农业之大变革，无人农场凭什么走向现实？
当下，正值“十四五”时期，这是推动实现农业农村现代化的关键时期，也给无人农场发展提供了巨大的空间。
农业之大变革，无人农场是重要组成。无人农场的出现对农业生产模式产生了深刻影响，也将成为未来农场的主流发展方向。在全力推进农业农村的现代化进程中，结合无人农场的实际应用推广，有助于实现农业种植的精准化、标准化、精细化、集约化、规模化和高效化，达到增产增收和可持续发展的目的。
图源：博创联动官网
无人农场从概念走向现实
综合现有各类无人农场的研究探索，农业信息技术专家李道亮教授认为无人农场可以定义为采用新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等的智能控制，实现农场全空间、全天候、全过程无人化生产作业的一种农业生产组织模式。
这一定义道出了无人农场诞生的关键原因在于信息技术发展日新月异，技术红利加速推动农业数智化。近年来，5G、物联网、大数据、云计算和人工智能等新兴技术快速发展，跨“界”赋能农业生产，重塑农业生态。集成化、智能化的农业装备加快普及，无人农场试验应用逐渐在福建、江苏、山东等地展开。
信息技术发展的必然趋势使无人农场从概念走向现实，劳动力结构变化和日益严峻的农业资源形势使无人农场的发展变成时代需求。一方面，随着工业化与城镇化不断推进，我国农业劳动力成本日趋增高，传统农业劳动力逐渐减少，农民老龄化、农村空心化，无人种田成困局；同时，长期以来对农业资源的肆意开发和浪费导致我国农业生产环境日益恶化，农业资源的综合利用率不高。而另一方面，据联合国粮农组织公布的报告，至2050年粮食需增产70%才能满足人口增长的需要。
由此，生态、高效、优质、安全的无人农场成为最佳选择。其先进性体现在能够实现对种植、养殖对象的精准化管理，以及生产过程的智能化决策和无人化作业等方面。具体来说，包括智能调控农场温湿度环境，有效干预或阻止病虫害传播，及时调整养分供应等。于农业和人类发展而言，这是一次具有重大意义的突破。
物联网、大数据、AI是关键技术
如前所述，无人农场这一突破得以实现是依赖于物联网、大数据、5G、云计算和人工智能等信息技术的发展进步。凭借于此，农业生产资源、环境、种养对象、装备等各要素才得以在线化、数据化。
物联网技术作为无人农场重要的支撑技术，提供以传感器为基础的环境全面感知技术，确保动植物在最佳环境下生长；提供以机器视觉和遥感为核心的动植物表型技术和视觉导航技术，确保动植物生长状态的实时感知，为其生长调控提供关键参数；提供装备的位置和状态感知技术，为装备导航、作业的技术参数获取提供可靠保证。简而言之，物联网技术使农场装备网联化成为可能，保障整个农业生产、管理过程的信息感知和可靠传输。
无人农场通过智能装备完成精准作业，而装备是依靠农场海量实时数据的分析开展精准作业。大数据技术提供农场多源异构数据的处理技术，进行去粗存精、去伪存真、分类等处理方法；能在众多数据中进行挖掘分析和知识发现，形成有规律性的农场管理知识库；能对各类数据进行有效的存储，形成历史数据，以备农场管控进行学习与调用；能与云计算技术和边缘计算技术结合，形成高效的计算能力，确保农场精准自主作业。
无人农场的本质是实现机器对人的替换，因此机器必须具有生产者的判断力、决策力和操作技能。人工智能技术的支撑给无人农场装上了“智能大脑”，让无人农场具备了“思考能力”。人工智能技术一方面给装备端以识别、学习、导航和作业的能力，另一方面为农场云管控平台提供基于大数据的搜索、学习、挖掘、推理与决策技术，复杂的计算与推理都交由云平台解决，给装备以智能的大脑。
当然，除开信息技术加持，智能装备对于无人农场的发展也是不可或缺的。在农业生产、管理以及产后各环节所使用的无人车、无人机、采摘机器人、除草机器人、种植机器人和智能饲喂机等既是人工智能与装备技术的深度融合，又是能够满足农场无人化的重要构成。
四大系统构成完整生态
农业相关软硬件的研发和进步，给无人农场创造了构成完整生态的可能，并且其完整生态已有大致的雏形。
一般而言，厂房、道路、水、电、仓库、车库、通信节点和传感器安装节点等基础物理构架构成了无人农场的基础设施系统，为无人农场作业装备系统、测控系统和管控云平台系统提供了基础工作条件和环境。
作业装备系统是无人农场生产和管理过程中使用的设备和装置的统称，根据作业任务特点分为固定装备和移动装备，是无人农场的核心组成部分。固定装备包括无人牧场的饲喂设备、智能穿戴设备、奶生挤奶设备和鸡蛋分拣设各等；移动装备系统有大田农场中耕播种机械、收获机械、植保机械等各种作业机械，以及各种移动机器人设备等。
测控系统是指无人农场信息的智能感知系统和装置、设备的智能控制系统，主要完成对智能装备与机器人的智能控制，实现对种养对象的精准生产管理。作为农场的感官系统，测控系统为无人农场提供了关键信息支撑，如大田的气候气象、农作物面积、密度、土壤及病中害等，畜禽养殖场的畜禽健康状况、喂养情况、位置信息及发情预测等数据，智能装备运行状态数据、故障诊断以及健康管理等信息。
无人农场具有海量的信息资源，且不同场景作业任务复杂多变，因此无人农场需要对各类数据进行智能存储、识别、学习，并完成知识的推理以及机器的智能决策。无人农场云平台系统能够进行无人农场各种信息和数据的存储、学习，数据处理、推理、决策的云端计算，以及有效信息的挖掘和各种作业指令、命令的下达，并建立可视化模型，是无人农场的神经中枢。
以上四大系统在各自的角色位置上发挥相应的作用，并实现彼此配合协作，构成无人农场的生态系统，共同完成无人农场农业生产和管理任务。
五大典型应用场景
根据农业应用方式及类型的不同，无人农场可以分为大田种植、温室大棚、果园种植、畜禽养殖和水产养殖等五大典型应用场景。五大场景的农业生产方式各有差异，此次我们先重点梳理无人农场大田和果园种植领域的重要企业，温室大棚和无人农场养殖领域的相关企业我们将再做细分专题。
无人大田农场是最早提出无人农场概念的类型，通过无人机遥感、物联网技术、智能装备等实现耕、种、播、收、灌和植保作业等全部流程都实现无人化操作。无人果园是智能感知、智能分析、智能作业和智能装备技术在果园生产中集成应用，实现果园环境自主调控、无人植保以及农产品的无人收获、运输和处理。
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资料来源：[1]李道亮,李震.无人农场系统分析与发展展望[A].农业机械学报,2020,51(7).