摘要：尹彦鑫, 孟志军, 赵春江, 王昊, 温昌凯, 陈竞平, 李立伟, 杜经纬, 王培, 安晓飞, 尚业华, 张安琪, 颜丙新, 武广伟. 大田无人农场关键技术研究现状与展望[J]. 智慧农业(中英文), 2022, 4(4): 1-25.

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尹彦鑫, 孟志军, 赵春江, 王昊, 温昌凯, 陈竞平, 李立伟, 杜经纬, 王培, 安晓飞, 尚业华, 张安琪, 颜丙新, 武广伟. 大田无人农场关键技术研究现状与展望[J]. 智慧农业(中英文), 2022, 4(4): 1-25.

YIN Yanxin, MENG Zhijun, ZHAO Chunjiang, WANG Hao, WEN Changkai, CHEN Jingping, LI Liwei, DU Jingwei, WANG Pei, AN Xiaofei, SHANG Yehua, ZHANG Anqi, YAN Bingxin, WU Guangwei. State-of-the-art and prospect of research on key technical for unmanned farms of field corp[J]. Smart Agriculture, 2022, 4(4): 1-25.

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大田无人农场关键技术研究现状与展望

（1.北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京 100097；2.国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097；3.智能农业动力装备全国重点实验室，北京 100097；4.农芯科技（北京）股份有限公司，北京 100097）

摘要：无人农场是智慧农业的一种表现形式，也是建设农业强国和实现农业现代化的重要探索。无人农场以数据、知识和智能装备为核心要素，将现代信息技术与农业深度融合，实现农业全过程生产所需的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入及个性化服务一体化。本文系统地阐述了大田无人农场的概念与总体技术架构，讨论了信息感知与智能决策、精准作业系统与装备、自动驾驶、无人化农机装备以及无人农场管控平台等五项大田无人农场的关键技术与装备，深入分析了发展中国大田无人农场亟待解决的关键科学与技术问题。以吉林省公主岭市玉米无人农场为例介绍了物联网、大数据、云计算以及人工智能等技术在玉米全程无人化生产中的具体应用及效果。最后，展望了无人农场在解决全球农业生产面临的“无人种田”等共性问题中发挥的重要作用，分析了中国发展无人农场存在的机遇和挑战，提出了中国发展无人农场的战略目标与思路。

关键词：无人农场；自动驾驶；智能感知；智能决策；智能装备；管控平台

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章

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片

图1 无人农场系统架构图

Fig. 1 System architecture diagram of unmanned farm

图 2 车载式大田土壤电导率快速检测系统

Fig. 2 Vehicle-mounted rapid detection system of field soil conductivity

图3 Precision Planting单粒精密穴播产品

Fig. 3 Precision Planting's single-grain precision hole seeding products

图 4 Amazone条播机

Fig. 4 Amazon's seed drill

图 5 日本知名插秧机

Fig. 5 Japanese rice transplanter

图 6 CASE IH公司和KUHN公司的变量施肥装备

Fig. 6 Variable rate fertilization equipment of CASE IH and KUHN

图 7 无人化耕整地装备

Fig. 7 Unmanned soil preparation equipment

图8 无人化播种、喷药装备

Fig. 8 Unmanned seeding and spraying equipment

图 9 无人化收获装备

Fig. 9 Unmanned harvester

图10 公主岭玉米无人农场地块信息采集

Fig. 10 Information collection of farm plots in Gongzhuling unmanned farm

图11 虫情、土壤、气象监测站

Fig. 11 Insect situation， soil and meteorological monitoring station

图12 公主岭无人农场玉米长势、虫情情况分析图

Fig. 12 Analysis map of corn growth and insect situation in Gongzhuling unmanned farm

图13 秸秆还田无人作业

Fig. 13 Unmanned operation of straw returning to the field

图14 玉米播种无人作业

Fig. 14 Unmanned maize sowing operations

图15 玉米叶片氮素含量分析

Fig. 15 Nitrogen content analysis of maize leaves

图16 公主岭市玉米无人农场云平台

Fig. 16 The management and controlling system for maize in Gongzhuling unmanned farm

通信作者简介

赵春江 院士

赵春江，研究员，中国工程院院士。现任北京农业信息技术研究中心首席科学家，《智慧农业（中英文）》主编，农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室主任、农业部农业信息技术重点实验室主任。主要从事农业信息技术与精准农业技术体系研究。入选国家级百千万人才工程，全国杰出专业技术人才，全国农业科研杰出人才，北京学者，北京市高创计划，农业科研杰出人才及其创新团队科技部创新人才推进计划，科技北京百名领军人才，科技北京百名领军人才培养工程等人才项目；曾获得联合国联合国世界信息峰会奖、美国农学会滕头农业科学奖，国务院政府特殊津贴，全国创新争先奖，全国“五一”劳动奖章，全国先进工作者，全国农业科技先进工作者，全国优秀科技工作者，中国青年科技奖， “十一五”国家科技计划执行突出贡献奖，国家973计划先进个人，国家863计划突出贡献奖，中国农业信息化十大年度人物，中国软件行业十大杰出青年，中华农业英才奖，首都农业科技先进工作者，北京市有突出贡献的科学、技术、管理专家等荣誉称号。获得国家科技进步二等奖4项，省部级科技奖励26项，以第一完成人授权PCT1项、发明专利80余项，以第一和通讯作者发表论文300余篇，主编出版著作16部。

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来源：智慧农业资讯一点号