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让农机“聪明”起来,助力现代农业跑出“加速度”

中国农业网  发布时间:2020-12-01 09:17:29  信息来源:

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党的十八大以来,我国农业生产方式经历了三个阶段,即以人力和畜力为主的传统农业(农业1.0),以广泛应用杂交种和化肥、农药的生物—化学农业(农业2.0),以农业机械为生产工具的机械化农业(农业3.0)三大阶段,现正迈向以“大(大数据)、物(物联网)、移(移动互联)、云(云计算)、链(区块链)”和智能装备等生产要素应用为特征的智慧农业(农业4.0)阶段。智慧农业的特征是要实现用电脑替代人脑、机器替代人力和自主安全可控的自动化应用,农机智能化是关键。农机智能化包括感知、连接、数据、分析、控制等5个要素。在深松机等农机上加装传感器和控制器只需要10分钟,之后农机就好比有了眼睛、耳朵和大脑,智能化水平大大提升。比如,智能播施设备可实现精准播种、变量施肥、在线统计作业面积、监测播种量;无人喷灌设备可自动运作,节省用水;智能植保机械可利用图像准确识别杂草,实现喷药量精准控制。而且,这些智能装备还能实现故障预警和快速准确的故障自动诊断。
近年来,特别是新冠肺炎疫情发生后,智能化农业机械大显身手。高端智能插秧机、无人植保机、植物(畜牧、水产)工厂、农产品电商等智能化装备在农业生产中应用。千百年来不少地方“面朝黄土背朝天,风吹日晒满身汗”的农民,如今“拿着手机搞田管,机器轰鸣人清闲”。智能化农机赋能现代农业,降低了人力成本和时间成本,提高了农业生产效率,也提升了农产品质量安全水平,回答了“谁来种地、如何种地”的时代之问,助力现代农业跑出了“加速度”,打开了乡村振兴的新空间。

但是,我们要清醒地看到,尽管我国2012年农机产业就已问鼎全球第一,同时又是世界第一农机使用大国,却远非农机强国。突出表现在农业装备的数字化、信息化、智能化尚处于起步阶段,与欧美、以色列、日韩等发达国家和地区相比差距很大。20世纪90年代中期,美国就将应用于海湾战争的卫星导航系统安装在农业机械上,从而领导美国农业机械在世界上率先走向高科技、高性能、智能化。全美20%的耕地、80%的大农场实现了大田生产全程智能化、数字化,平均每个农场约拥有50台连接物联网的设备,一个农民可以耕作2700亩土地。而我国智能化高端农机不到农机总体规模的10%,整体研发能力较弱、核心技术有待突破、关键零部件依靠进口、基础材料和配套机具质量不过关等问题,成为影响智能农机发展的******制约,已突破的一些前沿技术只限于局部点状应用。中低端产能过剩,机具的可靠性、适用性有待提升。以安徽为例,全省粮食生产全程机械化水平已超过80%,深松作业机具安装监测仪、植保机器人应用等均居全国前列,其效率比普通农机提高50%—60%(在作物种植阶段,应用智能农机提升至少5%—10%的亩产)。但是,大田高端智能农机应用落后于周边苏鲁豫鄂等省,设施农业智能装备应用远落后于苏浙沪地区,在山区、丘陵地区农业生产中,存在“无好机用”“有机难用”等突出问题,农民感叹“大型机械不能用,小型机械笨又傻(功能单一)”,农机“不够聪明”成为制约全省农业现代化水平的关键因素。发展“聪明”的智能化农机,已成为农业机械化发展的新趋势。
习近平总书记曾指出:“要大力推进农业机械化、智能化,为农业现代化插上科技的翅膀。”总书记今年7月在吉林考察时再次强调,农业现代化关键是农业科技现代化,要加强农业与科技融合,加强农业科技创新,强化农业科技与装备支撑。总书记高瞻远瞩的科学论断,为我国农业机械化转型升级指明了发展方向。当前,发展农机智能化正逢其时。从市场层面看,各类新型经营主体需求日趋旺盛,“机器换人”步伐加快;从政策层面看,近年来中央一号文件和各省区市均要求加快智能化农机研发、应用和推广;从技术层面看,5G技术、卫星导航技术、电液控制技术、作业监测等现代农机装备技术趋于成熟。为此,我们必须抓住机遇,顺势而为,加强农机智能化研发和落地应用,推进农业机械化全程全面发展,给农业插上科技创新的金翅膀,让越来越多的农民挑上农业现代化的“金扁担”。
一要强设计。推进农机智能化是一项系统工程,需要政府、行业协会、企业等方方面面共同努力,搭建农机智能化生态圈,应加强相关顶层设计,从高层次推进农机智能化。建议:1.设立由发改、工信、农业农村、林草、科技、金融等部门参加的智能化农机发展联席会议制度,并吸收行业协会参与,重点协调推进高端智能农机装备制造产业和设备应用,加快机械化、信息化融合进程。2.抓住“十四五”规划编制的时机,加快研究制定国家和省级层面的“十四五”智能农机发展规划和相关专项计划,以科学规划引领农业机械化智能化发展。3.要统一规划建设智能农机管理信息系统平台,在大田作物、水产养殖、畜禽养殖、特色菌果茶菜和道地中药材等领域,分类建设机械化智能化应用示范基地,尤其在粮食生产全程机械化示范县中率先建设一批智能/无人农机“示范农场”。4.构建政策体系。加强财政、金融、人才支持。国家层面设立高端和智能农机装备研发专项基金,持续推进基础设施“宜机化”配套,发展与适度规模经营相适应的农机服务。国家和地方层面应成立智能农机专家智库,加强相关装备与技术研究、标准和规范制订、技术培训和指导、决策咨询等工作,形成上下联动、相互支持、协调推进的技术指导机制。
二要强智造。我国耕地面积较小、地势地形复杂,同时小农户有2.6亿、受教育程度较低。这一现状,决定了智能化农机设备必须具备简单便捷、可操作性强、性能稳定、环境适应性强等特点,这就需要成熟的智造技术作支撑。国家13个部门近期明确“支持适应不同作物和环境的智能农机研发应用”,是针对国产农机“弱智”的毛病开出的一剂“良方”。当前智能化农机短板在哪里?我们对安徽省内206户新型农民进行了问卷调查,他们中90.26%的人认为,当前智能化农机亟待在田间作业、设施栽培、健康养殖、精深加工、储运保鲜等重点环节取得新进展,96.12%的人表示希望研发出适应恶劣农业生产环境和工况要求的低成本、易组装的各类农业传感器、控制器等核心部件,93.33%的人认为应尽快突破一批关键技术(如自动驾驶、播种监控、作物产量空间分布差异性监测、变量施肥、农药变量喷洒、智能化水肥一体、动植物病疫情在线诊断技术等)。解决这些突出技术问题,是一项系统工程,必须实行“产学研推用一体化”,集成一流信息化科技企业、高端农机制造商、高校、科研单位和基层农技推广机构力量,协同攻克“卡脖子”技术,加快多功能、“傻瓜”式、经济型智能农业装备的研究开发,变“传统制造”为“现代智造”,达到以电子化实现数字控制、网联化实现互联互通、智能化实现人机耦合(或无人操作),推动农机装备和技术主动适应农业规模化、精细化、设施化等要求。
三要强“融合”。现代高端农机装备是自动化、电子化和信息化的统一体,其智能化水平体现在农业生产过程智能感知、数字化分析与智慧决策结果在农机装备上的融合程度。要给农机装上智慧大脑,必须加快“两个融合”,即:农机农艺融合、机械化信息化融合。要瞄准粮食和食物安全,促进大数据、物联网、智能控制、卫星定位等信息技术在农机装备制造和作业上的应用,培育社会化地理信息、测土配方、墒情检测、产量监控等数据支持体系,推进农业机械化大数据应用,提升智能化制造水平和质量管控能力,实现粮油、大宗高值特色品种耕种管收全过程的精准、变量、定量作业,提高农机社会化服务的效率效益。“两个融合”需要加强“三大体系”的协同。国家已建立粮油棉、菌菜果茶等特色农业产业技术体系和农机产业技术体系,部分省市建立了农业信息化产业技术体系。三类体系要密切结合,瞄准生产经营机械化应用难题,协同创新。安徽省在芜湖市开展“一朵菇”(香菇、灵芝)区块链技术落地应用试点过程中,组织三大体系协作攻关组,集中食用菌、信息化、智能装备专家和相关农业技术员,重点突破智能装备轻简化应用,使区块链技术、设备迅速耦合并落地应用,建立类方舱式食用菌智能大棚,让“菌农”转变为一键管理、一机上传的“码农”,原来的一个大棚一年只能种一茬香菇,现在可以种三茬,收到了简便廉验、增产增收提质之效。加快“两个融合”,还要加强农村通信基础建设。智能农机对“互联网+”基础要求高,“网络信号不覆盖,智能设备是摆设”。应以“新基建”和数字乡村建设为契机,加快推进农村信息基础建设,使网络信息无死角、全天候、低成本覆盖,为农机化与信息化融合提供强有力支撑,让智能农机“耳聪目明”、有劲使得出。
四要强培训。千里马要有好骑手,智能农机离不开好机手。眼下智能化农机技术人才短缺,制约着智能农机的推广应用。必须在新型职业农民培育中,强化对农民应用智能化设施的培训工作,提高其开展农业智能化生产经营的能力。据我们对安徽蒙城、泾县的调查,当前,农机手普遍希望加强自动导航、无人驾驶、精准作业、智能监测、物联网、“互联网+农机作业平台”等机械化信息化融合装备与配套农艺技术培训。要加强农机管理人员和专业技术人员培训,并且尽可能安排在农机化示范基地建设进行“实战型”培训,然后逐步扩大培训范围,加快农机操作人员以及导航技术服务人员的培养。由于智能农机操作对农艺水平要求高,根据农机农艺结合的要求,应在对农机手的培训中增加农艺内容,使机手既懂农机又懂农艺;同理,对农艺人员的培训也要增加农机内容。各地应规划建设智能化机艺融合培训示范基地,加快技艺融合科技成果转化、技术试验推广、服务机制创新,示范引领智能化农机农艺融合发展。为了推动智能农机化发展,要引导支持涉农高校积极设置相关专业,培养创新型、应用型、复合型农业机械化人才,支持优势农机企业与大中专农机学校共建共享工程创新基地、实践实训基地,提高种养大户、农场主开展农业智能化生产经营的能力,促进他们加速向标准化、智能化转变,享受从田头、塘边、栏舍到“指尖”变革带来的便利。
五要强补贴。与传统农机相比,智能农机由于研发需要结合多种智能技术,其系统成本比较高,据我们对蒙城、泾县的调查,农民购买智能化农机设备,即使在获得农机补贴的情况下,实际每套系统成本依然需要3万—5万元,而整套设备更是高达十几万元。这对于普通农户来说难以承担,因此购买意愿会降低,智能农机推广难度较大。因此,应加大农机购置补贴政策支持力度,鼓励农民购买和使用智能农机,扩大新产品补贴试点,支持科技创新成果转化。同时,购机补贴政策要跟进农机智能化的节奏,改变对智能化农机产品不友好的“一刀切”模式。现行农机补贴政策规定,购置统一机型可享受一定比例补贴,但设置了财政资金补贴的上限,比如同一种农机低端的卖7万,高端的卖15万元,但是补贴都一样。建议提高购置智能化高端农机的补贴标准,以提高农户购置和使用智能农机的积极性。同时,还要建立健全智能农机服务体系,为农户智能化农机设备维护提供方便。

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