什么是无人农场

无人农场字面意思即“不用人下田”“不用人做农事操作”的农场，即劳动力在不进入农场的情况下，采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对设施、装备、机械等远程控制、全程自动控制或机器人自主控制，完成所有农场生产作业的一种全新生产模式。全天候、全过程、全空间的无人化作业是无人农场的基本特征，装备代替劳动力的所有工作是无人农场的本质。全天候无人化就是从种植或养殖的开始到结束时间段内，每天24小时人不进入生产场地，所有业务工作都由机器完成。因此，无人农场需要对农场动植物的生长环境、生长状态、各种作业装备的工作状态进行全天候监测，以根据监测信息开展农场作业与管理。全过程无人化就是农业生产的各个工序、各个环节都是机器自主自动完成的，不需要人的参与，特别是业务对接环节，都需要装备之间通过通信和识别，完成自主对接。全空间的无人化是在农场的物理空间里，不需要人的介入，无人车、无人船、无人机和移动机器人完成物理空间的移动作业，并实现固定装备与移动装备之间的无缝对接。

随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，英国、美国、以色列、荷兰、德国、日本等发达国家陆续开始构建无人大田农场、无人猪场、无人渔场等。2019年，我国山东、福建、北京等地区开始了无人大田农场、无人猪场的探索，开启了未来农业生产的新模式。

无人农场的关键技术

无人农场是一个复杂的系统工程，是新一代信息技术、装备技术和种养工艺深度融合的产物。无人农场通过对农业生产资源、环境、种养对象、装备等各要素的在线化、数据化，实现对种养对象的精准化管理、生产过程的智能化决策和无人化作业，其中物联网技术、大数据技术、人工智能技术、智能装备与机器人技术四大技术起关键性作用。

1. 物联网技术。物联网技术是无人农场的基本组成部分。物联网技术为无人农场提供全面感知环境的传感器技术，通过环境感知，确保动植物生长的最佳环境；物联网技术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，确保动态感知动植物的生长状态，为生长调控提供关键参数；物联网技术提供各种装备的位置和状态感知技术，为装备的导航、作业的技术参数获取提供可靠保证；物联网技术提供5G或更高通信协议的实时通信技术，确保装备间的实时通信。

2. 大数据技术。无人农场中各种作业都是通过智能装备完成的，装备依靠各种实时数据的分析开展精准作业。无人农场时时刻刻产生海量、高维、异构、多源数据，因此如何获取、处理、存储、应用这些数据是亟须解决的问题。大数据技术为无人农场数据的获取、处理、存储、应用提供技术支撑：①大数据技术提供农场多源异构数据处理技术，进行去粗存精、去伪存真、分类等处理。②大数据技术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。③大数据技术能对各类数据进行有效存储，形成历史数据，以备农场管控人员进行学习与调用。④大数据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，确保农场作业，特别是机具作业的迅速反应。

3. 人工智能技术。无人农场的本质就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”。一是人工智能技术给装备端以识别、学习、推理和作业的能力。二是人工智能技术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。无人农场人工智能技术主要包括智能识别、智能学习、智能推理和智能决策四大关键技术，利用这些技术实现农场云管控平台的无人化。

4. 智能装备与机器人技术。无人农场要实现对人工劳动的完全替换，关键是靠智能装备与机器人完成传统农场人工要完成的工作。智能装备与机器人是人工智能技术与装备技术的深度融合，除了上面提到的人工智能技术，装备与机器人还需要机器视觉、导航、定位，以及针对农业生产场景中各种作业的运 动空间、时间、能耗、作业强度的精准控制技术的支撑。无人农场智能装备主要包括无人车、无人机、无人船和移动机器人等移动装备，以及智能饲喂机、分类分级机、智能肥水一体机等固定装备。无人农场机器人分为采摘机器人、自动巡航管理机器人、除草机器人、种植机器人、喷雾机器人、水产养殖水下捕捞机器人等。一般情况下，固定装备与移动装备协同完成无人农场的各种作业，无人车、无人船、无人机在移动装备中发挥重要作用。无人农场智能装备与机器人技术主要包括状态数字化监测技术、信息智能感知技术、边缘计算技术、智能作业技术、智能导航控制技术和智能动力驱动等关键技术。智能装备与机器人能够在无人农场中完成自主精准作业，实现无人农场生产过程中的精准化、高效化和无人化。

（文/农新）