摘要：无人农场是指在工人不进入农场的情况下，利用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对农场设施、装备、机械等远程控制或智能装备与机器人的自主决策、自主作业，完成农场所有的生产、管理任务的一种全天候、全过程、全空间的无人化生产作业模式。无人农场

智慧农业关键技术中无人机应用

无人农场是指在工人不进入农场的情况下，利用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术，通过对农场设施、装备、机械等远程控制或智能装备与机器人的自主决策、自主作业，完成农场所有的生产、管理任务的一种全天候、全过程、全空间的无人化生产作业模式。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，实现对种植养殖对象的精准化管理、生产过程的智能化决策和无人化作业。其中，物联网、大数据与云计算、人工智能与机器人三大技术起关键性作用。物联网技术可以动态感知动植物的生长状态，为生长调控提供关键参数，确保动植物在最适宜的环境下生长，也可以为装备的导航、作业的技术参数获取提供可靠的保证，确保装备间的实时通信。大数据技术提供农场多源异构数据的处理技术，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，与云计算技术和边缘计算技术结合，形成高效的计算能力，确保农场作业顺利完成。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，给装备以智能的大脑。

1 我国无人农场的建设背景和意义

我国由传统农业向现代农业发展的进程中，在高标准农田、现代农业示范区等大宗粮食和特色经济作物规模化生产区域开展智慧农业应用集成示范，突破大田种植业智能化技术规模的应用瓶颈，对于提升我国农业竞争力和促进农业现代化发展具有重要意义。

近年来，国家大力发展农业信息化建设，2019年“中央一号文件”提出，实施数字乡村战略，深入推进“互联网十农业”，扩大农业物联网示范应用，推进重要农产品全产业链大数据建设。2020年“中央一号文件”提出，依托现有资源建设农业农村大数据中心，加快物联网、大数据、区块链、人工智能、第五代移动通信网络和智慧气象等现代信息技术在农业领域中的应用，2021年“中央一号文件”提出，要实施数字乡村建设发展工程和构建现代乡村产业体系，推动移动物联网，发展智慧农业，建立农业农村大数据体系，推动新一代信息技术与农业生产经营的深度融合。

当前，随着我国城市化进程的发展，农村地区人口减少，再加上农村青壮年外出打工导致农村人口老龄化趋势明显，“无人种地”的问题日益突出。而解决这个问题的方法之一就是发展无人农场技术。无人农场是新型的智慧农业生产方式，欧、美、日等发达国家的无人农场已进入小范围应用阶段，而我国的无人农场目前还处于试验示范阶段。粮食安全是治国理政的头等大事，现代农业的发展离不开农业科技的支撑引领能力。智慧农业是现代农业发展的方向，无人农场是实现智慧农业的重要途径，大力发展无人农场技术是推动我国农业现代化发展的重要举措，对我国现代农业的发展有着深远的意义。

2 无人农场发展现状

随着我国信息化建设的快速发展，农业信息化也得到了迅速发展，依托智慧农业管理平台，运用物联网、云计算、大数据和人工智能技术，形成从感知到决策，再到智能执行的数字化农业生产模式，有效探索了农业现代化现的路径。近几年，国内多个省份均规划和建立了无人农场园区，并取得了突出的成效。如成都市新津区天府农博园的无人化智慧农场，该无人农场依托国家农业信息化工程技术研究中心院士团队，主要包括大田环境、作物监测、智能灌溉、遥感监测、无人农机以及农事管理等六大板块。其中，大田环境板块实现对空气温度、湿度、风速、CO2含量、降雨量等空气实时数据采集，同时还可获取土壤含水量、温度、液位等土壤实时数据，根据平台的监测数据，农户足不出户便可以对大田进行排灌作业。遥感监测板块是在作物！

长的不同阶段，进行无人机多光谱遥感监测，获取作物光谱数据，通过数据分析可以得到作物长势、病虫害、水肥胁迫状态等信息，生成追肥处方图，无人农机将按照施肥处方图完成施肥工作。整个平台借助无人拖拉机、无人插秧机、无人收割机等智能设备，实现从耕地、播种、施肥、灌溉到收获都无人操作，整个农业生产过程只需要操作手机或电脑，就可以实现对整个农场的管理。

此外，还有广东省河源市东源县柳城镇下坝村的万绿智慧无人农场，利用物联网传感器、预设路径、北斗卫星定位和5G数据传输等技术，实现水稻耕、种、管、收全部生产环节无人化，有效降低了种田成本，实现了农业精准化管理，提升了生产效率：江苏省宜兴市丁蜀镇莲花荡粮食生产无人化农场，采用导航系统指引无人收割机工作，实现全程无人驾驶，作业视频实时通过5G网络传输至后台监管系统，农户们可以实时查看农机作业轨迹、作业面积、作业质量，掌握收割进度，不仅节约了人工成本，也提高了作业效率，让农业生产更加精准高效。

国内无人农场真正的起步是在2017年，但到2020年左右已经出现了颇具规模的无人农场。除了上述几个代表性的无人农场外，全国各地还规划和建立了多个无人农场，呈现遍地开花的态势。如吉林省公主岭市的国家农高区无人农场、河北省保定市容城县南张镇尚丰无人农场、山东省淄博市临淄区朱台镇禾丰种业生态无人农场、贵州苗族桐族自治州剑河县南明镇的水稻无人农场、安徽省亳州市焦城区赵桥乡的无人农场等。这些无人农场建设的技术方案尽管有所不同，但其建设均依靠先进的信息管理技术和自动化技术，为我国探索无人农场的发展模式奠定了良好的基础。

3 无人农场发展趋势

当前无人农场已经不再是一个想象或概念，而是一种真实的存在，无人农场的迅速发展，正逐渐成为农业新趋势与新业态。无人农场作为一种全新的模式，正引领着全球农业领域的“新赛道”，未来国家之间农业竞争的主赛道极有可能是无人化。

我国农业信息领域的多位专家也对我国无人农场的未来发展寄予厚望，农业机械化工程专家，中国工程院院士罗锡文对无人农场的发展进行了概括：“耕种管收生产环节全覆盖、机库田间转移作业全自动、自动避障异况停车保安全、作物生产过程实施全监控、智能决策精准作业全无人。”中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江也提出：“智慧无人农场是先进智能技术、工业技术和工程科技等高度集成，实现农业全程高效无人化的最先进农业生产方式。目前，智慧无人农场处于少人’阶段，真正实现“无人'还需要一步步实质推进，攻克技术难关。”

现阶段，国内外现代化农业的标准制定和关键技术发展之间存在一定的差距，特别是智慧农业无人化农场，我国仍处于示范阶段，突破新技术领域，是我们的当务之急。当前，国内已经突破了路径规划、协同作业、自主避障等多项关键技术，且国内的农机导航技术已经处于和国际并跑的阶段，与国外同类产品技术水平相当，在水田场景自动导航方面更是居于国际领先水平。

由于在某些关键领域技术的落后，我国无人农场的建设整体上落后于农业先进大国，处于“跟跑模仿”阶段，主要在农业传感器、农业模型与核心算法等关键技术和产品方面受制于人，如高端农业环境传感、生命信息感知设备被美国、日本、德国等企业垄断，大马力高端智能装备较多依赖于进口，动植物生长模型与核心数据主要来自美国、以色列、荷兰、日本等发达国家。另外，由于行业顶层设计缺失，各地区的智慧农业建设水平参差不齐。

目前，我国无人农场还处于起步阶段，除了技术问题，还存在商业难题。国外无人农场的发展方向已经由耕种管收全过程无人化向农业生产、管理全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入和个性化服务发展，我国目前无人农场虽然多数还处于试验示范阶段，但在“节本增效”方面已经取得了一定的成果，也形成了一套较为成熟的现代化农业生产科学管理系统。

来源：青钱柳