全地形全覆盖智能插秧模式(水稻)
四川省农业科学院遥感与数字农业研究所
一、基本情况
四川省农业科学院遥感与数字农业研究所(以下简称“遥感数字所”)成立于1984年,是一家从事智慧农业、农业遥感、低碳农业等基础研究和应用研究的省级科研事业单位。2022年开始全地形全覆盖智能插秧技术攻关,历时3年研发,成功推出全地形全覆盖L3级智能插秧系统,在江苏、四川等典型水稻种植区实地作业测试近8000亩,产品型号迭代2次。
二、信息技术装备应用情况
(一)生产实际问题
针对农忙季熟练机手短缺、用工成本高、作业效率低、需人工补插等行业痛点,遥感数字所攻克了不规则田块全覆盖作业、耦合位置/时间的秧爪精准智能控制等关键技术,系统性解决了丘陵山地不规则田块全覆盖无人智能插秧这一难题。
(二)做法模式
一是建立低成本可复制的高精度地块边界数据采集体系。针对新作业区域,依托国内成熟的无人机服务市场获取该作业区农田地理信息数据,结合数据处理平台实现田块边界的智能提取、复核和仿真验证。全过程标准化、自动化,无需用户承担额外成本或投入。针对少量变化田块,支持农户手动驾驶机器绕行一圈即可完成数据更新,操作简便易用。通过云—车端协同,实现数据自动编码与动态更新。
二是建立数据驱动的全地形全覆盖智能插秧作业体系。依托地块“身份证号”和农机实时定位,实现一键地块检索和路径规划。通过地形精确定位补偿、秧爪耦合地形独立控制、高精度高效率位置/时间耦合决策控制等技术,支持任意形状田块的智能插秧作业,确保“全地形全覆盖”作业目标达成。
(三)技术创新
一是高精度水田边界智能提取算法。运用深度学习大模型,设计提示点自动生成和优化模块,实现了水田边界智能提取,保障每个田块的独立性,显著提升边界识别精度和处理效率。
二是T3地形(指坑洼、起伏等复杂水田地貌)精确定位补偿算法。针对坑洼水田作业场景,实时高频进行T3地形定位补偿,确保机器安全平稳运行。
三是秧爪耦合地形独立控制及全覆盖路径规划算法。自主研发任意形状地块边界内缩闭合、小夹角收边和独有的耦合时间与空间的秧爪独立控制等算法,实现任意形状田块的智能化、无死角插秧作业。
四是高精度高效率控制算法。通过自主研发的控制算法,在直线作业时实现厘米级精度的全油门自动驾驶,保障交接行稳定与作业效率最大化,临近地块边界时秧盘自动升起并完成U形掉头,提升作业连续性与智能化水平。
三、成本效益
经济效益方面,据测算,全地形全覆盖智能插秧系统相较于传统人工驾驶、自动驾驶(辅助直行或自动调头)模式,单台机器可节省1名专业机手,作业效率提升20%,插秧覆盖率≥98%,无需人工补插,有效缓解农忙季“高薪难聘专业机手”的行业困境。若计入传统模式下所需的人工补插成本,其节本效益更为显著,单台机器年均节省人工成本2.5万-3万元。
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