本研究以山東德州“噸半糧”無人智慧農場為實驗場所，攻克大田智慧農場建設中的核心技術難題，探索其建設模式與服務機制。

“噸半糧”無人智慧農場綜合利用物聯網、大數據等信息技術，實現了信息感知、傳輸、挖掘和應用的全鏈條集成和服務。總體架構如 圖1所示，包括感知層、傳輸層、處理層和應用層四大部分。

“噸半糧”無人智慧農場感知系統是農場實現智慧化、無人化的基礎和前提。

數字化感知是農場智能管理的基礎，農機設備和灌溉設備的自動化管理和大數據服務平臺的服務功能，都離不開環境、作物長勢和設備狀態等數據的支持。

物候期和作物表型信息在現代農業中扮演著越來越重要的角色，它不僅為農機管理、水肥藥精準施用提供數據支撐，同時為農事決策提供支持，是智慧農場的重要建設內容。本研究的表型分析包括冬小麥生育期自主識別、麥穗長度識別等。

無人智慧農場的智慧控制系統由智能農機、大田灌溉和航空施藥等子系統組成。通過服務器和大數據平臺，實現無人智慧農場生產管理的少人化、無人化管理。

智能農機系統。是無人智慧農場實現少人化、無人化作業的核心，是實現農場智慧管理的重要手段。智能農機覆蓋農業耕、種、管、收等農業生產全過程，直接決定著糧食生產的自動化程度。

大田灌溉系統。為實現節水灌溉，并提高作物產量，研發了智能灌溉系統。

航空施藥系統。航空施藥系統是無人農場建設的重要組成部分，是病蟲害防治的重要手段。科學、精準的施藥方法不僅能提高植保效率，還能有效降低農藥對環境的污染。

“噸半糧”無人智慧農場大數據平臺架構由基礎設施層、數據層、數據分析層和應用層構成，平臺架構見 圖11。平臺分層處理數據的收集、存儲、處理和應用，為農場智慧管理提供支持。

“噸半糧”無人智慧農場大數據平臺是一個復雜的工程，其中涉及的主要關鍵技術包括多源數數據集成、分布式計算、GIS技術等。

“噸半糧”無人智慧農場大數據平臺的核心目標是基于大數據分析結果，為用戶提供生產管理服務。根據服務類型的不同可分為智能科學決策、智能裝備作業和產品質量安全溯源等。各部分的具體功能如下：智能科學決策；智能裝備作業；產品質量安全溯源；綜合服務系統。

無人智慧農場是中國農業未來發展的更高級形式，是保障國家糧食安全的有效途徑，是現代農業發展的趨勢。

1）數字化感知網絡。研究提出了基于自組網絡的物聯網數字化感知系統。該系統能高效采集、匯聚并傳輸農場環境、作物生長及設備狀態等多維度信息，且具備強大的容錯能力，即使某一級節點故障，數據采集質量也能穩定在85%以上。通過先進的數據分析技術，系統能快速精確提取田間作物的關鍵表型信息，如生育期、穗長等表型特征，為農場精細化管理提供數據支撐。

2）無人智慧農場智能控制系統。構建了無人智慧農場智能控制系統。集云管控平臺、智能化設備和智能農機于一體，實現了農場生產各環節的自動化管理。系統架構分為基礎層、決策層和應用服務層，各層高效協同，共同實現“噸半糧”無人智慧農場生產管理的少人化、無人化，實現生產全鏈條的智能控制。應用該系統顯著降低了農場的人力成本，并顯著提高農場管理的精準度和效率。

3）無人智慧農場大數據平臺。研發了“噸半糧”無人智慧農場大數據平臺。集成多源數數據集成、分布式計算、GIS技術等大數據分析技術，構建大數據分析服務平臺，從智能科學決策支持、智能農機作業、產品質量安全溯源等方面為用戶提供氣象災害預計、最佳播期、環境預測、水肥管理等生產指導服務，幫助農戶科學地管理農場。此外，“噸半糧”無人智慧農場大數據平臺還通過集成綜合服務模塊，提升平臺的綜合服務能力。

來源：農業科技俠數字與智慧農業微信公眾號

來源：劉力寧, 張洪奇, 章子文, 張正輝, 王甲玉, 李宣宣, 朱珂, 柳平增. 無人智慧農場關鍵技術與構建模式——以“噸半糧”無人農場為例[J]. 智慧農業(中英文), 2025, 7(1): 70-84.