引文格式：韓冷, 何雄奎, 王昌陵, 劉亞佳, 宋堅利, 齊鵬, 劉理民, 李天, 鄭義, 林桂海, 周戰, 黃康, 王忠, 查海涅, 張國山, 周國濤, 馬勇, 伏浩, 聶宏遠, 曾愛軍, 張炜. 智慧果園建構關鍵技術裝備及展望[J]. 智慧農業(中英文), 2022, 4(3): 1-11.
HAN Leng, HE Xiongkui, WANG Changling, LIU Yajia, SONG Jianli, QI Peng, LIU Limin, LI Tian, ZHENG Yi, LIN Guihai, ZHOU Zhan, HUANG Kang, WANG Zhong, ZHA Hainie, ZHANG Guoshan, ZHOU Guotao, MA Yong, FU Hao, NIE Hongyuan, ZENG Aijun, ZHANG Wei. Key technologies and equipment for smart orchard construction and prospects[J]. Smart Agriculture, 2022, 4(3): 1-11.
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智慧果園建構關鍵技術裝備及展望
韓 冷1，2，何雄奎1，2，3*，王昌陵1，2，3，劉亞佳1，2，3，宋堅利1，齊 鵬1，劉理民1，李 天1，鄭 義4，林桂海4，周 戰4，黃 康5，王 忠6，查海涅7，張國山8，周國濤9，馬 勇10，伏 浩11，聶宏遠12，曾愛軍1，2，3，張 炜13
（1. 中國農業大學 農業無人機系統研究院，北京 100193；2. 中國農業大學 理學院，北京100193；3. 中國農業大學 藥械與施藥技術研究中心，北京 100193；4. 中國農業大學 煙台研究院，山東煙台 264670；5. 華為技術有限公司，北京 100010；6. 北京市平谷區西營村村委會，北京 101200；7. 安徽易剛資訊技術有限公司，安徽安慶 246100；8. 浙江兩山生物科技有限公司，浙江湖州 313302；9. 河南雲飛科技發展有限公司，河南鄭州 450003；10. 北京天翼合創科技發展有限公司，北京 100085；11. 北京三一智農資料技術有限公司，北京 102199；12. 深圳市大疆創新科技有限公司，廣東深圳 518057；13. 安徽中科智能感覺産業技術研究院有限責任公司，安徽蕪湖 241000）
摘要
傳統果園生産中面臨着人口老齡化帶來的勞動力短缺、農機作業裝備與生産資料管理困難、生産效率低下等問題，通過建設融合物聯網、大資料、裝備智能化等技術的智慧果園，可有望解決上述問題。為應對北京市農業現代化建設需求、引領中國農業發展方向，基于桃、梨果園全程機械化、智能化管理等目标，本研究在北京市重要的桃、梨等優勢果品産區——平谷區峪口鎮西營村建構了約30 hm2梨與桃的智慧果園。果園中應用了10多種病、蟲、水、肥、藥的各類資訊擷取傳感器，裝備了28種機械化、智能化技術支援的農機裝備，采用的關鍵技術包括智能資訊擷取系統、水肥一體管理系統以及病蟲害智能管理系統，智能作業裝備系統包括無人駕駛割草機、智能防凍機、開溝施肥機、自動駕駛履帶智能仿形變量噴霧機、六旋翼枝向對靶無人機、多功能采摘平台以及整理修剪機等。同時，在果園中還建構了智能管理平台。經比較發現，智慧果園生産模式可減少人工成本50%以上，節省農藥用量30%～40%、肥料用量25%～35%、灌溉用水量60%～70%，綜合經濟效益提升32.5%。智慧果園的推廣實施将進一步推動中國果業生産水準的提高，促進中國智慧農業的發展。
關鍵詞
智慧果園；物聯網；智能農業裝備系統；無人駕駛機具；智能果園管理平台；資訊擷取系統；智能仿形噴霧機
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圖 1 北京市平谷區峪口鎮西營村智慧果園遙感影像圖
Fig. 1 Remote sensing images of smart orchards in Xiying village， Yukou town， Pinggu district， Beijing
圖 2 智慧果園系統
Fig. 2 Smart orchard system
圖 3 DJI P4M多光譜無人機
Fig. 3 DJI P4M multispectral drone
圖4 多光譜航拍圖
Fig. 4 Multispectral photos
圖5 固定攝像頭采集系統
Fig. 5 Camera information acquisition system
圖6 物聯網田間氣象站
Fig. 6 IOT weather station in the field
圖 7 多功能農情資訊采集無人系統
Fig. 7 Unmanned system multifunctional agricultural information collection
圖 8 物聯網莖水勢傳感器
Fig. 8 IoT stem water potential sensor
圖 9 物聯網土壤傳感器
Fig. 9 IoT soil sensors
圖 10 水肥一體化管路系統
Fig. 10 Water and fertilizer integration piping system
圖11 智能物聯網殺蟲燈
Fig. 11 Smart IoT insecticidal lamp
圖12蟲害種類及數量識别
Fig. 12 Identification of pest species and numbers
圖13 智能遙控無人割草機
Fig. 13 Remote control unmanned lawn mower
圖14 智能防凍機
Fig. 14 Smart anti-freeze machine
圖15 開溝施肥機
Fig. 15 Trenching and fertilizing machine
圖 16 雷射雷達導航履帶式仿形智能變量噴霧機
Fig. 16 Crawler-type intelligent variable sprayers with LiDAR-based navigation
圖 17 六旋翼枝向對靶電動植保無人機
Fig. 17 Six-rotor branch-to-target electric plant protection drone
圖18 果園電動升降平台
Fig. 18 Orchard electric lifting system
圖19 果園整理修剪機
Fig. 19 Orchard finishing and pruning machine
圖20 智慧果園管理一張圖
Fig. 20 One map for smart orchard management platform
圖 21 智慧農業大資料可視化平台
Fig. 21 Smart agricultural big data visualization platform
通訊作者簡介
何雄奎 教授
何雄奎，中國農業大學二級教授，博士生導師。2000年獲得德國霍恩海姆大學博士學位。現任中國農業大學農業無人機系統研究院院長、藥械與施藥技術研究中心主任、國際标準委員會植保機械與施藥技術分委員會委員。兼任《Int J Agric & Biol Eng》《Frontiers》等專題主編、《智慧農業（中英文）》等刊物編委，長期從事植保機械與施藥技術教學與科研工作，重點研究施藥技術基礎理論、農藥霧化沉積飄失規律、智能作業裝備與精準變量技術等。近5年主持國家自然科學基金項目 “植保無人機的農藥霧化沉積高效利用”、公益性行業專項課題“黃淮流域小麥玉米水稻田間用節水節肥節藥綜合技術”、京津冀協同創新重大專項“高效節藥植保裝備研發與示範應用”、國家重點研發計劃項目課題“基于多功能高地隙底盤的精量施藥機械研究開發”。排名第一獲省部級科技獎勵一等獎2項、二等獎2項、三等獎2項。獲發明專利56項，主編專著15部，發表論文130餘篇，制定國家、行業與地方标準13項。2005年獲北京市教育創新标兵稱号，2006年入選教育部新世紀人才，國務院特殊貢獻專家、享受國務院政府特殊津貼。
來源：《智慧農業（中英文）》2022年第3期
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