全程无人驾驶技术在河北赵县首试成功本文图片摄影：陈斯
无人驾驶拖拉机在田间自动转弯
王秀博士向合作社理事长讲解精准农业技术
随着我国保护性耕作技术的应用推广，其生态效益及经济效益逐步显现，并进入全新快速增长阶段，在落实乡村振兴战略、提升新农村生态效益方面发挥重要作用。按照“信息化和精准作业引领全程机械化”的思路，河北省农机部门依托国家农业智能装备工程技术研究中心赵春江院士团队提供的全程机械化解决方案，联合河北省农科院粮油作物所专家团队，经过3年的不懈努力探索，具有河北特色的“全程智能化保耕技术3.0”模式基本形成。
无人驾驶添彩“三夏”
“嘿!真的成功了!这只‘大家伙’不仅自己会走直线，还会调头呢，真是太神奇了!”6月12日，在河北石家庄市赵县姚家庄村光辉农机合作社实验基地，一帮合作社理事长一边看着正在田里作业的“大块头”，一边兴奋地说。
只见技术员将智能拖拉机和玉米精量播种机组驶入作业地块，并利用车载电脑快速设定作业地块边界以及玉米播种机作业幅宽。在系统自动完成行驶路径规划后，只见技术人员离开了驾驶室，这辆头顶两根导航天线的智能拖拉机配带精量播种机便自动精确地按照预设线路，完成了播种机入土直行作业、地头播种机抬起和拖拉机组拐弯换向作业连续动作。
“过去的智能作业只能高精度地自动直线行驶，拐弯时还得人工操作。对此，我们研发了更加智能化的作业系统。”国家农业智能装备工程技术研究中心研究员孟志军在演示过程中介绍道，启动系统的无人驾驶功能后，系统利用制高精度北斗卫星定位、先进导航和转向控算法，能够按照既定规划路线实现无人高精度播种作业，直线行驶播得直;行驶到地头之后能够自动转弯换向，同时三点悬挂升降自动控制系统按照指令将玉米播种机抬升，完成转弯之后，再将玉米播种机下放到工作位置，系统牵引玉米播种机根据规划的行驶路径实现往复无人高精度播种作业。
面对一些合作社理事长对无人驾驶和精准定位的疑问，孟志军解释道：“我们采用全国首创的双天线测姿测向方式，使农机能够按照既定线路进行高精度的自动直线行驶，相比同类产品能够做到停车起步不打弯、倒车准、高速稳、复杂地况效果好，手动自动灵活切换，确保作业安全。同时，系统能最大限度减少农机作业垄间的重叠和遗漏，显著提高作业质量，增加有效耕地面积，有效提高作物生长过程中的光、热和水分的利用率，减少弱势植株的比例，降低收获损失率。此外，利用该系统自动操控功能，能够大幅度降低农机驾驶人员的人为操控，减轻驾驶人员劳动强度，即使是新手也能完成高质量的作业，实现真正意义上的无人作业，满足了农业现代化的未来需求。我们算是用全自动无人驾驶技术为河北今年的‘三夏’添了一把‘火’。”
三年磨一剑，形成“保耕3.0”模式
2017年，河北省与国家农业智能装备研究中心赵春江院士团队合作，在赵县开始了全程机械化解决方案的试验和示范，引进了北斗全球卫星自动导航和辅助驾驶技术以及大田作物水、肥、种、药精准作业技术，形成“智能化作业1.0”;2018年，以“物联网+精准作业”为代表的2.0版本在赵县先行先试，继而推向30个全程机械化示范县和69个农机合作社“智慧农场”;2019年，在北斗卫星定位导航和激光测距雷达等无人自动驾驶系统管理下，全自动无人驾驶作业在赵县光辉农机合作社试验田里顺利完成第一试。
三年磨一剑，全自动无人驾驶作业与物联网管控的精准作业2.0版本的完美对接，标志着河北全程智能化保耕技术3.0模式基本成型。
“几年来，由国家农业智能装备工程技术研究中心研究员王秀自主开发的，基于物联网技术的联合收割机计产收获系统，使河北全程机械化示范效果初见成效。今年，我们在32个县的62个农机合作社发挥‘智慧农场’作用，用全程智能化作业打通收、还、播、肥、药、水全部环节，实现了保护性耕作创新发展。像光辉农机合作社这样的‘三夏’农机化生产模式，就是智能化的保护性耕作配套技术作业模式。”河北省农业机械化管理局调研员郭恒介绍，“物联网+精准农业”的全程机械化架构已经建立。如今，应用物联网监测平台，农机合作社“智慧农场”实现了“四化”，也就是农机管理信息化、田间作业智能化、生产过程数字化、经营服务网络化，通过集成使用传感器技术、北斗卫星定位导航技术、遥测遥感技术、无线互联技术，物联网实现了对小麦联合收割计产、高速精量播种、精准变量施肥、精准变量施药、高效节水全程作业环节进行智能化物联网管理和监测。
王秀研究员对“智慧农场”使用全程机械化解决方案转变生产方式和管理方式非常满意。“这些监测信息包括亩作业量、亩施药量、施肥量、灌水量、农机位置、作业图像等，还可查询历史作业信息，对农机装备作业报表统计分析等。这些信息可通过驾驶室监视屏、电脑终端、手机APP掌控，方便驾驶员、农机合作社管理者、农机管理部门使用和管理农机作业。”王秀向现场观摩人员解释道。
“经过几年的摸索，河北省逐渐形成了多套智能化保护性耕作配套技术——小麦秸秆覆盖和玉米高速精播保护性耕作配套技术、玉米高速精播与对行淋灌高效节水配套技术以及土壤遥测配方精准变量施肥配套技术。这三项配套技术都实现了农机、农艺和信息化的深度融合，顺利实现了‘保耕3.0’的创新发展。”郭恒总结说。
让“高大上”的精准农业更接地气
由于农机作业季节性强、机手少等原因，河北熟练的农机手成了香饽饽。“这两年人工成本上涨得非常快，一到农忙时节我就发愁，就算一天开出500元的高价，能找到熟练的‘老把式’不是个容易的事。年轻人都去城里打工，很少有人对开这些拖拉机感兴趣。如今，真的到了‘青黄不接’的瓶颈期。”赵县光辉农机服务专业合作社理事长姚风娟显得十分无奈，面对合作社流转4000亩、托管8000亩的土地，“机多人少”的市场现状总是她心头的“一片乌云”。
新一代全自动无人驾驶作业的首试成功，不仅意味着河北省农业全程机械化取得新突破，更是给像姚凤娟这样的合作社理事长们的一针“强心剂”。“之前只在新闻里看到无人驾驶技术还在研究阶段，并没有投入到实际生产当中，而这次首试过后，我们会留出一片地使用无人驾驶进行玉米精播作业。如果将来新一代智能作业能大面积推广使用，将大大降低我们的作业成本，就再也不用担心机手短缺的问题了。”对于高质高效的无人驾驶作业效果，姚凤娟满怀期待。
“赵县作为河北全程机械化示范县，这4年来，发挥了标杆县、典型示范县的表率作用，省农机局安排的1.0到2.0版本的全程机械化所有的新技术试验都是在赵县先行先试，取得实效后，才推向其他项目县进行示范和推广。这两年，全省有近四分之一的县来赵县学习观摩，还接待了山东、江苏等省的考察团。”赵县农业农村局副局长张辉平兴奋地说，此次新一代智能作业为代表的3.0版本初试成功，可以更加精确地提高作业质量，增加有效耕地面积，让“高大上”的精准农业技术更接地气。
“近年来，我省农业全程机械化逐步形成了有河北特色的解决方案。”郭恒表示，河北省的农业生产大部分地区一年有两个茬口，在夏季小麦机收和夏玉米种植上，我们实施了保护性耕作这样一整套全程化的和智能化的技术体系，来不断地提升劳动生产率、土地产出率和对资源的利用率。下一步，河北进一步改进完善精准作业的智能化，如在精准变量施肥、病虫害监测、全自动无人驾驶智慧识别等环节继续发力，在“智慧农场”应用土壤处方图、产量图、播种图复合管理和决策上深入开发，不断提升保护性耕作技术模式创新发展水平。