一系列物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景。
企業(yè)在設備失靈或出現故障的時(shí)候，不可避免地要遭受時(shí)間和金錢(qián)的損失。很多企業(yè)就算沒(méi)有任何維護的需要，每年也都為了遵守固定的維護時(shí)間而花費資金，同時(shí)其設備供應商也會(huì )進(jìn)行常規的電話(huà)回訪(fǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以預測和檢測出設備何時(shí)需要維護，減少或消除計劃外的停機時(shí)間，延長(cháng)維護周期并減少成本。
聯(lián)網(wǎng)工廠(chǎng)和生產(chǎn)基地可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)監測和優(yōu)化，自動(dòng)進(jìn)行調整來(lái)提升質(zhì)量和效率、減少浪費。
并且，物聯(lián)網(wǎng)可以讓用戶(hù)對于庫存和供應鏈的狀態(tài)有更深入的掌握，跟蹤庫存地點(diǎn)和狀態(tài)，包括溫度、濕度和損壞情況等。用戶(hù)在具備了整個(gè)供應鏈上監測產(chǎn)品的能力后，可以增加處理和響應時(shí)間，減少缺貨和庫存積壓的情況，并改善適時(shí)生產(chǎn)流程。
物聯(lián)網(wǎng)的智能儀表傳感器非常適合用來(lái)增加系統效能。例如，這些傳感器可以增加任務(wù)完成的透明度，還能提供行管信息來(lái)幫助減少工作站之間的傳送時(shí)間，同時(shí)也可以用在裝配區域，以幫助識別產(chǎn)品狀態(tài)及定位工具、配件和原料。如果將農業(yè)機械上配置新型傳感器、無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和車(chē)內處理系統，其互聯(lián)性將大大提高。聯(lián)網(wǎng)農機具有更好的導航能力、安全性能和舒適性。在未來(lái)的5—10年，聯(lián)網(wǎng)農機的部分功能將日趨成熟。
物聯(lián)網(wǎng)在遠程病蟲(chóng)害監測方面也發(fā)揮著(zhù)重大作用，可以實(shí)時(shí)遠程監控生產(chǎn)基地病蟲(chóng)害的發(fā)生狀況、改善主糧品種的健康狀況并降低治療成本。
關(guān)于我國南方農機化技術(shù)發(fā)展
湖北省農業(yè)機械工程研究設計院院長(cháng)陳源：
目前，我國南方旱地作業(yè)機械雖然應用廣泛，但限于地塊小而使用受限；水田作業(yè)機械存在效率偏低，受地形影響大等問(wèn)題；山地作業(yè)機械機具少，針對性裝備缺乏。我國農業(yè)機械化已進(jìn)入中級發(fā)展階段，但整體發(fā)展不平衡，主要體現在糧食作物機械化水平高，經(jīng)濟作物與特色作物機械化水平低；北方平原機械化水平高，南方丘陵地區機械化水平。
在“適度規?！睏l件下，農業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢為統一耕作、規?；a(chǎn)，新形勢下南方農機技術(shù)需求為信息化、智能化。因此，未來(lái)南方農業(yè)機械化研究應注重區域特色糧食作物、經(jīng)濟作物的生產(chǎn)標準化模式及全程機械化裝備，要基于適度規模的南方特色作物農藝研究進(jìn)行農業(yè)機械裝備開(kāi)發(fā)。
關(guān)于蔬菜智能化生產(chǎn)機械發(fā)展
河南科技大學(xué)研辦主任金鑫博士：
我國蔬菜種植面積一直保持穩定，產(chǎn)量年均增長(cháng)0.5%，預計2026年將達到8.36億噸；而蔬菜食用消費年均增長(cháng)1.5%，預計未來(lái)10年將達到2.39億噸。需求的持續增長(cháng)，促進(jìn)了我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。今年，我國加強了設施蔬菜、“南菜北運”工程建設，建立了國家特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系?？傮w來(lái)看，我國蔬菜生產(chǎn)持續發(fā)展，均衡供應水平提高，區域布局持續優(yōu)化，流通格局基本形成。
但我國蔬菜產(chǎn)業(yè)也存在種植模式局限性強、農機裝備應用難，農資成本逐年攀升、價(jià)格優(yōu)勢持續難，生產(chǎn)環(huán)節管理粗放、蔬菜品質(zhì)保障難，規?；a(chǎn)程度低、種植效益提高難等問(wèn)題。
與先進(jìn)國家相比，我國正處于由個(gè)體生產(chǎn)向集約化、規?；a(chǎn)的轉換期，雖然設施蔬菜發(fā)展迅猛，但種植農藝、技術(shù)裝備和管理措施不統一，各環(huán)節技術(shù)發(fā)展不均衡，人工勞作與機械生產(chǎn)等多種手段并存。在美國，37個(gè)州從事蔬菜生產(chǎn)，生產(chǎn)布局區域化特征明顯。生產(chǎn)模式也呈現露地規?；?、設施工廠(chǎng)化、庭院式種植，并實(shí)現全程機械化生產(chǎn)，在主要環(huán)節實(shí)現了智能化管控，充分運用衛星導航、自動(dòng)駕駛、計算機輔助及智能傳感器等系統，依托大數據分析結果進(jìn)行智能決策。再以日本為例，蔬菜為分散生產(chǎn)，集中供應，設施生產(chǎn)占主導地位，集約化程度高，基本實(shí)現全程機械化。同時(shí)，日本充分運用機器人、信息感知與決策處理等技術(shù)，指導設施蔬菜生產(chǎn)。其嫁接機器人、葉狀蔬菜全自動(dòng)栽植機、根類(lèi)蔬菜包裝機等居世界領(lǐng)先水平。
未來(lái)，隨著(zhù)品種品質(zhì)消費的升級，國民更加注重綠色優(yōu)勢安全生產(chǎn)，我國蔬菜設施發(fā)展將面臨新的挑戰，蔬菜設施亟待轉型升級。同時(shí)，隨著(zhù)以需求為導向的農業(yè)供給側結構性改革推進(jìn)，行業(yè)又迎來(lái)新的機遇，“互聯(lián)網(wǎng)+農業(yè)”助力生存方式變革和產(chǎn)業(yè)鏈重組，成為驅動(dòng)蔬菜生產(chǎn)競爭力提升的新引擎。
關(guān)于現代物理農業(yè)工程技術(shù)發(fā)展
《農業(yè)工程》雜志執行主編王艷紅：
物理農業(yè)是相對于化學(xué)農業(yè)而言的，是以電、磁、聲、光、熱等物理學(xué)原理為基礎，應用特定的物理技術(shù)處理農產(chǎn)品或改善農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，減少化肥、農藥等化學(xué)品的投入，實(shí)現農產(chǎn)品增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病和高效生產(chǎn)的農業(yè)生產(chǎn)模式。物理農業(yè)是與環(huán)境相和諧的農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式，是產(chǎn)業(yè)鏈延伸型的農業(yè)空間拓展路徑，是建設環(huán)境友好型新農村社區的新理念。
物理農業(yè)工程技術(shù)運用于農業(yè)發(fā)展的各個(gè)方面。例如種子電場(chǎng)處理技術(shù)，通過(guò)模擬大自然的電場(chǎng)效應，使種子內部正負電荷在播種前就有序排列，縮短種子在土壤里的萌發(fā)期，催動(dòng)種子較快發(fā)育。再如聲波助長(cháng)技術(shù)，對植物施加一定頻率的聲波，當聲波的頻率與植物本身生理系統的頻率一致時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生共振，從而提高植物活細胞內電子流的運動(dòng)速度，促進(jìn)各種營(yíng)養元素的吸收、傳輸和轉化，增強植物的光合作用，促進(jìn)植物生長(cháng)。
但我國現代物理農業(yè)工程發(fā)展尚處于起步階段，相關(guān)技術(shù)研究分散，總體科技水平不高：在技術(shù)研究上，基礎研究薄弱；在裝備研發(fā)上，企業(yè)生產(chǎn)規模小、科研能力弱、產(chǎn)品質(zhì)量不穩定、生產(chǎn)工藝和工業(yè)裝備落后，產(chǎn)學(xué)研體系脫節；各項技術(shù)應用不平衡，地區之間技術(shù)推廣應用發(fā)展不平衡。
針對以上情況，我國物理農業(yè)工程技術(shù)發(fā)展應在以下方面加強：一是強化學(xué)科基礎建設，加強基礎理論研究、科技研究與農業(yè)生產(chǎn)的結合，增強學(xué)科隊伍建設；二是加強科技創(chuàng )新力度，提升裝備生產(chǎn)能力，加快制定裝備生產(chǎn)和使用等方面的技術(shù)標準；三是加大示范推廣力度，促進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建立科技示范基地，解決技術(shù)實(shí)用化、普及化的問(wèn)題，加強宣傳，強化技術(shù)培訓。
關(guān)于深度學(xué)習與人工智能
北京理工大學(xué)宇航學(xué)院副教授丁艷：
根據聯(lián)合國糧食生產(chǎn)報告，由于污染和侵蝕問(wèn)題，發(fā)達國家自上世紀80年代中期以來(lái)，農作物生產(chǎn)面積持續下降。糧食短缺將會(huì )是人類(lèi)文明面臨的最大問(wèn)題之一。如何有效利用規劃有限資源，對于提高生產(chǎn)能力至關(guān)重要。解決問(wèn)題的答案就是傳感器、機器人和人工智能。
以著(zhù)名的IntelinAir公司為例，其研究人員正在使用具有類(lèi)似核磁共振成像功能的無(wú)人機來(lái)快速準確地進(jìn)行農田數據分析。搭載特定攝像頭的無(wú)人機利用可見(jiàn)光和紅外融合圖像，將數以千計的圖像數據寫(xiě)入一個(gè)算法，然后將其編譯成一個(gè)單一的場(chǎng)景圖像，以顯示所覆蓋區域的狀況，一旦有問(wèn)題就可以有針對性地對這些區域進(jìn)行相關(guān)處理，有效地提高了效率和生產(chǎn)力。
再如Blue River Technology公司在2013年推出了一款Lettuce Bot，它看來(lái)和一般的拖拉機一樣，但其實(shí)它是一個(gè)基于深度學(xué)習的機器，可以在開(kāi)過(guò)一片田地時(shí)，以每分鐘5000株的速度對菜苗進(jìn)行拍照，并通過(guò)算法及機器視覺(jué)來(lái)判斷每株植物是否是雜草，并對識別出的雜草噴灑農藥。如果它判定一株植物是不健康的菜苗，它也會(huì )噴一下。通過(guò)這款機器，農民可以減少90%的農藥用量，且產(chǎn)量是人工種植的5倍。目前，此機器已經(jīng)在市場(chǎng)上推廣應用了。
由此說(shuō)明，人工智能是驅動(dòng)農業(yè)智能精準化發(fā)展的關(guān)鍵。
關(guān)于農機作業(yè)服務(wù)云平臺
中國農機院機電所運營(yíng)總監張俊寧：
以精準農業(yè)技術(shù)裝備為支撐，以互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)為載體，構建了現代農業(yè)全程機械化遠程控制服務(wù)體系。農機遠程云服務(wù)具有高并發(fā)、高頻發(fā)、類(lèi)型多、數據量大、保存時(shí)間長(cháng)、數據安全等特性。
云服務(wù)中的數據采集是服務(wù)技術(shù)的關(guān)鍵，其采用了軟動(dòng)態(tài)負載均衡技術(shù)，徹底解決了采集終端數量不斷增長(cháng)所帶來(lái)的壓力。應用分布式緩存技術(shù)，統一管理數據采集過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數據，使作業(yè)數據更準確。通過(guò)在程序中添加數據緩寫(xiě)技術(shù)處理，可以應對作業(yè)高峰期數據上傳高峰，確保無(wú)線(xiàn)通訊穩定有序。
農業(yè)云服務(wù)圍繞農機作業(yè)耕、種、收、管等核心環(huán)節，面向多層次用戶(hù)群，提供從農資—農機—農產(chǎn)品全鏈條的數據采集、自動(dòng)化處理、統計分析、遠程運維、精細化管理的物聯(lián)云服務(wù)。（2017年8月29日《中國農機化導報》）