中科院造農機，致力破解大型農機“卡脖子”難題

　　2021年，中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)“黑土糧倉”先導專(zhuān)項，為黑土地保護與利用提供系統解決方案，為保障國家糧食安全和生態(tài)安全提供科技支撐。

　　截至目前，中科院聯(lián)合黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古三省一區已共同打造了7個(gè)萬(wàn)畝級示范區。在黑土地保護示范區，中科院和當地一道探索未來(lái)農業(yè)的方向。

　　在探索沿江村的模式中，出現了農業(yè)機械配套制約農業(yè)發(fā)展問(wèn)題。

　　中國工程院院士、土壤學(xué)家張佳寶直言，中國的大型農機主要依賴(lài)進(jìn)口。“大家現在都是在做一些小玩意兒，東北一定要有大型機械。大型機械、智能機械，是以后農業(yè)發(fā)展的方向。”

　　據中科院科技促進(jìn)發(fā)展局副局長(cháng)許航介紹，中國安全可靠的農機供給不足，被視為是農業(yè)關(guān)鍵“卡脖子”問(wèn)題。一方面，免耕播種是保護黑土地的有效方式，但是免耕播種機并未廣泛推廣。此外，黑土區域機械化程度高，但高端農機市場(chǎng)長(cháng)期被國外占領(lǐng)，價(jià)格高，且存在信息安全隱患。

　　為了用好養好黑土地，大河灣示范區由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所牽頭，依托我國大型國有農墾企業(yè)集團——呼倫貝爾農墾集團規?；?、機械化種植的產(chǎn)業(yè)基礎，打造一種智能化的黑土地保護與利用模式。

　　在大河灣示范區，“T300(400馬力)智能電動(dòng)農機”及小巧靈活的巡檢測土機器人相繼出現。

　　它們的共同點(diǎn)在于：雖然沒(méi)有駕駛艙，但卻有人工智能的“大腦”。只需一個(gè)平板或者一個(gè)代碼指令，就能在遼闊的農田中“各司其職”：巡檢測土機器人能代替人工實(shí)現巡田，并現場(chǎng)采集土壤、圖像、視頻等數據，分析作物的出苗率、長(cháng)勢等；電動(dòng)智能拖拉機只要配備適當農具可進(jìn)行耕、耙、播，自主路徑規劃、路徑跟蹤、自主作業(yè)；定制化的多功能免耕播種機可以實(shí)現開(kāi)溝、分層施肥，種肥同播、覆土、鎮壓一次完成。

　　“我們最大的優(yōu)點(diǎn)在于真正地實(shí)現了無(wú)人耕作，同時(shí)利用的是清潔能源。”中科院計算技術(shù)研究所正高級工程師張玉成說(shuō)。從外形看，沒(méi)有駕駛艙的農機頗具科技感。“不少人說(shuō)這些農機看起來(lái)不像拖拉機，但誰(shuí)規定拖拉機就必須是原來(lái)的樣子呢？”既然“跨界”，那么大膽一點(diǎn)也無(wú)妨。

　　“其實(shí)我們做的并不是大家傳統印象中農業(yè)里育種施肥的工作，更多偏向于算法、自動(dòng)化技術(shù)等等。”中科院地理資源所博士生湯安琪說(shuō)。在實(shí)際應用中，無(wú)人機會(huì )從農機的機艙中飛出，用來(lái)勘探土壤中的氮素、病蟲(chóng)害情況，還能測產(chǎn)和評估災情，然后將數據傳回，幫助智能農機做出決策。

　　“我們是一幫搞計算機的去做拖拉機。”張玉成笑稱(chēng)。他曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)詳細的測算：同樣200馬力的農機，用傳統農機需要兩個(gè)駕駛員“兩班倒”，一天有效時(shí)間也就10個(gè)小時(shí)左右，這種工作強度下，人很容易產(chǎn)生疲勞。

　　但如果把智能農機當成一個(gè)電腦就可以編程，對它下達指令，中間除了充換電時(shí)間，剩下的時(shí)間都可以持續作業(yè)。“舉例來(lái)說(shuō)，我們設定好程序，為農機規劃好路徑之后，智能農機可以在半夜三點(diǎn)作業(yè)，不需要人跟，效率就有了一個(gè)飛躍。”張玉成說(shuō)。

　　“目前東北地區小馬力的農機作業(yè)幅寬窄、土壤反復被碾壓，導致黑土地變硬。”張玉成說(shuō)，該所研制的“鴻鵠”T300智能農機是面向黑土地定制開(kāi)發(fā)的大馬力電動(dòng)智能農機。其突破大馬力電驅技術(shù)，主驅電機功率達到300千瓦(407.88馬力)，通過(guò)大馬力帶動(dòng)更寬幅機具，減少對土壤的壓實(shí)作用。

　　同時(shí)，智能農機采用智能技術(shù)，能夠在耕作過(guò)程中完成土壤、作物、農藝的數據采集，從而讓人更了解黑土地變薄、變瘦、變硬的情況。

　　張玉成介紹稱(chēng)，智能農機集成了50余種傳感信息，能夠針對黑土地開(kāi)展土壤、作物等作業(yè)環(huán)境和本體狀態(tài)的數據采集，使之成為黑土地上的數據“爬蟲(chóng)”，為黑土地保護提供準確的數據。東北地區無(wú)霜期短、作業(yè)時(shí)間緊，通過(guò)智能化提升，減少或替代人力進(jìn)行無(wú)人作業(yè)，可以延長(cháng)作業(yè)時(shí)長(cháng)、提高日作業(yè)效率。

　　“智能農機把駕駛艙里的人給‘請’了出去，它就不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)力系統，而是計算機、手機和拖拉機結合的綜合體，我認為這才是未來(lái)農機的整個(gè)發(fā)展方向。”張玉成說(shuō)。

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