国内外研究表明，发展智慧农业可有效解决“谁来种地”的难题，而无人农场是实现智慧农业的重要途径。英国和美国等发达国家先后启动了无人农场、无人温室、无人猪场和无人渔场的建设，2017年英国哈珀亚当斯大学创建了全球首个小麦无人农场，采用无人驾驶拖拉机配备整地机与播种机、无人驾驶植保机和无人收获机等智能化农机完成小麦耕种管收全程无人化作业。中国对大田无人农场也开展了关键技术研究和建设实践，华南农业大学从2003年起开展农业机械导航技术的研究，2006年中国研制第一台无人驾驶水稻插秧机。实践证明，智能农机、精准作业和自动导航等无人农场技术可大幅度提高土地产出率、劳动生产率和资源利用率。

中国大田无人农场的实践

基于数字化感知、智能化决策、精准化作业和智慧化管理四大关键技术，以五大功能为目标，至2023年11月，华南农业大学在国内15个省启动了30个无人农场的建设，包括水稻、小麦、玉米和花生等作物。

1 再生稻无人农场

再生稻无人农场于2023年在湖南益阳千山红镇启动建设，进行了农田改造和农机库建设，配置了耕种管收无人驾驶农机，部署了再生稻无人农场云管控平台，实现了头季耕种管收环节和再生季管收环节无人作业，4月6日起采用无人驾驶水稻水穴直播机播种，8月15日起进行再生稻头季无人驾驶收获作业，11月3日起进行再生季收获作业。

农田改造主要包括小田块并大田块和精准平整。以大疆Phantom 4 RTK无人机采集农田全区域图像，并用大疆智图进行处理，获得农田三维地形图和三维点云数据，根据农田地形数据计算出农田平整作业的基准高度。将北斗卫星信号接收天线安装在推土铲上，农田精准平整系统的显示终端安装在推土机驾驶室内，系统实时测量推土铲高度与基准高度的差值，并将差值实时显示在显示终端上，减少了驾驶员操作难度，提高了农田平整效率和平整度。

粗平后采用无人驾驶拖拉机配套水田旋耕机进行水田耕整作业，无人驾驶拖拉机采用东风井关羿农EN954进行无人驾驶改造，旋耕机幅宽2.2m，作业时实现了从机库出发到田间和完成旋耕打浆作业后再返回机库。

旋耕打浆后，再用北斗水田平整机进行精平，通过显控终端设定平地铲平整作业基准高度。农田精准平整系统通过获取平地铲实时高度信息并下发控制信号至液压系统驱动执行元件，实时调节平地铲至基准高度。同时，显控终端实时更新农田地形数据，并实时调整作业路径，实现高效精准平整作业。

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选择5个田块并大田块的平整度统计，平整前和平整后的平整度如表1所示，由表1数据可知，水田的平整度得到明显提高，5个地块平整度均值为3.69cm，相比平整前平整度平均提高了56.31%。

水稻种植采用无人驾驶水稻精量穴直播机完成，采用洋马2ZGQ-60D插秧机头进行无人驾驶改造并配套2BDXZ-10精量穴直播机，在机库加装好种子后无人驾驶水稻精量穴直播机自动从机库驶入目标作业田块中，完成播种作业后自动回到机库。

再生稻头季收获采用沃得再生稻收获机改造为无人驾驶再生稻收获机，收获机履带宽350mm，轨距1250mm，割幅2.8m，粮仓容纳量1.5m³。水稻行距250mm，地块长300m，作业时无人驾驶收获机两侧履带各碾压1行水稻，在地块两头各进行一次卸粮，据此进行全局路径规划。作业时由无人农场管控平台远程下发任务，无人驾驶再生稻收获机自动从机库进入田间按规划路径进行收获作业，以固定路线行驶到卸粮点卸粮，减少了全田碾压率。经统计，无人驾驶再生稻收获机直线部分水稻行碾压率为18%，地头碾压率为31%。2023年再生稻无人农场头季平均亩产788.2kg，再生季平均亩产411kg，两季平均亩产1199.2kg。其中超高产品种“玮两优8612”头季亩产830.7kg，再生季亩产459.4kg，两季亩产1290.1kg。

2 花生无人农场

花生无人农场于2021年在广东三水启动建设，实现了花生耕种管收全程无人化作业。耕整环节采用雷沃TX1204拖拉机配备幅宽2m旋耕机进行无人旋耕作业。播种环节采用同一台雷沃TX1204拖拉机配备3垄6行花生播种机进行起垄播种。田间管理采用无人机施药。为实现花生无人化收获作业，以东泰4HBL-2型自走式花生联合收获机为平台，胡炼等设计了具有CAN的自走式花生联合收获机手自一体化电控系统，采用PD(proportionalderivative)控制算法和BangBang控制算法实现了花生挖掘、夹持、摘果和翻转卸果等作业系统的控制。

为提高无人驾驶履带式花生收获机沙地作业路径跟踪精度，建立了履带式收获机运动学模型与虚拟转向角函数关系，提出了基于预瞄跟踪的双PID路径跟踪控制方法，实现了无人驾驶花生收获作业和自动翻转卸果至运输车。田间作业表明：无人驾驶花生收获机在沙地以0.6m/s的速度作业时，系统直线跟踪平均绝对误差为2.23cm，最大偏差为4.14cm。2021年花生实测产量3164.10kg/hm2，高于广东省花生种植的平均产量2400kg/hm2。