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行業資訊

【新商業探索】探訪5G植物工廠“樣板房”、農業數字孿生“實驗室”

發布時間:2022-04-21 來源:[ 農業行業觀察 ] 瀏覽:  

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你能想象到的未來農業的模樣,或許都可以用智慧農業去描繪。

近日,記者探訪走在智慧農業前沿的南京國家農高區5G藍莓植物工廠、智慧稻麥無人農場和江蘇省農科院農業數字孿生聯合實驗室,它們有的已經示范化應用,有的正在產業化推廣,有的剛剛啟動建設,各種前沿農業科技令人驚嘆連連。

科學技術總是走在產業前端,即使仍有許多關鍵核心技術等待攻克,智慧農業的低成本應用也存在諸多瓶頸,但科研人員們矢志創新的腳步從不停歇。他們堅信,植入“超級大腦”,廣闊無垠的農田也可以盡在掌握。

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5G植物工廠“樣板房”——“大腦”指揮智能設備各司其職

4月8日下午,艷陽高照,記者走進位于南京國家農高區“兩莓”示范園的5G藍莓植物工廠“樣板房”時,當面迎來陣陣細小的“雨霧”,頓感清涼?!安A厥依锏摹腔鄞竽X’一旦感應到溫度超過30攝氏度,噴淋設備就會自動啟動進行降溫?!薄皟奢笔痉秷@負責人俞小花說,這個“樣板房”里種植的都是藍莓,比較嬌氣怕熱,此刻的溫室里,不但噴淋設備在工作,頂部還有四臺環流風扇也正吹得起勁,頂開窗也自動打開幫助溫室散熱,北邊的濕簾和南邊的風機則遙相呼應進行加濕降溫,水肥一體化滴灌設備一旦接到“缺水缺肥”預警也會迅速啟動……無人環境下,先進設備接受到“大腦”的指揮后各司其職,智慧農業正在走進現實。

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“目前除了采摘和修剪需要人工作業,在5G植物工廠里,水、肥、營養液、光照、溫度已經全部可以實現智能控制?!庇嵝』ń榻B,溫室頂部的陽光板有自動調節光照的功能,并可自動開關;溫室上方還有外遮陽、內遮陽和一層保溫層,會根據實時溫度自動開關;地面上,種植盆底部還布設了“地暖”管道,冬天寒冷時可以給土壤“加溫”?!坝捎谏L環境好,即使今年冬天我們沒有啟動加溫系統,‘天后’這個品種預計4月底就能成熟了,比露天種植大概早一周?!庇嵝』ㄖ钢涣虚L到五六十公分高,已經開花的藍莓說。

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5G藍莓植物工廠如此智能,它的“智慧大腦”究竟是怎樣工作的?記者來到“兩莓”示范園的數字農場指揮中心。在這里,數字農業云平臺占據了一整面墻。平臺按照不同的藍莓品種和功能,劃分了數十個地塊,除了5G藍莓植物工廠“樣板房”,更多的是大棚和大田,每個地塊都布設了多種傳感器?!八^數字化管理,第一個功能就是數據的獲取,你看有紅點、綠點、黃點的這些地方,都布設了傳感監測設備,可以實時獲取作物的土壤、環境、氣象各方面的數據,這些數據每隔4個小時上傳一次?!逼脚_管理人員介紹。

數字化的第二個功能是分析,把日常監測到的數據,與標準化栽培指標進行智能比對分析,形成綜合評分結果,一旦分析到數據不在安全范圍內,顯示屏就會出現小鈴鐺閃爍預警。此時就涉及到數字化管理的第三個功能,即應用,數字化的分析結果可以指導農場管理人員實時調整農事活動安排,比如大棚里種的藍莓,施肥、滴灌、避雨、遮陽、噴淋等,都可以通過遠程方式在手機端點擊設備開關就可以實現,而5G藍莓植物工廠除了遠程操控的方式,還可以實現自動感應自動控制。

數字技術的加持,對兩莓精細化、精準化種植提供了詳盡的技術參考,形成了標準化栽培的模式,從而實現提質增效。預計今年達產后,示范區藍莓平均畝產在1000到1500斤左右,比普通農戶種植增產20%以上,畝均增收超過萬元。

智慧稻麥無人農場——讓農機也擁有“高智商”

距離“兩莓”示范區15分鐘車程的“智慧稻麥無人農場”示范田里,綠油油的小麥長勢喜人,十多個大型“神農-稻草人”正兢兢業業地守護著這300多畝良田?!拔覀兊摹静萑恕粏螁沃皇球岠B,它們裝有高清攝像頭,可以上下左右360度轉動,對農場進行實時觀測,旁邊是作物生長監測診斷無線終端,用于實時監測作物長勢特征、大氣、土壤溫濕度等狀況?!蹦暇┥褶r智慧農業研究院院長、南京農業大學農學院教授湯亮介紹,通過農田物聯網設備,監測到的作物、大氣和土壤數據將直接傳輸到云平臺服務器,平臺根據服務器中的作物模型,以及一系列算法,可在手機上為農戶實時提供肥水診斷與調控方案。

無人農場的“高智商”,高度依賴于5G、大數據、物聯網、云計算和人工智能等信息技術的發展進步,正是有了這些高科技,農作物、裝備、環境資源等生產要素才得以在線化、數據化。

湯亮告訴記者,除了農田物聯網設備外,研究院還研發了“農田感知與智慧管理系統”,高效集成包括物聯網監測、無人機監測和衛星遙感監測在內的“星-機-地”作物長勢監測數據與智慧農作模型,能實現稻麥生長全程快速感知、水肥精確管理以及產量品質預測預警,“不久前,我們剛通過無人機對這300多畝的大田進行了精細化施肥?!边@些稻麥精確管理技術給出的定量化栽培調控方案,能節省氮肥10%以上、增產5%-12%。

無人農場的本質是實現機器對人的替換,因此機器必須具有“思考能力”,具有生產者的判斷力、決策力和操作技能。如何與農機公司、無人機企業等合作研發智能農機裝備,讓真正的“高智商”農機服務于大田,南京神農智慧農業研究院正在積極探索。

“我們把自主研發的智慧農作裝備技術搭載在農機上,農機裝上‘大腦’后,在工作時就能隨機應變,比如無人小麥精確播種施肥機,可以根據地塊的肥沃程度,自主調整播種稀疏度?!睖琳f,目前研究院已合作研發出無人小麥精確播種施肥機、稻麥智能無人收獲機、機載式作物變量追肥作業系統以及多功能農田巡檢機器人等農機產品。

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數字孿生讓農業生產“先知先覺”——創新技術、降低成本仍是關鍵

“智慧農業是信息農業發展的新階段,其核心目標是實現農業的數字化、裝備化、智能化、無人化,為農業增效、農民增收、農村增綠?!苯K省農業科學院農業信息研究所研究員曹宏鑫介紹,智慧農業包括信息感知、信息傳輸、信息處理和控制三大技術體系,農業模型則是信息處理和控制的定量化核心技術之一?!澳壳安簧倨髽I正在進行無人農場商業化落地,他們的導航技術、感知技術等做得非常的好,但就缺乏一個‘智慧大腦’,我們研究的一些關鍵技術,特別是農業模型技術,正是無人農場所需要的核心技術?!?/span>

而隨著現代信息技術與農業的深度融合發展,科研人員正在探索通過數字孿生技術,讓農業生產“先知先覺”。去年9月,省農科院信息所與江蘇原起智慧科技有限公司正式啟動共建“農業數字孿生聯合實驗室”,打造數字版的“克隆農場”。

未來的“克隆農場”長什么樣?除了利用仿真技術,搭建虛擬三維立體空間,還原真實的農業生產場景外,它還要實現農場里面所有現實要素與虛擬世界元素的相互映射,形成數字孿生體?!氨热鐢底謱\生概念下的虛擬植物,我們正在進行實踐,在功能-結構植物模型基礎上,融合更多的環境和基因要素,構建生長環境、外形結構和內在機理都能真實還原物理實體的數字虛體?!鞭r業數字孿生聯合實驗室常務副主任張文宇展望道,“隨著虛擬植物研究的不斷深入,我們還可以模擬基因和環境間的交互,比如植物和土壤的交互,比如空間競爭等等,甚至可以拓展到生態系統?!?/span>

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在張文宇看來,和工業數字孿生一樣,農業數字孿生也包含了農業生產從“數化”到“共智”的幾個方面?!拔覀円酝芯康霓r業模型是‘數化’、農業物聯網是‘互動’、農業系統模擬是‘先知’、農業大數據和人工智能是‘先覺’,而今后元宇宙也許能實現‘共智’?!蔽磥?,農業數字孿生可對農業生產的各個環節和要素進行感知、分析、預測和決策,重要的是,它不局限于對局部現狀的監控,更著力在系統性的對歷史數據進行深度挖掘以及對未來趨勢的模擬預測,從而把智慧農業帶入高質量、可持續發展的新階段。

放眼未來,農業科研人員的愿景是,發展智慧農業,讓“風里來,雨里去,一年四季離不開莊稼地”的農民,搖身變為動動手指就能控制農田的“科技達人”;但同時他們也是務實而審慎的,“目前我們還只是走在智慧農業的初級階段,無論是技術創新還是低成本應用,智慧農業都還有很長的路要走?!辈芎牿伪硎?,技術總是走在產業前端,智慧農業的發展要進行超前的技術儲備,我們還需要攻克多方面的關鍵核心技術,相信終有一天,我們的創新技術會落地生根、開花結果。

來源:新華日報·交匯點 記者:蔡姝雯

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