从播种到丰收 一场稻田里的智慧农业革命

农艺+农机 自动化技术落地农业生产

目前，在水稻生产耕、种、收主要作业环节中，耕作和收获已经基本实现机械化，但是在种植环节的自动化程度相对较低，中国水稻研究所稻作技术中心主任朱德峰解释，这是由于我国水稻种植环境的复杂性、品种类型的多样性，因此需要创新模式和突破技术。

朱教授作为行业资深专家，对我国水稻种植技术的探索和实践有着深刻的见解：“随着我国社会经济的发展，水稻生产模式、装备和技术正发生重大转变，水稻生产规模化经营、机械化作业及社会化服务水平不断提高。实现了水稻单量的大幅提高，从解放初，水稻平均单产每亩126公斤，到近年提高到475公斤，提高2.8倍左右。”

中国农民有一个历代传承的经验：“秧好一半禾”。这句话充分表达了水稻育秧在水稻整个生产过程中的重要性。水稻机械育插秧是我国水稻种植机械化发展的主要方向，机插秧的关键是育秧，需要创新水稻规模化育供秧模式和技术，推进水稻规模化生产和社会化服务。

丰筑农业作为中国水稻研究所的技术合作方，承担了将朱教授研究成果进行产业化的任务，主要工作重点是水稻育秧中心建设规划设计、核心装备的研发和应用技术集成、数字智能化和自动化控制技术，以及水稻育秧中心的运行模式研究。

“水稻生产主要风险在育秧，而水稻浸种、播种到水稻出苗这段时间，约5天时间，是水稻育秧最为关键的阶段，对温度、湿度环境要求高，对时间要求精准。”杭州丰筑农业科技有限公司总经理吴健平表示：“经过10年的研究和实践，丰筑农业已经逐步形成了适合中国国情的水稻育秧中心发展技术路线。智能育秧中心彻底改变了传统农业生产方式，从覆土、播种、洒水、再覆土到托盘搬运等全流程运用自动化技术，实现48小时精准出苗，出苗率高达95%。”

精准且高效 智能育秧生产线

“丰筑农业对于水稻育秧技术有着较深刻的理解，但是我们缺乏先进机械装备和自动化数字控制技术。我们希望在中国水稻全程机械化育秧环节，引进更为先进、精准、完全智能化的装备和技术，才能真正满足我国未来农业规模化、高效率、低成本的需求。”吴总坦言，“而在先进的数字化控制技术，尤其是在分布式总线控制方面，Festo具有独特的优势。”自2021年起，丰筑农业便与Festo建立了合作关系。丰筑农业擅长水稻育秧的工业化流程及技术关键点，而Festo提供了关键的自动化与智能化控制，二者相得益彰，是农业与工业的结合和互补，也成为中国农业工业化的成功典范。

据Festo大中华业务区食品及包装行业应用经理李兴东介绍，可视化、模块化、数字化是这条育秧生产线的特点和优势，该生产线可实现从空秧盘到码垛好的已播种秧盘的全线自动化生产，生产中无需人工干预，整个产线的运行状态可实时监控。每个育秧中心配备1-2 条智能育秧生产线，可满足2万亩水稻的秧苗育秧任务。

• Festo提供的CPX-E-CEC作为整条生产线的控制器，用来控制和采集生产线中的电机、电缸、气缸和传感器等执行机构和检测信号，以达到生产线稳定运行的控制要求。并且所有的控制器和底层元件都集成有数字接口，可实现底层数字化的互联和控制，与更高层的控制器或上位机甚至云端的互联也更加便利，可轻松实现系统的全数字化，为今后设备的智能化转型奠定了基础。
• 针对育秧生产线线体长、设备分散的特点，采用了Festo CPX-AP-I分布式控制，可以灵活组合成集中型、分散型、混合型等网络拓扑，CPX-AP-I提供了不同的模块来兼容现场各种类型的气动或电气执行元件。同时，CPX-AP-I提供了不同的网络通信接口以连接上位机平台，如PROFINET、EtherCAT、EtherNet/IP等，无缝打通了现场基层至云服务平台的高速数据交互通道。
• 在码垛环节，Festo桁架机械手采用EGC电缸与ELCC电缸组合安装的形式，并配有长行程气爪DHPL，满足了生产线末端秧盘高速抓取和摆放的需求。同时，在分盘和叠盘环节，优化了动作节拍，最终使产线达到1200盘/小时秧盘的生产速度成为现实。

数字化和智能化是自动化设备的发展方向，对于水稻育秧产线也是如此。对于下一阶段的合作方向，李兴东经理透露，Festo会在后续的项目中引入Festo AX平台，把前期数字化互联的数据进行整合分析，不仅实现各种生产信息和设备状态的看板显示，而且对采集到的数据提供结果建议，实现从自动化、数字化到智能化的真正转型。