中联重机方啸:农机自动驾驶与智慧农业

佐思产研
2018/4/13 11:55:50

3月20-21日,由佐思产研、佐智汽车主办,地平线、TTTech、魔智、海信网络科技、晶众股份、芯仑光电、PLK、中科慧眼等单位支持的2018第三届ADAS与自动驾驶国际论坛在上海银星皇冠假日酒店举办。超过400多位嘉宾参加了本次论坛,中联重机智能化项目总监方啸博士在会上发表了《农机自动驾驶与智慧农业》的演讲。


中联重机智能化项目总监方啸博士


方啸:各位上午好!非常感谢佐思产研、佐智汽车给我这个机会与大家分享自动驾驶与农业相关的落地和应用。我叫方啸,来自中联重机。中联重机是中联重科旗下的一个子公司,中联重科主要做工程机械和农业机械。我是从主机厂出来,做汽车自动驾驶。我到了中联以后发现,刚开始把农业想的简单了,真的从事这个行业之后发现有很多的挑战,也有很多的机遇。所以今天跟大家分享这段时间我们在农业方面的经验,与大家探讨一下未来可能合作的方向。


  我的演讲分为四部分,首先是引言,第二部分是农业自动驾驶与智慧农业,第三部分介绍一下中联农机智能化,最后是未来智慧农业新模式。


大家对于农业机械可能不是太了解,我们以一个问卷的形式开始演讲,首先是汽车和农机比较,有没有人可以一周不开车的?



 第二个问题,有没有人觉得我可以一周不吃饭的?我不是说农机一定比汽车重要,而是说不同维度的重要性不一样。我们知道民以食为天,粮食生产也是非常重要的一个环节。


  第三个问题,在座各位有多少人种过地?有没有人现在还在种地?现在种地的人是什么年龄段?


大家认为现在中国农民年龄段是在20—30岁的举个手?正确的答案是,现在中国农民的年龄段是50—60岁,所以说粮食问题非常重要。我们之前有很多农民,但是随着前二十年农民工入城,现在农民减少了很多。50—60岁的农民再过十年,可能都不种地了。未来怎么办?粮食问题怎么解决?


我不知道大家有没有玩过QQ农场?类似于偷菜游戏,有的请举个手。如果未来我们可以在电脑上随便点点鼠标,然后我们的拖拉机、农业机械就去作业和收获了,这不仅是一种消遣,另外还有额外的收入,这就是我们所探讨的农业新模式,也是我们谈的智慧农业的概念。


  农业非常重要。国家每年的中央一号文件,近几年全是关注农业发展的。同时国家的政策文件,2017年国家新一代人工智能发展规划,其中有一块就是规划农业板块。另外工信部、农业部、发改委发布的农业装备发展行动方案、十三五国家战略性新兴产业发展规划、中国制造2025,其中农业都占了很大的一个份额。



我们再说说农业发展现状,智能农业和农机自动驾驶的现状,包括轮式自动驾驶拖拉机、农机物联网终端、农机物联网平台等。市面上自动驾驶拖拉机保有量2万台,每年需求量现在是3000台到5000台;农机物联网终端的保有量也是万台以上。


此外还有一点非常重要的是,湖北省、江西省已经明确表示,2020年没有自动驾驶功能的拖拉机是不允许进入他们的市场销售的,所以农业机械、农业自动驾驶前景非常好。此外还有国家的补贴,自动驾驶拖拉机国家每台会有2万元的补贴。


面对这么好的前景,我们下面看看应该怎么去做这个事情?第二部分是农机自动驾驶与智慧农业。我们可以看到农业发展分为几个阶段,从原始农业、传统农业、工业化农业、精准农业到智慧农业。我们目前是工业化农业向精准农业过渡的阶段,未来我们会发展智慧农业。



这是中联对智慧农业概念的表述,智能化、自动化的农机装备,加上农业物联网、农业大数据、农业传感网和专家智库平台。自动化的农机装备,除了自动驾驶和车联网以外,农机作业更像是一个机器人,除了行走移动以外,还需要有不同场景和环境作业,所以这是农机机械化的自动装备。智慧农业发展阶段,从自动化的产品到审批的自动化,才能真正去发展自动驾驶与物联网平台,最后才是我们的智慧农业系统。



说一下中联公司的定位,我们想做一个整个农业生产整体解决方案,从小麦、水稻、农业生产全程机械化做一个整套解决方案。这是目前公司现有的产品,有拖拉机、收获机、小麦机、甘蔗机、玉米机、水稻机、生物质物料机、农机具、烘干机。



我们分成了三个模块,整机智能化,比如拖拉机所做的整体一体化操控、动力换档、电力提升、机械自动化。农机自动驾驶,我们加了北斗定位、车载计算机、前端装了传感器等,此外在这个基础上还加了双目摄像头,用视觉的解决方案来做自动驾驶。各位可以算一算,市面上自动驾驶系统成本从刚出来的14万降到了7、8万,每年市场是3000到5000台辆,如果2020年全部必须自动驾驶,每年光中联都是几万台的量,所以大家可以去算一算这个市场空间。



  另外一点,为什么老百姓会买这个自动驾驶,我举一个实例。当时有一个农户买自动驾驶花10万元,三个月成本就收回来了。(在收获季节)现在农民一天成本是1000块钱,价格非常高。农户买了自动驾驶拖拉机之后,他的爱人就可以去开,因为不需要有非常娴熟的拖拉机操作技术就完全可以开自动驾驶拖拉机,只需要在平板上点一点就可以进行操作。


这是一个功能展示,这是我们的UI界面,可以进行障碍物检测,并且添加了碰撞预警的功能,此外也建立了一个固定基站,下面是路径规划和平均误差,2.5厘米是国家标准,后面是相应的人工干预。



 介绍完自动驾驶,我们再讲一下物联网平台,这是我们中联建的物联网平台,所有农机在什么位置、行驶轨迹是什么样、工况是什么样,在我们的APP上、在后台系统都完全可以监测到。


为什么我们做了这个物联网平台?因为之前有农民的农机出了问题,打电话给我们报修,说“你好我是某某某县、某某镇、某某乡、某某村”,我们的维修人员过去之后经常找不到,经常要耽误几个小时或者半天。可能明天就要下雨,农户要赶着今天收,那耽误的不是半天,而是一年的劳动成果。在这个物联网平台上,所有机器都可以实现实时监控,另外我们还加了锁车功能。这是物联网平台的模块展示,具体位置和工况都可以显示出来。



最后我想说一下未来智慧农业的一个新模式,这也是芜湖市智慧农业示范基地与产学研合作的基地,我们在芜湖市有3000亩规划示范基地,从规划到土地平整到播种,希望在座各位未来有机会一起去做智慧农业的事情。



智慧农业有哪些机遇?首先一个是协同作业,也就是V2X,会有很多的拖拉机、收获机协同作业。现在所有的收获机在收获的时候,旁边都需要有一个卡车或者拖拉机跟着,那就需要两个驾驶员。完全可以把卡车司机用自动驾驶来代替,因为卡车司机看不到我的后仓什么样,看不到开的快还是慢,装没装满完全不知道,这完全可以用自动驾驶现有的技术来代替,这也是我们的一个方向和机遇。


  再有一个是谷物清洁度的视觉检测,收上来的粮食或者收获机里面进行脱粒的处理,脱粒的处理现在还是人工检查,大概脱粒率百分之多少。这也是完全可以用视觉来解决的。



自动对行:无论是视觉还是激光雷达技术都可以解决这个问题。这个是玉米机,前面有很多行,必须要每一行正好对着插缝口,才能非常整齐地收获。现在用的方案是用一个接触式的传感器,司机不停地调,我觉得这也是完全可以用汽车的感知系统替代。



变量施肥:现在同一块土地可能作物生长是不一样的,有的地方需要施肥,有的地方不需要施肥,现在不管怎么样都施同样的量,可能不需要施肥的反而死掉了,或者需要施肥的没有施到合适的量也长不好。所以未来我们可以用感知系统、决策系统做路径规划,规划出我们需要的量,控制农机具来实现精准的变量施肥。



播种作业的质量检测:现在耕种播种的时候,隔多少距离播一个种子,有时候会漏播,有时候会播出来两个,现在的解决方案是农民跟着看。这个也完全可以用摄像头加辅助视觉解决这个问题。


农产品追溯:可以这样设想一下,比如我们现在在餐厅吃饭,或者去超市买菜,我们知道这个菜的价格,可能也知道这个菜出在哪,但是我们不知道这个菜什么时候种、收、施多少肥、降雨量多少,这些完全不知道。农机企业把整个农机智能化和物联网平台做好之后,我们什么时候播种,什么时候耕种,什么时候施肥,什么时候收获,什么时候烘干,这些数据全部是有的。



以后我们买菜,直接扫一下二维码,就知道它是在哪种的,是不是绿色无公害的,这全部都可以追溯到。农业追溯不仅仅是农户或者是农机跟用户的关系,有了这些数据之后,我们的超市可以在刚要收的时候就已经预定了这些产品,而物流已经在等候运输了。甚至有可能在播种的时候,就已经以某种形式卖给了超市或者个人用户。


个人用户可能像团购的形式,一块地直接团购下来,在那种什么。这种定制化生产形式直接到达终端用户,保险也可以参与进来。这样的智慧农业农产品追溯,就是我们最终要打造的产业链。


最后,中联重机非常希望与在座各位有更深一步的合作,能够携手共建智慧农业,谢谢各位!


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