在光明农发集团的崇明基地内,无人机缓缓起飞,用时3分钟,就可以完成人工1小时的巡田任务;在手机上点一点,上海点甜科技研发的智能机器人按照规划路线,自动完成播种、旋耕、起垄等基本农事操作……一个个数字农业应用场景,正在沪郊相继落地,勾画着行业的未来。
2022年12月召开的中央农村工作会议提出,要依靠科技和改革双轮驱动加快建设农业强国。相比其他农业大省,上海虽然耕地面积有限,但基于超大城市科技、人才等优势,仍大有可为。据统计,近年来,上海市农业总产值保持在270亿元左右,农业科技进步贡献率近80%。
传统农业与高科技融合,经历着怎样的“乘风破浪”?
关键场景无人化
炎热天气里,我们坐在办公室吹着空调,就能遥控机器人种田
日前举行的光明食品集团创新大会上,光明农发集团展示的智慧农业运营平台,吸引了不少人的注意。
“如果田地需要灌溉,只要在系统平台上点击相应选项,就可以自动开启闸门。”工作人员介绍,以往,灌溉比较耗费人力和时间,每管理一个条田,田埂上来回走一遍就要两个小时,“而且,堵水通常就是蛇皮袋子一挡,漏水是常事”。如今,团队自主研发的物联网设备以及控制平台,有效代替了人工开关闸门以及田间实地勘查。从泵房到田间进退水的全过程,实现智能控制和精准灌溉,提高灌溉效率和节水效率,人均管水面积从百亩提升到千亩。
“基于农业生产实际,我们已搭建起农田、农时、农机、农艺、农管、农资、农事7个关键模块,依托物联网、云计算、大数据、人工智能等技术,实现关键场景无人化、智能化管理。”光明农发集团信息中心总经理骆静说。
这样的数字化应用场景,正在沪郊落地。大型农企、科技公司、新农人等围绕育种、农机装备、运营管理等环节,打通数字化脉络。
来自金山的点甜科技,成为国内首批自主研发农业机器人的团队。在位于金山廊下的叮咚农场,记者看到团队最新的蔬菜大棚机器人系列。从外观上看,它们与普通农机无太大区别,内里大有乾坤。一改农机通用的柴油发电机,它采用电机作为动力系统,并通过图像识别、人工智能算法、自动驾驶等前沿技术,让机器人拥有智慧大脑。全自动模式下,加载了棚内地图的智能机器人,按照规划好的路径进行播种、旋耕、起垄等基本农事操作。“炎热的天气里,我们坐在办公室吹着空调,遥控机器人种田。”公司创始人王金悦描绘了这样的图景。
崇明区东平镇的瑞华实业番茄产业园,通过技术升级实现了全年不间断高质量生产。薄膜温室番茄藤的栽培槽内插有一个滴管,通过水肥一体化滴灌技术和智能化远程监测,可实时调整水肥配比,经过滴管将溶液输送至植株附近,精准施肥的同时,还能定制番茄的口感。相比薄膜温室,玻璃温室更加智能化,增加了补光灯、地源热泵系统等设施。这套系统冬季可增光提温,夏季可通风降温,为番茄提供良好的生长环境。“我们这里的番茄秧藤个头高,最高可以长到十几米。产量是普通大棚的三四倍,而且可以越冬生产。”相关负责人说,团队正与科研院所合作,开展智能采摘机器人研究。
解决“谁来种地”
等我们退休了,农业还有谁来干?这就需要依靠现代技术
出身于农家的王金悦,大学毕业后曾担任过多家互联网公司的市场总监、运营总监。一次回乡探亲,他帮着乡亲开挖沟渠,还没做多久就磨出一手水泡,“等我们退休了,农业还有谁来干”,当时对方的一句话让他深受触动并决定投身机器人研发。
从业人员数量持续减少,是各国农业领域的共性问题。中国农业大学教授李道亮说,美国在100年间,农业从业人员从全部人口的70%下降到2%,其他国家也是如此。而我国农业从业人员尚有20%。农业劳动力老龄化的问题也较为突出。目前国内一线劳动力平均年龄为55岁,“70后”是主力军,“80后”不到5%,“90后”不到1%。“解决未来谁来种地的问题,需要依靠现代技术。”
还有一点不容忽视,尽管国内主食及初级农产品供应逐步丰富,但数量保障仍然是粮食安全的首要问题。在第五届进博会“种业发展合作高端论坛”上,中国工程院院士、中国农业科学院原副院长万建民提到,从粮食产量角度来看,我国粮食生产已实现“十八连丰”,而且连续7年粮食产量超过1.3万亿吨,但2021年我国进口粮食也超过1.6亿吨,对外依存度超过19%。他认为,到2030年,我国粮食产量必须再提高20%才能满足需求。
当前,国内劳动生产率、资源利用率、土地产出率等相对较低。利用先进技术提升生产效率,有很大的发展空间。以光明农发集团的探索为例,数字化、智能化的农业生产场景已在集团域外农场试点两万亩,实践证明可节约劳动力80%、节水节电20%、减肥10%,实现粮食增产5%的目标。骆静说:“‘十四五’末,我们计划实现人均管田500亩目标,到‘十五五’末要在此基础上翻一番。”
技术与成本平衡
作为产品设计方,研发要在保证功能的前提下,尽可能降低成本
对于农业来说,科技创新的理想很美好,现实落地却并不简单。
光明食品集团自主开发智能灌溉系统,其实是无奈之举。最初,公司尝试寻找科技公司合作,实现大田设施设备的升级。“农业本身比较辛苦,田间设备密度较低且利润薄,没有公司愿意接这个活儿。”于是,公司团队亲自上阵,与上海市农科院联手,历时一年研发出产品并开展试点,目前已推广至3万亩。
点甜科技在创业之初,面对的是“空空如也”的供应链。机械、通信、电子工程等专业出身的成员从其他设备东拆西凑零部件自行焊接,将图纸上的设计落地。“随着机器人产品逐步推出,我们实现从0到1的突破,才有了底气和实力与供应商定制产品。”王金悦说。
在数字农业场景的落地过程中,从业者都在寻求技术与成本的平衡。点甜科技也经历过“纠结时刻”。团队曾一改履带式车轮设计,模仿汽车制造四轮驱动智能机器人,试验后发现,虽然行动灵活度提升了,但成本却直线上涨。相较于履带式机器人配置2个电机,四轮机器人需要8个电机来驱动。而在实际生产中,有的电机仅在转弯时启动,大部分时候并不运作,造成资源浪费。因此,团队又做起减法,后续产品仍然采用履带式设计。
这样的例子还有很多。“作为产品设计方,我们的研发还是要在保证功能的前提下,尽可能降低成本,提高使用者的接受度。”最早,点甜科技蔬菜大棚全套机器人售价为400万元。随着供应链的完善以及技术的成熟,如今这套产品的售价已降至100万元。
文/束涵
编辑/倪家宁