(一)生产实际问题
水稻插秧是水稻种植的关键环节,尤其在四川、江苏等水稻主产区,无论是平原还是丘陵山地,传统插秧模式都面临突出痛点,也是不少水稻种植乡村普遍存在的难题,值得大家对照参考、针对性破解:一是农忙季熟练插秧机手短缺,“高薪难聘专业机手”成为行业普遍困境,用工成本居高不下;二是传统插秧作业效率低,且受地形影响大,对于丘陵山地的不规则田块,难以实现全覆盖作业;三是传统插秧后需人工补插,不仅增加人工投入,还影响插秧质量和后续水稻长势,制约水稻产量提升。遥感数字所针对性攻克相关关键技术,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
该模式以全地形全覆盖L3级智能插秧系统为核心,聚焦水稻插秧全流程,构建“数据采集—智能规划—精准作业”的完整体系,做法低成本、易复制,贴合水稻种植实际,可重点借鉴:
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,无需农户额外投入成本,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,结合专用数据处理平台,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,操作便捷高效。针对少量地形、边界发生变化的田块,支持农户手动驾驶插秧机器绕行一圈,即可快速完成数据更新,简单易操作,适配农户实际使用需求。同时通过云—车端协同,实现地块数据自动编码与动态更新,确保数据精准同步。
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”和农机实时定位技术,实现一键地块检索和作业路径智能规划,无需人工手动操作,大幅降低操作门槛。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核心技术,打破地形限制,支持任意形状田块(尤其是丘陵山地不规则田块)的智能插秧作业,确保“全地形全覆盖”作业目标达成,避免漏插、重插,无需人工补插。
(三)技术创新
该模式的4项核心技术创新,精准破解水稻插秧地形适配、精度不足等痛点,技术成熟、实用性强,适合水稻种植村庄参考学习,重点关注以下几点:
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,高效实现水田边界智能提取,精准划分每个田块的边界,保障田块独立性,显著提升边界识别精度和数据处理效率,为后续精准插秧奠定基础。
二是T3地形精确定位补偿算法。针对坑洼、起伏等复杂水田地貌(即T3地形),实时高频进行地形定位补偿,及时调整插秧机器姿态,确保机器在复杂地形下安全平稳运行,避免因地形起伏导致的插秧深度不均、漏插等问题。
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,彻底解决不规则田块插秧死角问题,实现任意形状田块的智能化、无死角插秧作业,提升插秧覆盖率。
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,既保障交接行稳定,又实现作业效率最大化;临近地块边界时,秧盘自动升起并完成U形掉头,无需人工干预,大幅提升作业连续性与智能化水平。