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水稻生產(chǎn)全程數字化管理與智能裝備產(chǎn)業(yè)化——“中國智能制造科技進(jìn)展”案例展示
發(fā)布日期:2024/6/15 10:49:00      點(diǎn)擊次數:7

進(jìn)入21世紀,智能制造作為新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合的新型生產(chǎn)方式,已然成為新一輪工業(yè)革命的核心驅動(dòng)力。從自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)到智能機器人,從大數據分析到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從機器學(xué)習到人工智能的運用,智能制造正在不斷推進(jìn)傳統制造業(yè)進(jìn)入一個(gè)更加智能、高效、可持續的制造新時(shí)代。

2017-2023年,中國科協(xié)智能制造學(xué)會(huì )聯(lián)合體(IMAC)連續開(kāi)展“中國智能制造科技進(jìn)展案例研究”,共遴選出70項“中國智能制造科技進(jìn)展”案例。成果領(lǐng)域涵蓋高檔數控機床與基礎制造裝備、工業(yè)機器人、汽車(chē)、航空航天、新一代信息技術(shù)、紡織、軌道交通、船舶及海工裝備、能源裝備、工程機械、農業(yè)機械、紡織、建筑焊接等制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域;技術(shù)領(lǐng)域涉及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺、大數據管理系統、人工智能技術(shù)在工廠(chǎng)應用、智能制造設備、柔性智能制造產(chǎn)線(xiàn)、云制造系統、智能工廠(chǎng)、大規模定制平臺等。

近期,我們將展示智能制造的科技成果和創(chuàng )新應用,感受智能制造帶給制造業(yè)的變革與創(chuàng )新。

水稻生產(chǎn)全程數字化管理與智能裝備產(chǎn)業(yè)化


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近年來(lái)傳統農業(yè)生產(chǎn)的弊端越來(lái)越明顯,當前水稻生產(chǎn)裝備智能化水平低、生產(chǎn)環(huán)節數字化薄弱、農機農藝數據融合不足、無(wú)科學(xué)的決策依據,靠天吃飯,靠經(jīng)驗種田現象突出。信息化、數字化、智能化是解決這些問(wèn)題的必然路徑。


中聯(lián)農業(yè)機械股份有限公司、中聯(lián)智慧農業(yè)股份有限公司、國家農業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心等單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)并實(shí)現:以水稻生產(chǎn)為對象,通過(guò)自動(dòng)駕駛、無(wú)人作業(yè)、智能決策、精準管理等手段,耕、種、管、收、儲五個(gè)環(huán)節全過(guò)程運用智能化農機裝備和數字化過(guò)程管理,通過(guò)解決水稻生產(chǎn)智能化水平低、數字化管理缺失、農機農藝數據不融合等問(wèn)題,使水稻生產(chǎn)從“靠天吃飯”,轉變?yōu)橐劳兄悄苎b備,依靠科學(xué)決策依據進(jìn)行全過(guò)程數字化管理的農業(yè)生產(chǎn)方式。減少了農業(yè)生產(chǎn)用工量,提升了作業(yè)質(zhì)量和效率、減少了能耗和農資使用,同時(shí)為解決農機作業(yè)監管不到位、作業(yè)效率低及農業(yè)環(huán)境污染嚴重等問(wèn)題提供了有效途徑。通過(guò)數字化種植和智能農機雙輪驅動(dòng),將智能農機和智能決策應用到整地、播種、施肥、灌溉、收獲、烘干等作業(yè)環(huán)節中,對于提高農業(yè)生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和可持續性、節約資源、保護環(huán)境和促進(jìn)農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。此外,農業(yè)數字化管理和智能農機技術(shù)還可以促進(jìn)農業(yè)與信息技術(shù)的融合,提升農業(yè)現代化水平。


水稻生產(chǎn)全過(guò)程從耕地開(kāi)始使用衛星激光平地技術(shù),使土地平整度不超過(guò)3cm,為后期播種、灌溉、追肥提供了基礎保障;種植過(guò)程采用無(wú)人化有序拋秧機拋秧技術(shù),替代了人工并縮短了秧苗緩青期,實(shí)現增產(chǎn);收獲環(huán)節人工智能收割機根據作物姿態(tài)、土壤環(huán)境、天氣情況等信息,實(shí)現自適應調節、低損收獲;運輸環(huán)節由無(wú)人運糧車(chē)與收獲機完成自動(dòng)卸糧后,轉運至智能烘干中心,利用水稻水分烘干曲線(xiàn)控制技術(shù),降低爆腰率、減少谷物內傷,從而增加水稻出米率,同時(shí)保障了糧食品質(zhì)。生產(chǎn)過(guò)程中配合數字化管理平臺,構建了土壤、病蟲(chóng)害、肥力等決策模型,90%以上的病蟲(chóng)草害和水分長(cháng)勢識別精度,實(shí)現精準噴藥、變量追肥、智能灌溉和作物長(cháng)勢全程監控。該平臺研究了土壤、病蟲(chóng)害、作物長(cháng)勢、肥力管理等模型,構建了水稻數字化管控系統,實(shí)現了水稻全過(guò)程的規范化、標準化管理。

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耕種管收的全流程智能化技術(shù)可以幫助用戶(hù)減少巡田、追肥、施藥、收割等農事作業(yè)人工合計30%-40%左右,顯著(zhù)節約人工成本。


通過(guò)智能變量植保服務(wù),采取以防為主的并制定針對性植保方案,顯著(zhù)減少農藥投入成本約。通過(guò)精準施肥服務(wù),可幫助用戶(hù)根據土壤肥力及預期產(chǎn)量測算適宜的肥料投入,減少各類(lèi)肥料成本約20-30元/畝。通過(guò)智能灌溉服務(wù),可以幫助用戶(hù)節水30%左右。


同時(shí),將通過(guò)精準施肥、打藥、灌溉等措施減少農藥、化肥施用量以及灌溉水量,減少溫室氣體排放,改善土壤肥力,提升生態(tài)效益,并增加碳收益。按照國際自愿減排核證計劃(VCS)和氣候、社區和生物多樣性標準(CCB)認證的方法學(xué)估測,在現有固碳減排技術(shù)管理下,每畝農田每年產(chǎn)生的碳匯量約1.8-2噸。按照國際碳交易市場(chǎng)成交價(jià)格(約每噸50元人民幣)估測,每畝農田每年可產(chǎn)生90-100元碳匯收益。


自動(dòng)駕駛系統為無(wú)人化技術(shù)的推進(jìn),創(chuàng )造產(chǎn)品規?;钶d的技術(shù)基礎。目前輔助駕駛在拖拉機上覆蓋率達到80%,自動(dòng)駕駛在拖拉機上覆蓋率約為10%,從經(jīng)濟效益來(lái)看,以無(wú)人駕駛缽苗體育秧水稻有序拋秧機為參考對象,該技術(shù)使用戶(hù)顯著(zhù)減少使用成本同時(shí)實(shí)現增產(chǎn),從而使用戶(hù)實(shí)現每畝顯著(zhù)增收。


未來(lái)該項目將在安徽、湖南和吉林等多地擴大服務(wù)面積。另外成熟的技術(shù)也會(huì )擴展到新疆、黑龍江、河南、河北的水稻、小麥、玉米等大田作物生產(chǎn),為農戶(hù)提供的全程數字化管理和智能農機。


本項目成果所涉及的成熟技術(shù)和產(chǎn)品可以根據具體情況進(jìn)行定制化的應用,推廣到其他大田作物。應用傳感器和無(wú)人機等技術(shù)可以收集準確的農田數據,并在不同地區提供個(gè)性化的農業(yè)管理建議,使用智能農機實(shí)現智能化作業(yè),可以顯著(zhù)提高農業(yè)生產(chǎn)效率。通過(guò)實(shí)時(shí)監測農田狀況和精確的決策支持,農民可以減少資源浪費并最大限度地利用可用資源??稍黾愚r作物產(chǎn)量和品質(zhì),提高農產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力和農民的收入水平。同時(shí)還可以降低農業(yè)生產(chǎn)成本,通過(guò)精確施肥、灌溉和病蟲(chóng)害管理等方式降低農藥和化肥的使用,減少能源消耗和環(huán)境污染。智慧種植技術(shù)的推廣應用可以促進(jìn)農村社會(huì )的可持續發(fā)展。此外,使用智能農機可以改善農民工作條件和減輕勞動(dòng)強度,提高農民的生活質(zhì)量,提高農業(yè)生產(chǎn)效率,可以滿(mǎn)足更多人口的食物需求,減少對天然資源的過(guò)度開(kāi)發(fā),農業(yè)技術(shù)的發(fā)展也將促進(jìn)農村地區的技術(shù)創(chuàng )新和就業(yè)機會(huì )。



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