在辽阔无垠的无人农场中，一辆装载着摄像头的无人农机正在大田里穿梭，为作物施加肥料；农田里安装的传感器，时刻监测着土壤、水肥等关键指标的变化；通过传感器收集到的海量农业数据，通过深度学习、数据挖掘等先进技术的应用，为农业生产提供智能化决策和优化的支持……在上述生动描绘的背后，无人农场的宏伟蓝图正逐渐展现。以技术为画笔，一幅壮丽的画卷正在慢慢展开，描绘出无人农场的无限可能和美好未来。
无人农场作为一种新兴的农业生产方式，随着科技的发展和农业现代化的推进，正在逐步实现智能化、精准化、自动化的农业生产，为现代农业的发展带来了巨大的想象空间。中国工程院院士罗锡文对无人农场的描述则是：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。
未来，在技术的不断创新和政策的逐步完善下，无人农场有望在农业生产中发挥更大的作用，为农业现代化贡献力量。
政策助力，无人农场初现雏形
2022年5月，由工业和信息化部指导，我国发布了首个智能农机技术路线图。相关负责人指出，到“十四五”末期，我国平原地区主要粮食作物将全面普及以导航技术为主、具备自动行走能力的智能农机装备，在集中连片的大型平原地区农场，具备高度自主行走能力的智能农机、完全自主行走能力的农机将成为作业主力，形成一批商业化的无人农场。
无人农场无疑是我国农业发展的一大重点内容，从近年来我国颁布的相关政策来说，也能看出国家和省市对无人农场的大力支持。
图：近年来我国发布的与无人农场相关的政策。数据来源：据公开资料收集，35斗制图
陆续颁布的政策是无人农场发展把向领航的“掌舵人”，也是引领未来发展的“金钥匙”。中国农业机械流通协会数据显示，我国多个省市及100多个县市区均出台政策，规划“十四五”期间无人农场/智慧农场项目建设，未来市场空间巨大。
图：近年来我国部分省市发布的与无人农场相关的政策（按地区首字母排序，如有遗漏或修改，欢迎联系作者）。数据来源：国科农研院，公开资料，35斗制图
从上图中不难看出，我国多个省市开始发力无人农场的建设。重庆、广东、河北、江苏、上海等地明确提出了要建设的无人农场数量，其余省份也都纷纷表示要以无人农场作为发展重点。中国农业机械流通协会数据显示，2020-2022年期间，全国无人农场建设的数量成倍增长，无人农场的发展建设逐年加快，截至2022年底，全国无人农场项目数量百余个、2022年无人农场建设数量超过40个，涉及北京、上海、广东、江苏等22个省市自治区，建设面积超过30万亩，其中超万亩的大型无人农场就有十余个。
上述现象的产生，其实源于不同省份在无人农场发展上的差异化。在农业主产区，由于农业人口的流失速度相对较慢，且有着丰富的农业资源和较大的农业规模，导致无人农场的发展步伐相对较慢，数量也较少，未能及时跟上无人农场技术的步伐。而在一些非农业主产区，由于农业人口的减少速度较快，劳动力短缺问题日益凸显，因此对无人农场技术的需求更为迫切。这些地区可能更加注重技术创新和现代化，对无人农场的发展投入更多的精力和资源。这使得这些地区的无人农场发展速度更快，数量也更多，甚至可能处于行业前沿。
这种差异化的现象，实际上是不同地区根据自身实际情况和需求进行的不同选择。农业主产区可能更加注重农业生产的稳定性和规模化，而非农业主产区则更加注重农业生产的现代化和效率。但无论如何，无人农场技术的发展和应用，都将为我国农业的现代化进程带来积极的影响。
无人农场的真实面貌：并非完全“无人”
当前，我国面临的问题是农业人口的减少和劳动力的短缺。传统的农业生产方式已无法满足社会对高品质粮食的需求。因此，需要采用更为现代化的方式来解决这一问题，确保农业生产的持续发展。
某农业科技公司相关负责人在谈到无人农场时，强调这并非是完全脱离人的“无人”概念，而是一个结合了先进技术与人的智慧的“智慧农场”。这其中，人的角色并不是被替代或被忽视的，而是与技术紧密结合，共同推动农业生产的发展。尽管无人机、自动化设备等技术在一些公众瞩目的领域中得到了广泛应用，但在实际的作物生产种植环节中，人的参与仍然是不可或缺的。以智能插秧机为例，虽然智能插秧机能够完成无驾驶员插秧的过程，但在后续的育秧盘放置、秧苗运输等环节中，仍然需要人力来完成。这些步骤目前尚未实现完全自动化，仍需人的操作和监控。
在物流方面，无人车理论上可以完成从货架到目的地的运输任务。但在实际农业生产中，这种做法既不必要也不太可能实现。由于农业在中国仍然是一个附加值较低、零散的行业，因此，现阶段应该更多地关注如何通过智慧技术提高农业的效率和产值，而不是盲目追求完全的无人化。
智慧农业和无人农场无疑是农业未来的发展形态，但我们必须认识到，当前新技术的推广应用一定要与我国农业的基础条件相匹配。我们会聚焦主要作物的生产环节，一个环节一个环节的去突破它。农业是个辛苦活，农业劳动力在快速减少以及老龄化，用工成本在增加，发展智能农机装备的目的之一是通过减人和少人化，来解决“无人种地”这一问题。通过智能农机和农业机器人，人们可以减轻繁重的体力劳动，从而有更多的时间和精力去进行管理和决策。这种转变不仅提高了农业生产的效率，而且也使得农业生产更加精准和可持续。
图：中科原动力漫洒式打药机器人在农场开展植保作业。图片来源：受访者供图
图：中科原动力智能农机在北大荒农场开展无人化集群作业。图片来源：受访者供图
然而，无人化的实现是一个长期且复杂的过程。这个过程需要经历多个阶段，从机械化到自动化，再到智能化，最后才能实现真正的无人化。在这个过程中，不同地区的农场发展阶段也会有所不同。例如，在北方的大田农场，由于地势平坦、土地连片，已经实现了机械化和自动化，并正在向智能化迈进。这些农场通过引入智能化的农业装备和机器人技术，提高了生产效率和质量，同时也减少了人力成本。相比之下，南方的某些地区可能还处于机械化的初级阶段。这些地区可能面临地形复杂、土地分散等困难，机械化程度相对较低。因此，在南方地区推广无人化技术需要克服更多的困难和挑战。
因此，我们不能盲目追求无人化，而应该根据实际情况和需要，逐步推进农业技术的进步和应用。同时，政府、企业和研究机构也需要加强合作，共同推动农业技术的发展和普及，以实现更高的农业生产效率和可持续性。
技术为王，以智能化手段打造无人农场的“超级大脑”
从技术层面上来看，在无人农场中，控制是至关重要的顶层设计，它负责全面调控无人农场的技术运作。整个无人农场可分为三个主要环节：感知、决策控制和执行。
首先，感知环节通过物联网设备收集农场内的各种数据，包括环境参数、作物生长情况等。这些数据为后续的决策和控制提供了基础信息。通过实时的数据监测，农场管理者可以了解作物生长状况、土壤湿度、气象条件等，从而更好地指导决策。
接下来是决策控制环节。这一环节基于感知环节收集的数据，利用大数据模型进行分析。通过深入挖掘数据中的信息，系统能够决定在不同时间段需要进行的操作。这是一个持续积累经验、不断优化决策的过程。随着时间的推移，决策控制系统的智能化程度将不断提高，能够更好地适应各种环境和条件，提高农场的生产效率。
最后是执行环节。根据决策控制的结果，无人农场系统利用农机和机器人等设备执行具体的田间作业任务。这些设备在控制系统的指挥下协同工作，确保作业的高效性和准确性。通过精确的定位和智能控制技术，农机和机器人能够实现精准播种、施肥、灌溉、除草和收获等作业任务。这不仅大大提高了生产效率，也减少了人力投入和资源浪费。
一项数据表明，2023年，在10万亩大田作业中，相比传统机械化作业，利用自动驾驶、北斗导航定位、人工智能、大数据等技术，智能农机不但可以实现全昼夜24小时作业，提高作业效率约30%，同时提高土地利用率5-10%、降低3-5%的作业油耗和化肥等农资使用数量。
在上述过程中，决策控制环节是无人农场的“超级大脑”。智能化、数字化平台在农业生产中具有显著效果，可减少人工使用50%以上，作业效率提升20%至30%。智慧工厂平台不仅能解决整个流程的数字化和标准化指导问题，提供生产建议和标准计划，并按照作业标准执行。通过解决这两个核心问题，确保作业准确执行，实现了高效、精准的农业生产。在决策过程中，系统会给出建议，但最终仍要由人决定是否执行。系统的目标是将人的影响降低，确保生产的稳定和高效。
无人农场，这笔成本账该怎么算？
无人农场的建设是一项涉及众多因素和复杂投入的工程。在开始阶段，就面临着巨大的软件、硬件和农机等方面的投入。这些投入不仅仅涉及到购买先进的设备和技术，还包括研发、维护和更新等方面的持续投入。而且，由于土地情况和设备选择等因素的影响，投入的差别也很大。对于一些地势平坦、土地连片的地区，无人农场的建立可能相对容易，投入也相对较少。但对于地形复杂、土地分散的地区，建设和运营的成本可能会大大增加。
除了设备和基建的投入，还需要考虑人力成本、运营成本等因素。尽管无人农场的目标是减少人力和实现少人化，但在建设和运营初期，仍需要大量的人力和资源进行技术研发、设备调试、运营管理等工作。这些人力成本和运营成本也是总体投入的重要组成部分。
此外，值得注意的是，在无人农场的建设中，硬件投入的差异很大。不同的地区、不同的农场、不同的作物对设备和技术的需求不同，因此硬件投入的差异也会影响总体的投入和成本。这使得在成本的计算和实际的投入上也存在极大的浮动区间。
以京西稻智慧农场为例，因为要进行农机升级、机干道建设、灌排水渠建设和高标准农田升级，400多亩地每亩投入成本要几千元。尽管如此，从长远角度来看，通过规模化和标准化生产，无人农场可以提高效率、降低成本、增加产量，“解决谁来种地，怎样种地”的难题，从而实现盈利。因此，建设无人农场需要具备长远规划，并需要有一定的资金和资源支持。
图：2022年6月，北京海淀京西稻智慧农场“示范基地”，智能插秧机在进行插秧作业。图片来源：受访者供图
图：2022年5月，北京海淀京西稻智慧农场“示范基地”，智能拖拉机在进行卫星平地作业。图片来源：受访者供图
以农机的使用为例，传统农机农忙时一台拖拉机要配备2名农机手倒班连续作业，每年人工成本不到20万，而一套L4级农机无人作业设备的成本小于人工成本且作业面积、效率和质量都有提升。从能源使用角度来看，相较于传统农机，智能农机的能源消耗正在逐步减少，通过精准作业和优化控制，智能农机能够有效在降低能源消耗的同时提高作业效率和农业生产效益。因此，不到两年的时间就可以收回成本。从收入角度来看，无人农场的优势主要体现在规模化和最终产物的标准化上，尽管标准的提升可能对最终作物的销售价格产生一定优势，但这种优势主要体现在产量和品质上，而不是直接体现在价格上。
政策、技术、土地流转……什么是无人农场发展的“拦路虎”？
在无人农场的发展过程中，存在着一些潜在的障碍和挑战。首先，从技术角度来看，尽管整个无人农场的流程已经可以实现，但在一些关键技术环节上，如图像传感器、数据化能力等方面，与国外先进水平还存在一定的差距。这需要我们在技术研发和创新上不断投入，以缩小与国外的差距。其次，在农机和农具方面，国内与国外的技术水平也有一定的差距。特别是在播种机和收割机等关键设备上，国内的技术可能相对落后，与国外相比可能存在二三十年的差距。这制约了无人农场的效率和生产能力，需要我们在农业机械领域加大研发力度，提高设备的性能和可靠性。此外，土地流转问题也是无人农场发展中的一大障碍。尽管政策鼓励土地流转和规模化经营，但在实际操作中仍面临诸多困难。如何有效地整合土地资源、实现规模化经营是一个亟待解决的问题。这需要政府、企业和农民共同努力，探索出适合中国国情的土地流转模式，为无人农场的发展提供必要的土地条件。最后，农业的盈利性是推动无人农场发展的关键因素。虽然政策支持对于无人农场的发展很重要，但更重要的是农业本身能够产生足够的经济效益，吸引更多的投资和资源。只有当农业成为一个赚钱的行业时，才能更好地推动无人农场的发展，实现规模化、商业化的目标。因此，提高农业的盈利性是无人农场发展中的重要任务之一。
综上所述，无人农场在发展过程中面临着技术、设备、土地流转和盈利性等方面的障碍和挑战。为了推动无人农场的发展，我们需要加强技术研发和创新，提高农机设备的技术水平，探索适合的土地流转模式，并努力提高农业的盈利性。只有克服这些障碍，才能使无人农场成为未来农业发展的重要趋势和方向。同时，政府和社会各界也需要给予更多的关注和支持，为无人农场的发展创造良好的环境和条件。
试验为主，无人农场推广仍需时日
从试点到大规模推广，其中的艰辛和挑战需要经历时间的考验和判断。
目前，无人农场主要是由一些成规模的大型企业推动，如北大荒等。这些企业拥有较大的土地面积，适合采用无人农场的相关技术。同时也有较强的资金和技术实力，能够在无人农场项目的投入研发和试验上给予支持和保障。然而，整体上，无人农场还处于探索和研究阶段。就当前来看，无人农场还没有形成一个成熟的行业，市场渗透率很低，大部分农业从业者仍采用传统作业方式。
农业作为国民经济的基础，其某些新兴技术的发展需要经过一系列的试验、示范等阶段，逐步形成规范和标准，才能得到广泛的认可和应用。在这个过程中，技术的研发和应用是至关重要的。无人农场作为农业领域的一项新兴技术，虽然具有巨大的潜力和优势，但目前距离推广阶段仍有很长的距离。
无人农场是智慧农场的一种表现形式，它是农业智能装备与农艺的高度融合。我们相信通过这些智能科技能够实现科学种田、精准种田、高效种田、绿色种田，让农业高质量可持续的发展。然而，目前我国的智慧农场还处在发展初期，但也在快速增长。尤其在依托人工智能等技术的智能农机方面，中国企业具备全球竞争力。从市场空间来看，中国作为农业大国，2017 年至 2021 年，农业机械市场规模由3911亿元增长至5310亿元，CAGR 为 7.9%。2021年我国智慧农业市场规模约为685亿元，根据前瞻产业研究院预测，智慧农业市场规模将会维持中高速发展，以复合年均增长率10%初步测算2022年我国智慧农业市场规模为754亿元，预计2027年将会达到1214亿元。
无人农场作为一个场景和功能都更完善的“智慧农业升级版”，其收入来自硬件、软件、服务及运营多个层面，可见收益空间超过单一硬件及服务市场。假定未来几年无人农场建设面积每年达到100万亩，综合收入为10000元/亩（包含软硬件及服务和产品销售收入），则市场规模将到达百亿级。
尽管无人农场目前仍处在探索和发展阶段，但其所具有的潜力和优势预示着它将成为农业发展的重要趋势。随着技术的不断进步和应用的不断推广，无人农场有望在未来实现大规模的商业化应用，为农业生产带来革命性的变革。随着无人农场技术的不断成熟和应用的不断推广，我们有理由相信无人农场将成为农业发展的重要趋势和方向。它不仅可以提高农业生产效率、降低成本、增加产值，还可以改善农业生产环境、促进农业的绿色发展。同时，无人农场的发展也将带动相关行业的发展，创造更多的就业机会和经济效益。
未来，通过政府、企业和社会各界的共同努力和支持，加强技术研发和推广应用，我们有信心在不久的将来实现无人农场的广泛应用和推广，为农业的可持续发展和现代化做出更大的贡献。
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