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　　農(nóng)機(jī)+北斗，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為顆粒歸倉保駕護(hù)航

事實上，從2012年北斗二號完成建設(shè)，北斗的應(yīng)用場景便開始延伸至農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。北斗除了可以監(jiān)測農(nóng)機(jī)作業(yè)，也可以在自動駕駛領(lǐng)域起到關(guān)鍵作用。當(dāng)農(nóng)機(jī)遇到北斗，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為大國糧倉增加了一層守護(hù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計師楊長風(fēng)曾說，北斗的應(yīng)用只受限于想象力。那么，在十年發(fā)展過程中，北斗系統(tǒng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具體的應(yīng)用場景是怎樣？如何發(fā)揮作用？未來，北斗將把農(nóng)業(yè)引向怎樣的遠(yuǎn)方？吳才聰在接受新京報記者采訪過程中，將問題一一解答。

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吳才聰，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院大數(shù)據(jù)系教授、博士生導(dǎo)師，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測與大數(shù)據(jù)應(yīng)用重點實驗室主任，中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備分會秘書長。新京報記者 田杰雄 攝

《麥?zhǔn)湛煊崱凡笕?，高峰期一天處?億條數(shù)據(jù)

6月16日，吳才聰?shù)膱F(tuán)隊發(fā)布了今年“三夏”期間的第24份《麥?zhǔn)湛煊崱贰＿@一日，全國小麥機(jī)械化收獲的重心已到達(dá)河北省保定市，近4萬臺裝有北斗終端的聯(lián)合收割機(jī)分布在河北中南部、江蘇北部、山西南部等地。在收割機(jī)分布熱點圖上，晌午之前，落日之后，河北和江蘇的部分區(qū)域依舊呈現(xiàn)出火紅的一片，那是在躲避了灼熱的日頭之后，“麥客”們正陷入如火如荼的收獲作業(yè)中。

6月15日，全國小麥機(jī)械化收獲重心在河北省保定市。因今年河南遭遇“爛場雨”，從中心圖中可以看到，同期，機(jī)收重心在河南南部和安徽之間反復(fù)。受訪者供圖

《麥?zhǔn)湛煊崱返陌l(fā)布進(jìn)行到第三年，吳才聰已經(jīng)不用像前兩年那樣，在每天晚上九點鐘，把團(tuán)隊里的二十余位老師和學(xué)生召集在會議室，開一個多小時的調(diào)度會，去討論、滿足新需求，提升數(shù)據(jù)的處理速度。那時候，團(tuán)隊每隔兩三天就會更新功能，展現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。因為許多“門檻”已經(jīng)邁過，吳才聰說，這一年《麥?zhǔn)湛煊崱返闹谱饕獜娜莺芏唷?/p>

輕舟已過萬重山，只有數(shù)據(jù)采集和處理算法還在持續(xù)優(yōu)化，今年最大的改變在于軌跡數(shù)量。吳才聰告訴新京報記者，在近期，搭載北斗終端的數(shù)萬臺聯(lián)合收割機(jī)上傳位置信息的時間間隔，從原來的30秒，縮短到了5秒。一個點位就是一條數(shù)據(jù)，這帶來的好處是農(nóng)機(jī)的軌跡更加密集，計算面積更加精準(zhǔn)，但同時隨著點位的增多，團(tuán)隊需要處理的數(shù)據(jù)也增加數(shù)倍。

由于數(shù)據(jù)的倍增，團(tuán)隊在今年也面臨過“緊急時刻”。那是5月31日，河南南部“爛場雨”過后的第一個晴天，南陽的農(nóng)機(jī)齊刷刷地下地，連軸運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)顯示這一日活躍的農(nóng)機(jī)數(shù)量比前日增加了一倍多，北斗終端回傳的農(nóng)機(jī)軌跡點也較前一日增加了10倍。當(dāng)日，2300多萬條數(shù)據(jù)驟增至2億多條，大數(shù)據(jù)處理程序直接在半夜卡住了，讓團(tuán)隊真正感受到了壓力?！斑@還不是最多的，在今年的麥?zhǔn)崭叻迤冢覀兊姆?wù)器在一天內(nèi)處理了6億條北斗數(shù)據(jù)，這是在團(tuán)隊又一次緊急優(yōu)化算法和調(diào)配服務(wù)器資源后完成的?！眳遣怕斦f。

截至6月16日，據(jù)團(tuán)隊更新的《麥?zhǔn)湛煊崱凤@示，日投入作業(yè)的聯(lián)合收割機(jī)數(shù)量已經(jīng)連續(xù)第八日走低，在圖表中的這條波動的曲線軌跡，也意味著全國“三夏”麥?zhǔn)臻_始接近尾聲。

著眼三個層面，大數(shù)據(jù)將改變我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理方式

在吳才聰團(tuán)隊制作《麥?zhǔn)湛煊崱分?，很難找到這樣一份具有時效性的麥?zhǔn)請蟾妫梢灾庇^地看到全國從南到北麥?zhǔn)盏膭討B(tài)情況，機(jī)手夜以繼日地?fù)屖铡⑹崭顧C(jī)馬不停蹄地跨區(qū)奔赴，都真實地體現(xiàn)在數(shù)據(jù)里。

誰會是這份報告的受眾？大數(shù)據(jù)分析報告又會發(fā)揮怎樣的作用？吳才聰告訴記者，作為服務(wù)和管理手段，《麥?zhǔn)湛煊崱分饕獞?yīng)用在農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測分析，具體體現(xiàn)在三個層面。

在微觀層面，《麥?zhǔn)湛煊崱访鎸Φ膶ο笫锹?lián)合收割機(jī)的機(jī)手群體，每日的熱點圖以及同期發(fā)布的機(jī)手作業(yè)面積排行榜，可以幫助機(jī)手了解自己作業(yè)的效率，優(yōu)化作業(yè)路線。與很多人預(yù)料的不同，吳才聰提到，忙碌的機(jī)手并不是小眾受眾群體，他記得這些年間，“三夏”期間連續(xù)發(fā)布的《麥?zhǔn)湛煊崱吩霈F(xiàn)過一次“斷檔”，最先打來電話詢問的是一位機(jī)手，“他們主要是想和同行比較作業(yè)量，通過北斗記錄的數(shù)據(jù)對他們來說是可信的，有參考意義?！?/p>

在中觀層面，《麥?zhǔn)湛煊崱芬材芊?wù)于收割機(jī)制造企業(yè)。“根據(jù)國家規(guī)定，農(nóng)機(jī)企業(yè)需要在售出農(nóng)機(jī)一年內(nèi)提供包修、包退、包換的‘三包’服務(wù)。服務(wù)講究時效性，這也是農(nóng)機(jī)企業(yè)間的競爭力所在?！眳遣怕斦f，企業(yè)可以根據(jù)熱點圖，更好地布局應(yīng)急維修車輛和人員。此外，收割機(jī)企業(yè)還可以通過采集的工況數(shù)據(jù)，深入了解農(nóng)機(jī)的工作狀況。

全國小麥機(jī)械化收獲熱點，6月15日0時至24時，有38280臺安裝北斗終端的聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)。受訪者供圖

最后，在宏觀層面，團(tuán)隊所建立的大數(shù)據(jù)平臺，從在線農(nóng)機(jī)數(shù)量、作業(yè)速度、跨區(qū)路徑等方方面面，為我國各級農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門提供數(shù)據(jù)，為宏觀調(diào)控提供決策參考。

在吳才聰看來，這些是北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用非常典型的場景，基于它所收集的大數(shù)據(jù)，正在逐步改變著我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與管理方式，推動著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。

在必然要走向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的過程中，“中國很需要北斗”

實際上，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，從開始應(yīng)用到今天，也不過十年時間。吳才聰是這十年的“親歷者”。

2012年底，北斗二號系統(tǒng)建成并開始提供服務(wù)，在北斗一號技術(shù)體制的基礎(chǔ)上，北斗二號可通過無源方式向亞太地區(qū)提供服務(wù)，北斗的定位精度進(jìn)一步提高。

轉(zhuǎn)過年來的2013年1月，在吳才聰?shù)热说慕M織下，北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用交流研討會在農(nóng)大金碼國際會議中心順利召開。時隔十年再回過頭看這次研討會，很難說這不是北斗技術(shù)應(yīng)用于我國農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的一個起點。吳才聰記得，包括來自原農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化司、中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室、知名農(nóng)機(jī)企業(yè)代表與大型農(nóng)場在內(nèi)的近70位專家學(xué)者參與了會議研討。

“整個研討會下來，大家有著非常強(qiáng)烈的共識：中國農(nóng)業(yè)需要北斗，北斗在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著重要及廣泛的應(yīng)用?！眳遣怕斕岬?，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不只在大數(shù)據(jù)層面給予農(nóng)業(yè)幫助，能解放勞動力的農(nóng)機(jī)自動駕駛領(lǐng)域也是關(guān)鍵技術(shù)。優(yōu)秀的機(jī)手經(jīng)過數(shù)年田間作業(yè)，才可能將作業(yè)精度控制在10厘米以內(nèi)，而搭載北斗自動駕駛系統(tǒng)后，農(nóng)機(jī)作業(yè)的精度可以提高至2.5厘米。對于小面積的農(nóng)田來說，這毫厘之間的差別意義不太顯著，然而對于我國18億畝耕地來說，則失之毫厘，差之千里。

事實上，GPS被首次應(yīng)用在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)當(dāng)中是在1992年的美國，兩年后已經(jīng)能為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)實現(xiàn)節(jié)本增效。1992年的北京，也曾利用GPS導(dǎo)航開展小麥蚜蟲防治。但顯然，依靠自主的北斗系統(tǒng)，才更有助于保障國家糧食安全。

吳才聰記得，在會上，時任原農(nóng)業(yè)部農(nóng)機(jī)化司副司長的劉恒新曾提到，考慮將北斗終端納入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼目錄。而來自官方的最終消息也沒讓人等太久，2013年4月，為推動北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，財政部、原農(nóng)業(yè)部在國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼目錄中，增加了“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)備”小類，對“農(nóng)業(yè)用北斗終端（含漁船用）”進(jìn)行補(bǔ)貼。

“這只是第一步?！闭咦尡倍吩谵r(nóng)業(yè)領(lǐng)域落地生根，但短時間內(nèi)尚無法立竿見影，畢竟即便有補(bǔ)貼政策，搭載北斗系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)設(shè)備價格依然不低。吳才聰回憶，到了2014年，在我國農(nóng)機(jī)設(shè)計制造專家、中國工程院院士陳學(xué)庚的支持下，新疆兵團(tuán)第八師石河子市成功申報“北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用示范工程項目”，項目在國家補(bǔ)貼基礎(chǔ)上，疊加項目補(bǔ)貼和示范團(tuán)場補(bǔ)貼，進(jìn)一步推動了國產(chǎn)北斗農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用。又過了一年，隨著電動方向盤替代液壓閥，北斗農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)真正走向了規(guī)模化。

讓北斗真正觸及生產(chǎn)，集成應(yīng)用是未來行業(yè)的方向

自北斗二號建成后，從2013年到2015年的三年間，北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速，為我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)后續(xù)快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)布《麥?zhǔn)湛煊崱返倪@幾年，吳才聰團(tuán)隊所監(jiān)測到的搭載北斗系統(tǒng)的收割機(jī)數(shù)量從最開始的1.5萬臺，增至當(dāng)下最高峰的近9萬臺，“這個數(shù)量大概占全國當(dāng)日活躍收割機(jī)數(shù)量的三分之一?！?/p>

麥田上密密麻麻的圓點，是北斗記錄下的農(nóng)機(jī)作業(yè)軌跡，密集的點位也真實反映著農(nóng)機(jī)的作業(yè)面積、作業(yè)時長等信息。受訪者供圖

在吳才聰看來，三分之一于大數(shù)據(jù)而言，是一個很“經(jīng)濟(jì)”的體量?！拔野褦?shù)據(jù)分為‘零數(shù)據(jù)’、‘小數(shù)據(jù)’、‘大數(shù)據(jù)’，這些是相對而言的。大數(shù)據(jù)并非意味著要囊括全部的數(shù)據(jù)，就目前來看，即便有更多的數(shù)據(jù)，對于我們的統(tǒng)計精度也不會產(chǎn)生根本性的影響，目前的數(shù)據(jù)體量反而避免了小樣本質(zhì)量不佳帶來的干擾?！?/p>

吳才聰從不為數(shù)據(jù)量而擔(dān)心?！霸诖钶d北斗的農(nóng)機(jī)規(guī)?；?、國產(chǎn)化方面，我們前進(jìn)的速度已經(jīng)很快了。”2022年5月，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會在京發(fā)布的《2022中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》中提到，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，全國已有將北斗終端作為標(biāo)準(zhǔn)配置的農(nóng)機(jī)企業(yè)45家，已安裝農(nóng)機(jī)自動駕駛系統(tǒng)超過10萬臺，安裝農(nóng)機(jī)定位、作業(yè)監(jiān)測等遠(yuǎn)程運(yùn)維終端超過45萬臺/套。而根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)報告顯示，農(nóng)機(jī)北斗終端生產(chǎn)企業(yè)預(yù)期2023年農(nóng)機(jī)定位檢測終端銷量為70.35萬臺，還將比2022年增加36.96%。

數(shù)據(jù)見證發(fā)展的速度，但也透露著當(dāng)下行業(yè)內(nèi)的痛點?！翱梢钥吹降氖牵覀円恢睕]有較高的站位去看待北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用，多數(shù)時候，領(lǐng)域中的從業(yè)者其實是在各干各的。”2023年北斗系統(tǒng)首次進(jìn)入“一號文件”，其中提到，要支持北斗智能監(jiān)測終端及輔助駕駛系統(tǒng)集成應(yīng)用，吳才聰也指出，集成應(yīng)用當(dāng)是未來非常重要的方向，也是拓寬北斗農(nóng)業(yè)應(yīng)用的當(dāng)務(wù)之急。

數(shù)字化生產(chǎn)，為噸糧田提供更有力的支撐

端牢中國飯碗，守住大國糧倉，藏糧于地和藏糧于技是國家戰(zhàn)略。對于靠天吃飯的農(nóng)業(yè)來說，技術(shù)的迭代發(fā)展，手段的創(chuàng)新優(yōu)化，都是在保障國家糧食安全。北斗在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，最終目的也是如此。

在信息技術(shù)層面，北斗的應(yīng)用，能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來什么樣的幫助？“北斗不是單純的定位系統(tǒng)。”吳才聰告訴記者，他更愿將北斗看作是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)“裝備”，“我們可以把它理解為是一個信息傳感器，它能被嵌入到很多信息采集設(shè)備中，在數(shù)字化農(nóng)業(yè)中，可為采集者提供高精度的時空信息?！?/p>

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)在很大程度上依賴這些時空信息。吳才聰說，數(shù)字農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程有其“三部曲”，包括信息獲取、生產(chǎn)決策以及精準(zhǔn)執(zhí)行。北斗在這三個環(huán)節(jié)都可以發(fā)揮作用。舉個最簡單的例子，在信息獲取的過程中，采集裝置嵌入北斗，生產(chǎn)者可以了解病蟲害的空間分布；在生產(chǎn)決策過程中，基于北斗位置的多維數(shù)據(jù)展示和處理，將為生產(chǎn)者提供更全面的數(shù)據(jù)參考；在精準(zhǔn)執(zhí)行過程中，關(guān)于肥料的施用，甚至可以顧及不同植株的需求差異。

吳才聰說，在北斗系統(tǒng)完成集成應(yīng)用、實現(xiàn)數(shù)字化管理后，穩(wěn)產(chǎn)增效也將有更多保障與實現(xiàn)路徑，如同在今年“一號文件”中提到的噸糧田、新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動，將有更有力的支撐。

數(shù)據(jù)的積累，技術(shù)的更新，也如農(nóng)作物，需要時間和汗水為它積蓄養(yǎng)分?！靶畔r代早已到來，只是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域稍微有些晚，而一旦到來，趨勢必將不可逆轉(zhuǎn)。”吳才聰說，農(nóng)業(yè)是一個集成應(yīng)用的領(lǐng)域，這意味著農(nóng)業(yè)發(fā)展的寬度、廣度及速度，高度依賴于工業(yè)和信息化領(lǐng)域的發(fā)展?！爱?dāng)其他領(lǐng)域的核心技術(shù)逐漸成熟，在契合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需求的情況下，有價值的‘裝備’就會出現(xiàn)?！?/p>

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