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无人机+AI:中国农业的进化之路

新火种    2023-10-23

演讲者:樊文泽 大疆农业传播总监

大家下午好!非常感谢主办方给我一个机会来这里分享一个这样的农业的话题。其实农业的话题在中国已经有几千年的历史,而且很可能跟大家接下来每天要做的事情都息息相关。

我今天分享的话题是AI+无人机,中国农业的进化之路。在1957年的时候,我们毛泽东主席面对当时农业的不实事求是风气的时候,他曾写过一篇很著名的党内通讯的文章,他其中提到一句话,中国农业的根本出路在机械化。当时这句著名的论断为我国的农业发展之路指明了一个方向。但是60年的时间过去了,我们中国农业的机械化到底发展到了什么样的阶段呢?

我们国家相关部门2018年的统计数据显示,2018年的时候全国农作物耕种广受的综合机械化率首次突破了67%,这张图上可以看到,我们在耕种广收的各个环节,机械化率有比较大的差异,特别是在植保环节,机械化率仅为10%,这是远远低于其他环节的机械化率的。

大家看这张图,或许到多农村,从农村来的伙伴们,都对这张图会有很多感触,目前在中国很多地区,手背着喷雾器到田间进行喷洒作业的方式,其实还是非常普遍的。这样的方式有什么坏处呢?显而易见,第一是效率很低,第二是费水费药,同时背着农药在地里面喷洒,一阵风吹来很可能要洒到地上的农药就喷到了自己的身上,最后导致自己的中毒。

说完背负式的喷雾器,又到地面机械。目前在黑龙江、新疆、江浙地区的大农场,也有采用一些传统的地面机械来进行作业。这些机械在田里面进行作业的时候,短板也是显而易见的,首先是有轮子,进入农田的时候会把一部分作物压坏。而且如果是遇到甘蔗或者是玉米那样的高杆作物的时候,这样的机械是没有办法进入的。但是那些高杆作物也同样需要植保,这样的话显然这样的设备无能为力了。

我们的数据表明,植保环节人工喷洒加上地面机械组合已经没有办法满足中国农业机械化的发展需求。

这60年来甚至未来的几十年内,我们植保环境的机械化,中国农业的机械化应该如何破局呢?

我们给出的答案就是天上的植保无人机,其实中国农业从邻国日本身上也找到了一些破局的方法,同样是植保无人机。大疆创新进入植保无人机是个偶然,同时也是一个必然。2016年的时候,北京有一家农业企业从日本的雅马哈那里进口了10台植保无人机。当时它只进口了9台,到了第十台的时候,就被日本的海关扣下来了,原因很简单,就是植保无人机属于当地的产品监管清单之列不能随意出口给中国。

恰好在2016年大疆创新正式成立,这是我们大疆创新在农业发展的简史,2012年我们大疆创新正式进入了植保领域的研究。到了2015年11月份,我们发布了国内的首款一体化植保无人机MG-1,到了2018年12月份,我们发布了国内的首款第二代植保无人机T16,而且这款T16植保无人机,一个小时内的作业面积可以达到150亩的水平。到了2019年4月份,我们发布了基于植保环节的作业场景这样一个识别的AI功能,到了2019年9月份的时候,我们发布了国内首款多光谱的无人机P4M。

经过5年来的技术沉淀,如今的大疆农业已经在智慧农业领域实现了全程作业方案的落地。这些合作方案的落地,还有加上我们合作伙伴的共同努力,其实已经在不断地推动着中国农业机械化的进展。

从我们2018年植保无人机在全国作业的分布情况来看,目前我们的植保无人机可以在新疆、黑龙江、东部平原地区,甚至在云南、华南经济作物区,都有进行作业。经过这几年的沉淀,我们大疆的植保无人机已经实现了超过4万台的全国保有量,而且今年的作业面积已经达到了2.3亿亩次的水平。这2.3亿亩次是什么概念呢?中国的耕地面积官方是20亿亩,民间统计是18亿亩,适合作业的是6亿亩左右,每亩耕地每年大概要进行植保作业大概的次数是3次左右,也就是说适合植保这样一个耕地的面积大概是18亿亩次。我们大疆在2019年已经做到了2.3亿亩次这样的水平。

如今通过我们P4R+T16的组合,我们已经实现了在中国农作物作业场景的基本上的全覆盖,这样的全覆盖是包括了我们通常所理解的大田作物,我们的水稻、小麦,还包括一些经济作物,包括棉花,各种各样的果树,柑橘树、苹果树、梨树等等,包括种植在坡地、丘陵地带的茶树等等。通过P4M和T16实现了农村作物的多光谱的信息获取到变量喷洒的完整解决方案,目前我们P4M在9月份已经上市了,这套解决方案的落地,标志着中国农业跨入了智慧农业的大门。未来随着越来越多的智能化设备可以搭载到无人机,中国农业朝着智能化、机械化的迭代过程。

T16这样的植保无人机,是在去年发布的产品,在农田作业的时候,已经可以通过它的雷达跟双目的避障功能,使得它在农田上遇到障碍物的时候,是能够自动识别,并且自动计算出绕行的路径。这样功能的加入,可以大大降低我们的飞手,植保队在田间作业的劳动强度。基本上把飞机飞起来以后,点自动化作业,它在地里面就自动,全部一体化地完成它的作业,全程是不需要人工的干预的。

这是植保无人机在果园里面的作业场景,我们可以通过AI技术识别只在有果树的地方进行喷洒,没有果树的地方不会进行喷洒,有了这样的功能,也可以大大减少农药的使用量。

这是我们在湖南永兴拍的视频,这是植保无人机在地形比较复杂的果园里面进行自动化作业的情况,大家可以看到我们的飞机在这种坡地的情况下,是可以实现全自动的作业的,而且飞机跟作物之间的高度是固定的,随着作物的起伏,飞机高度也会起伏。随着地形起伏,飞机飞行的高度也同样会起伏,从而保证喷洒的时候飞机跟作物之间是保持一定的距离的。

像这样的场景实现自动化作业之后,基本上我们国内的大部分场景,我们的植保机都可以实现全自动化的作业。

可能做农业研究方面的小伙伴们或许会比较熟悉,多光谱的无人机可拍摄农田的NDVI的图片,我们的研究人员可以通过这张图片分析作物的多光谱信息,就能够知道我们作物的生长情况和健康度,从而实现对症下药,精准施肥和精准喷药。整个作业流程,如今都可以通过我们搭载在无人机上的各种设备,还有我们线下的软件处理平台来进行一体化的流程,来实现它。

分析完我们的技术之后,我还是想再回到我们中国农业机械化,中国农业智能化的话题上。大家聊到中国农业的现状的时候,都希望或者说都想跟国外特别是欧美发达国家进行对比。我们以美国为例,其实美国农业是一个很特殊的存在,它拥有中部的大平原,拥有南北走向的河流,而且相对稳定的气候,这样就成就了它们的规模农业。而且美国地面机械已经成为了农业机械化跟智能化的最基础的设备,且全部是大农场,机器能够开进去,没有人,更没有电线杆,更没有障碍物。

但是大家回想一下,在我们中国,这样的情况能够实现吗?其实真的很难。首先中国的地形很复杂,人均耕地面积很少,而且农田又非常分散,农田所种的作物也是有很大的区别的。这些客观因素表明中国农业要实现更高阶段的机械化跟智能化,真的不能完全的照搬美国,或者是欧美国家的那套发展路径。特别是在植保环节,我们60年过来了,我们各个环节的机械化率都上去了,为什么植保环节依然没有达到有效的机械化率呢?其实就是因为我们的客观原因的存在。就是因为这些客观原因,就要求我们中国农业必须要走一条拥有自己特色的发展道路。正是因为这样的条件,或许不受地形限制的,不受地面限制的空中设备,正是其中一条可行的道路。

近年来,AI人工智能的话题很热,之前前面很多嘉宾也分享了,包括AI人工智能也好,多光谱技术也好,这些技术已经慢慢应用到了中国农业的各个环节上,这些技术的应用,让中国农业迎来了一条新的产业的进化,旧的这种价值链条正在被打破,新的价值链条在慢慢构建。将这条技术融入到我们无人机的平台之中,将可以帮助中国农民去探索更高的生产力,去实现更高的价值的职业化,去帮助中国农业走一条属于自己特色的农业发展道路,将中国人的饭碗牢牢端在自己手中。

今天我的演讲到此结束,谢谢大家!

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