Page 36 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

1764 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 9 月

图 4 北斗智慧无人农场 1. 0 示范基地监测装备
Fig. 4 Monitoring Equipments Deployed in BeiDou Smart Unmanned Farm 1. 0 Demonstration Base

的农场多源数据集。进而研发了农情参数反演 报告详细内容，并可以根据需要选择要回放的作
和处方诊断算法，一方面，基于作物生理机理模 业过程，用于历史作业状态重现、问题查找与分
型与遥感数据驱动的机器学习方法，构建土壤养 析、耕作效果演示等。
分 、作 物 长 势 等 关 键 参 数 的 反 演 模 型 。 另 一 方 5.4 全流程无人化作业
面，结合聚类与多目标优化算法，结合农学知识 为满足农场耕种管收全流程无人生产作业
生成水肥药精准管理的处方图，实现从参数监测 需求，北斗智慧无人农场 1.0 示范基地研制了北
到处方决策的闭环。研制了低功耗轻便型通信 斗智能无人农机和智能机具，农机包括雷沃 1204
组网设备，保证农田环境下的大范围、低延时数 拖拉机、雷沃 2404CVT 拖拉机、收获机等，智能
据传输，从而建立了多源传感数据融合及农情参 机具主要包括耕整地机具、播种施肥类机具及管
数立体实时反演方法，通过精准的农情反演技术 理类机具三类，包括深松联合整地机、液压翻转
将农情监测精度从地块级提升至植株级。 犁、动力耙、旋耕机、中耕机等 11 种机具。通过加
5.3 管理系统智能决策 装无人驾驶系统、精准作业控制装置、远程监测
无人农场数字孪生与智能管控系统根据农 终端功能的无人农机与智能机具相搭配，可以实
情参数反演结果开发出了种-肥-水-药效益最优 现 玉 米 和 小 麦 的 耕 -种 -管 -收 全 流 程 无 人 精 准
处方决策模型，生成农场级种-肥-水-药处方图。 作业。
在精确测量或确定田块之间、植株之间差异及环 北斗智慧无人农场 1.0 作为智慧农业的创新
境要素的基础上，通过变量作业处方模型算法生 探索，已在多个核心技术领域取得突破性进展，
成变量作业处方图，下发最优处方图，指导农机 尤其是在全场景智能导航控制、精细作业与数据
进行精准定位、精准定时、精准定量的生产管理， 分析平台的集成应用等关键技术领域。通过将
利 用 较 少 的 水 、肥 、农 药 、能 源 等 生 产 资 料 的 投 北斗导航、智能感知、自动化执行农机与大数据
入，提高作物产量，实现高产高效。系统根据处 平台相结合，已经实现了农作物全生命周期的智
方图制定无人农机作业规划，包括作业区域、作 能化管理。实践结果表明，该系统在提升农业生
业类型、作业时间、物料投入、作业标准等，下发 产效率、降低劳动强度和实现农业投入资源精准
后由无人农机按照作业要求执行。通过系统农 配置方面表现出显著优势。同时，化肥与农药的
机作业界面可以实时查看农机状态及作业质量。 使用量得到有效控制，从而促进了绿色农业的可
作业完成后，会生成关于作业运行情况、性能指 持续发展。定量评估结果显示，系统应用后农机
标、资源利用率等方面的报告和分析，可以查看 燃油消耗降低了 5% 以上，劳动力投入减少幅度