智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望.pdf

2022年9月 第4卷第3期 Sept 2022 Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望 韓 冷 1 2 何雄奎 1 2 3 王昌陵 1 2 3 劉亞佳 1 2 3 宋堅(jiān)利 1 齊 鵬 1 劉理民 1 李 天 1 鄭 義 4 林桂海 4 周 戰(zhàn) 4 黃 康 5 王 忠 6 查海涅 7 張國(guó)山 8 周?chē)?guó)濤 9 馬 勇 10 伏 浩 11 聶宏遠(yuǎn) 12 曾愛(ài)軍 1 2 3 張 煒 13 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研究院 北京100193 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 北京100193 3 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 藥械與施藥技術(shù)研究中心 北京100193 4 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院 山東煙臺(tái)264670 5 華為技術(shù)有限公司 北京100010 6 北京市平谷區(qū)西營(yíng)村村委會(huì) 北京101200 7 安徽易剛信息技術(shù)有限公司 安徽安慶246100 8 浙江兩山生物科技有限公司 浙江湖州313302 9 河南云飛科技發(fā)展有限公司 河南鄭州450003 10 北京天 翼合創(chuàng)科技發(fā)展有限公司 北京100085 11 北京三一智農(nóng)數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司 北京102199 12 深圳市大疆創(chuàng)新 科技有限公司 廣東深圳518057 13 安徽中科智能感知產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司 安徽蕪湖241000 摘 要 傳統(tǒng)果園生產(chǎn)中面臨著人口老齡化帶來(lái)的勞動(dòng)力短缺 農(nóng)機(jī)作業(yè)裝備與生產(chǎn)資料管理困難 生產(chǎn) 效率低下等問(wèn)題 通過(guò)建設(shè)融合物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 裝備智能化等技術(shù)的智慧果園 可有望解決上述問(wèn)題 為應(yīng)對(duì)北京市農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)需求 引領(lǐng)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展方向 基于桃 梨果園全程機(jī)械化 智能化管理等 目標(biāo) 本研究在北京市重要的桃 梨等優(yōu)勢(shì)果品產(chǎn)區(qū) 平谷區(qū)峪口鎮(zhèn)西營(yíng)村構(gòu)建了約30 hm 2 梨與桃的智慧 果園 果園中應(yīng)用了10多種病 蟲(chóng) 水 肥 藥的各類(lèi)信息獲取傳感器 裝備了28種機(jī)械化 智能化技術(shù) 支持的農(nóng)機(jī)裝備 采用的關(guān)鍵技術(shù)包括智能信息獲取系統(tǒng) 水肥一體管理系統(tǒng)以及病蟲(chóng)害智能管理系統(tǒng) 智能作業(yè)裝備系統(tǒng)包括無(wú)人駕駛割草機(jī) 智能防凍機(jī) 開(kāi)溝施肥機(jī) 自動(dòng)駕駛履帶智能仿形變量噴霧機(jī) 六旋翼枝向?qū)Π袩o(wú)人機(jī) 多功能采摘平臺(tái)以及整理修剪機(jī)等 同時(shí) 在果園中還構(gòu)建了智能管理平臺(tái) 經(jīng) 比較發(fā)現(xiàn) 智慧果園生產(chǎn)模式可減少人工成本50 以上 節(jié)省農(nóng)藥用量30 40 肥料用量25 35 灌溉用水量60 70 綜合經(jīng)濟(jì)效益提升32 5 智慧果園的推廣實(shí)施將進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)果業(yè)生產(chǎn)水平的 提高 促進(jìn)中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展 關(guān)鍵詞 智慧果園 物聯(lián)網(wǎng) 智能農(nóng)業(yè)裝備系統(tǒng) 無(wú)人駕駛機(jī)具 智能果園管理平臺(tái) 信息獲取系統(tǒng) 智 能仿形噴霧機(jī) 中圖分類(lèi)號(hào) S126 S2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) SA200201014 引用格式 韓冷 何雄奎 王昌陵 劉亞佳 宋堅(jiān)利 齊鵬 劉理民 李天 鄭義 林桂海 周戰(zhàn) 黃康 王忠 查海涅 張國(guó)山 周?chē)?guó)濤 馬勇 伏浩 聶宏遠(yuǎn) 曾愛(ài)軍 張煒 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望 J 智慧農(nóng)業(yè) 中英文 2022 4 3 1 11 HAN Leng HE Xiongkui WANG Changling LIU Yajia SONG Jianli QI Peng LIU Limin LI Tian ZHENG Yi LIN Guihai ZHOU Zhan HUANG Kang WANG Zhong ZHA Hainie ZHANG Guoshan ZHOU Guotao MA Yong FU Hao NIE Hongyuan ZENG Aijun ZHANG Wei Key technologies and equipment for smart or chard construction and prospects J Smart Agriculture 2022 4 3 1 11 in Chinese with English abstract doi 10 12133 j smartag SA200201014 收稿日期 2021 12 29 基金項(xiàng)目 國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 CARS 28 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 31761133019 The Deutsche Forschungsgemein schaft DFG German Research Foundation 3280174931 GRK2366 作者簡(jiǎn)介 韓 冷 1997 博士研究生 研究方向?yàn)橹腔酃麍@ 智能農(nóng)機(jī)裝備等 Email cauleng 通信作者 何雄奎 1966 博士 教授 研究方向?yàn)橹脖C(jī)械與施藥技術(shù) 智慧農(nóng)業(yè)與無(wú)人機(jī)系統(tǒng) Email xiongkui Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 1 引 言 傳統(tǒng)果園生產(chǎn)中需要大量的人力物力 同時(shí) 也需要經(jīng)驗(yàn)豐富的果農(nóng)進(jìn)行高強(qiáng)度 復(fù)雜 繁重 的管理作業(yè)和決策 根據(jù)作者團(tuán)隊(duì)針對(duì)北京市平 谷區(qū)西營(yíng)村果農(nóng)的調(diào)研與訪談顯示 果農(nóng)老齡化 情況嚴(yán)重 50歲以上桃農(nóng)占比超過(guò)70 大部分 均為初中以下學(xué)歷 果園生產(chǎn)面臨著勞動(dòng)人力短 缺 生產(chǎn)成本日益增高 人均日工資高達(dá)500 600元 人 天 等問(wèn)題 隨著物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 人工智能 5G等新 技術(shù)的進(jìn)步及落地應(yīng)用 機(jī)器替人 在果園生 產(chǎn)中也逐步提上日程 智慧果園是指在生產(chǎn)的全 流程中融合多種物聯(lián)網(wǎng)及電子信息技術(shù)來(lái)減少果 園生產(chǎn)中的人力投入 降低生產(chǎn)成本 同時(shí)可以 通過(guò)精準(zhǔn)水肥藥管理來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥化肥減施增效 減少環(huán)境污染 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智慧果園的基 礎(chǔ) 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)將多種傳感器接 入系統(tǒng)控制平臺(tái) 通過(guò)融合多種傳感器獲取的數(shù) 據(jù)進(jìn)行綜合決策 1 利用5G等通信技術(shù)建立雙 向通訊鏈路 向智能機(jī)具下發(fā)作業(yè)任務(wù) 智能機(jī) 具回傳作業(yè)狀態(tài) 實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥化肥等投入品的精 準(zhǔn)管控及機(jī)械化作業(yè)效果監(jiān)測(cè) 實(shí)現(xiàn)無(wú)人 高效 的精準(zhǔn)化生產(chǎn) 利用區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 對(duì)果園生產(chǎn)全流程進(jìn)行記錄 可實(shí)現(xiàn)果品 溯源 2 目前中國(guó)國(guó)內(nèi)智慧果園建設(shè)發(fā)展迅速 但大 部分智慧果園項(xiàng)目尚未包含完整的信息管理平臺(tái) 和智能作業(yè)機(jī)具 3 5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展及當(dāng)今生產(chǎn) 中面臨的勞動(dòng)力短缺等問(wèn)題都指出了無(wú)人農(nóng)機(jī)裝 備是智慧農(nóng)業(yè)必然發(fā)展方向 本文介紹了作者團(tuán) 隊(duì)基于對(duì)當(dāng)前智慧果園的理解而建設(shè)的智慧果園 整體架構(gòu)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié) 為智慧果園的推廣起 到先行示范作用 2 智慧果園關(guān)鍵技術(shù) 典型的智慧果園包含了信息獲取部分 歷史 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及決策部分和執(zhí)行部分 信息獲取部分 通過(guò)由移動(dòng)的信息獲取機(jī)器人 遙感無(wú)人機(jī)和固 定安裝于地面的傳感器組成的 空天地一體傳感 器網(wǎng)絡(luò) 獲取作物 土壤 氣象等信息 將全生 產(chǎn)季的信息儲(chǔ)存于后臺(tái)服務(wù)器并通過(guò)大數(shù)據(jù) 人 工智能等決策方法來(lái)生成決策模型 指導(dǎo)果園的 管理作業(yè) 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及決策部分匯總了全部的數(shù) 據(jù) 負(fù)責(zé)全部傳感器及智慧機(jī)具的網(wǎng)絡(luò)接入工 作 因此往往采用多機(jī)冗余等高可用技術(shù)來(lái)保障 系統(tǒng)可靠性 執(zhí)行部分包含了各種智能作業(yè)機(jī) 具 如植保無(wú)人機(jī) 智能割草機(jī) 智能?chē)婌F機(jī) 修剪 施肥 水肥一體系統(tǒng) 采摘機(jī)器人等 可 通過(guò)果園管理平臺(tái)向作業(yè)機(jī)具下發(fā)作業(yè)任務(wù) 同 時(shí)實(shí)時(shí)回傳作業(yè)狀態(tài)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程作業(yè)狀態(tài)在 線監(jiān)控 本研究智慧果園示范園選址于北京市平谷區(qū) 峪口鎮(zhèn)西營(yíng)村 包括桃園10 hm 2 40 1920 N 116 9870 E 約150畝 梨園20hm 2 40 1951 N 116 9835 E 約300畝 種植行距4 m 株距 1 5 m 如圖1所示 標(biāo)準(zhǔn)化種植利于機(jī)械化作 業(yè) 平谷智慧果園共應(yīng)用了10多種病 蟲(chóng) 水 肥 藥的傳感器與裝置 裝備了28種機(jī)械化智 能化技術(shù)支持的農(nóng)機(jī)作業(yè)裝備 如圖2所示 智 慧果園中管理系統(tǒng)主要包含智能信息獲取子系 統(tǒng) 水肥一體化管理子系統(tǒng) 病蟲(chóng)害智能管理子 系統(tǒng) 智能作業(yè)裝備子系統(tǒng) 智能果園管理平臺(tái) 及農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)等 示范園的建設(shè)集成了多種 信息化技術(shù) 基本解決了傳統(tǒng)果園中管理粗放 機(jī)械化程度低等問(wèn)題 基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)全程的無(wú) 人化管理 a 智慧桃園 b 智慧梨園 圖1 北京市平谷區(qū)峪口鎮(zhèn)西營(yíng)村智慧果園遙感影像圖 Fig 1 Remote sensing images of smart orchards in Xiying village Yukou town Pinggu district Beijing 2 韓 冷等 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望Vol 4 No 3 2 1 智能信息獲取系統(tǒng) 信息獲取系統(tǒng)是智慧果園管理作業(yè)決策的基 礎(chǔ) 融合多傳感器的數(shù)據(jù)為智慧果園田間管理提 供依據(jù) 傳統(tǒng)方法僅依據(jù)單一數(shù)據(jù)來(lái)源的信息進(jìn) 行計(jì)算決策 其準(zhǔn)確性和抗干擾能力較差 而智 慧果園智能信息獲取系統(tǒng)包含空地協(xié)同的多元信 息感知設(shè)備 固定的桿站系統(tǒng)及布設(shè)在田間的物 聯(lián)網(wǎng)傳感器 通過(guò)多傳感器信息融合可獲取多種 植被指數(shù) 病蟲(chóng)害信息 溫濕度 風(fēng)速風(fēng)向 土 壤及作物水分等信息來(lái)進(jìn)行綜合決策 同時(shí)可根 據(jù)歷史數(shù)據(jù)和人工干預(yù)的結(jié)果進(jìn)行更精準(zhǔn)的模型 來(lái)提供決策依據(jù) 示范園中的智能信息獲取系統(tǒng)主要包括多光 譜無(wú)人機(jī) 地面桿站系統(tǒng) 地面信息獲取系統(tǒng)以 及物聯(lián)網(wǎng)傳感器等 1 多光譜無(wú)人機(jī) 使用DJI P4M 圖3 多光譜無(wú)人機(jī)進(jìn)行光 譜信息獲取 將不同波段的航拍圖像進(jìn)行組合拼 接 形成多種植被指數(shù)結(jié)果 圖4 經(jīng)進(jìn)一步處 理可以反映出植被長(zhǎng)勢(shì) 6 水脅迫情況 7 營(yíng)養(yǎng) 狀況 8 等信息 2 地面桿站系統(tǒng) 地面桿站系統(tǒng)包含固定在田間的攝像頭 物 聯(lián)網(wǎng)傳感器和可以在田間移動(dòng)的農(nóng)情信息采集系 統(tǒng) 通過(guò)架設(shè)帶光學(xué)變焦的監(jiān)控?cái)z像頭 圖5 可以觀測(cè)到田間作物生長(zhǎng)狀態(tài) 代替人工巡田 利用其光學(xué)變焦功能可以清楚地觀察到作物上的 病蟲(chóng)害 將拍攝的圖片上傳到系統(tǒng)后臺(tái) 結(jié)合機(jī) 器學(xué)習(xí)方法 9 實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害自動(dòng)識(shí)別 10 和預(yù)警 多要素氣象傳感器 圖6 可以不間斷獲取 氣象信息 包含風(fēng)速 風(fēng)向 溫濕度 氣壓 降 圖3 DJI P4M多光譜無(wú)人機(jī) Fig 3 DJI P4M multispectral drone 圖2 智慧果園系統(tǒng) Fig 2 Smart orchard system 3 Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 水等 并實(shí)時(shí)上傳到后臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器 融合其他 傳感器的信息可以為水肥一體化 植保作業(yè)等提 供依據(jù) 3 地面信息獲取系統(tǒng) 采用作者團(tuán)隊(duì)自行開(kāi)發(fā)的多功能農(nóng)情信息采 集無(wú)人系統(tǒng) 圖7 搭載16線激光雷達(dá) 載波相 位差分技術(shù) Real Time Kinematic RTK 差分 定位系統(tǒng) 第一人稱(chēng) First Person View FPV 攝像頭及工控機(jī) 可以采集樹(shù)體點(diǎn)云信息及可見(jiàn) 光RGB圖片 激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)樹(shù)行識(shí)別進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)自主導(dǎo)航 11 獲取點(diǎn)云后可以計(jì)算出樹(shù)體體 積 冠層密度等信息 為植保噴霧 12 樹(shù)體修 剪等果園作業(yè)提供信息支撐 在樹(shù)行中近距離獲 取的RGB圖像信息可以進(jìn)行病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程診斷 減少固定攝像頭的盲區(qū) 搭載的RTK差分定位 系統(tǒng)可以進(jìn)行軌跡錄制和獲取標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo) 為農(nóng) 機(jī)具無(wú)人駕駛的路徑規(guī)劃提供支持 4 物聯(lián)網(wǎng)傳感器 物聯(lián)網(wǎng)莖水勢(shì)傳感器 圖8 可以精準(zhǔn)地測(cè) 量果樹(shù)莖中水勢(shì)的變化 獲取植物真實(shí)的需水狀 況 13 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)土壤傳感器 圖9 獲取的土 壤氮磷鉀信息可以對(duì)水肥一體化系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控 制 減少人工干預(yù) 2 2 水肥一體管理系統(tǒng) 基于水肥一體化管路系統(tǒng) 圖10 智慧果 園中水肥管理全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化 無(wú)需人工介 入 可以有效減少人力投入 14 節(jié)約氮肥及鉀 肥的施用 通過(guò)連接到物聯(lián)網(wǎng)的混合器將肥料和 水混合到一起 再通過(guò)預(yù)先架設(shè)在樹(shù)行中的固定 管路系統(tǒng)滴灌或噴灑 實(shí)現(xiàn)水肥一體化的施用 將智慧果園中水肥管理控制系統(tǒng)接入控制網(wǎng)絡(luò) 注 從左到右依次為RGB圖像 歸一化植被指數(shù) 優(yōu)化的土壤調(diào) 節(jié)植被指數(shù) 圖4 多光譜航拍圖 Fig 4 Multispectral photos 圖5 固定攝像頭采集系統(tǒng) Fig 5 Camera information acquisition system 圖6 物聯(lián)網(wǎng)田間氣象站 Fig 6 IOT weather station in the field 圖7 多功能農(nóng)情信息采集無(wú)人系統(tǒng) Fig 7 Unmanned system multifunctional agricultural infor mation collection 圖8 物聯(lián)網(wǎng)莖水勢(shì)傳感器 Fig 8 IoT stem water poten tial sensor 圖9 物聯(lián)網(wǎng)土壤傳感器 Fig 9 IoT soil sensors 4 韓 冷等 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望Vol 4 No 3 融合多元傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行水肥施用決策 進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)水肥自動(dòng)化精準(zhǔn)控制 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)水勢(shì)傳感器和土壤濕度傳感器 大數(shù)據(jù)平臺(tái)監(jiān)測(cè)作物出現(xiàn)缺水的趨勢(shì) 且土壤含 水量不足時(shí)會(huì)控制水肥一體系統(tǒng)開(kāi)始滴灌 同時(shí) 會(huì)結(jié)合氣象傳感器的歷史數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)的降雨進(jìn)行 預(yù)測(cè) 將滴灌和降雨時(shí)間錯(cuò)開(kāi) 充分利用水分 同時(shí)滴灌時(shí)間避開(kāi)高溫的正午 進(jìn)一步節(jié)約了用 水 綜合節(jié)水量可達(dá)70 水溶性肥料隨滴灌帶 直接滴在植物根部 避免了施在樹(shù)行中間造成肥 料利用率低的問(wèn)題 全生長(zhǎng)季節(jié)約氮肥20 30 鉀肥20 35 2 3 病蟲(chóng)害智能管理系統(tǒng) 中國(guó)植物保護(hù)工作的總體方針是 預(yù)防為 主 綜合防治 對(duì)于智慧果園 以果樹(shù)生長(zhǎng)狀 況為核心 融合物理化學(xué)生物等多種防治手段 以較低的成本和更小的環(huán)境污染來(lái)有效控制病蟲(chóng) 害的發(fā)生 傳統(tǒng)果園中蟲(chóng)情觀測(cè)往往采用人工巡 檢的方式 對(duì)于大面積的果園和山地果園 人工 巡檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力 同時(shí)很依賴(lài)于人員的經(jīng)驗(yàn) 在智慧果園中 作者團(tuán)隊(duì)架設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)蟲(chóng)情 測(cè)報(bào)燈 物聯(lián)網(wǎng)殺蟲(chóng)燈 圖11 蟲(chóng)情信息采集 分析系統(tǒng) 圖12 孢子自動(dòng)捕捉系統(tǒng)等設(shè)備 可以完成蟲(chóng)情及孢子信息采集 對(duì)捕獲的害蟲(chóng)和 病菌孢子拍照并上傳服務(wù)器 進(jìn)行識(shí)別及計(jì)數(shù) 管理人員可以方便得通過(guò)后臺(tái)網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)App來(lái) 遠(yuǎn)程查看病蟲(chóng)害情況 結(jié)合氣象傳感器 多光譜 影像可以對(duì)病蟲(chóng)害的發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)測(cè) 提前進(jìn) 行預(yù)防性用藥 物聯(lián)網(wǎng)殺蟲(chóng)燈為一種典型的物理 防治手段 綠色環(huán)保 可捕殺鱗翅目與鞘翅目等 害蟲(chóng) 15 同時(shí)無(wú)化學(xué)農(nóng)藥帶來(lái)的環(huán)境污染等問(wèn) 題 配合包含性誘劑的粘蟲(chóng)板可以實(shí)現(xiàn)綠色防 治 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)殺蟲(chóng)燈的物理防治及蟲(chóng)情測(cè)報(bào)系 統(tǒng)指導(dǎo)下的精準(zhǔn)預(yù)防性用藥 減少了化學(xué)農(nóng)藥的 過(guò)度施用 全生長(zhǎng)季減少用藥3 5次 平均減 少化學(xué)農(nóng)藥用量20 30 3 智慧果園智能作業(yè)裝備系統(tǒng) 3 1 智能作業(yè)裝備系統(tǒng)概述 智能作業(yè)裝備系統(tǒng)是智慧果園執(zhí)行果園管理 的基礎(chǔ) 智能作業(yè)裝備系統(tǒng)的典型特征是無(wú)人 圖10 水肥一體化管路系統(tǒng) Fig 10 Water and fertilizer integration piping system 圖11 智能物聯(lián)網(wǎng)殺蟲(chóng)燈 Fig 11 Smart IoT insecti cidal lamp 圖12蟲(chóng)害種類(lèi)及數(shù)量識(shí)別 Fig 12 Identification of pest species and numbers 5 Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 化 隨著物聯(lián)網(wǎng)及無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展 5G技 術(shù)的推廣落地以及大帶寬低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)接入特性 為無(wú)人作業(yè)機(jī)具的遠(yuǎn)程調(diào)控帶來(lái)了更多的可能 無(wú)人駕駛技術(shù)不僅降低了生產(chǎn)過(guò)程中的人力投 入 同時(shí)機(jī)具更準(zhǔn)確的行駛路徑也保證了高質(zhì)量 的作業(yè)效果 相比于傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)具 人機(jī)分離大大 提升了對(duì)操作者的安全性 從而在割草碎枝作業(yè) 中減少人員受傷的可能性 在植保作業(yè)中減少操 作者中暑中毒的風(fēng)險(xiǎn) 遠(yuǎn)程巡田系統(tǒng)可以自動(dòng)化 地監(jiān)測(cè)田間病蟲(chóng)害情況 植保作業(yè)也利用空地機(jī) 具協(xié)同進(jìn)行防治 相比傳統(tǒng)的噴槍單次作業(yè)可以 省藥30 以上 同時(shí)可以只需要一人在田邊加 藥 因此在田間管理階段平均可減少人力投入 50 以上 本研究構(gòu)建的智慧果園中的主要智能作業(yè)裝 備有無(wú)人駕駛割草機(jī) 智能防凍機(jī) 開(kāi)溝施肥 機(jī) 自動(dòng)駕駛履帶智能仿形變量噴霧機(jī) 六旋翼 枝向?qū)Π袩o(wú)人機(jī) 多功能采摘平臺(tái)以及整理修剪 機(jī)等 其主要參數(shù)如表1所示 3 2 主要智能作業(yè)裝備系統(tǒng) 1 無(wú)人駕駛割草機(jī) 果園行間生草覆草起到調(diào)節(jié)地溫 改善土壤 生態(tài)環(huán)境等作用 行間生草管理需要定期進(jìn)行修 剪以減少病蟲(chóng)害滋生 同時(shí)便于進(jìn)地作業(yè) 無(wú)人 駕駛割草機(jī)可自行完成田間除草作業(yè) 中國(guó)農(nóng)業(yè) 大學(xué)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研究院自主研發(fā)的無(wú)人自走割草 機(jī) 圖13 割草速率可達(dá)到1500 2000 m 2 h 同時(shí)具有碎草功能 即割草后直接將草打碎 利 于后續(xù)開(kāi)展的機(jī)械化作業(yè) 割草機(jī)采用油電混合 動(dòng)力 作業(yè)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可同時(shí)為割草和行走提供動(dòng) 表1 智慧果園中智能作業(yè)裝備參數(shù) Table 1 Parameters of intelligent operation equipment in smart orchard 裝備名稱(chēng) 無(wú)人駕駛割草機(jī) 智能防凍機(jī) 開(kāi)溝施肥機(jī) 自動(dòng)駕駛履帶式智能 噴霧機(jī) 性能參數(shù) 行駛速度 3 5 km h 作業(yè)效率 1500 2000 m 2 h 加熱功率 5500 W 風(fēng)機(jī)功率 750 W 風(fēng)機(jī)流量 1380 m 3 h 出風(fēng)口風(fēng)速 23 m s 有效送風(fēng)距離 50 m 肥箱容積 0 5 m 3 開(kāi)溝寬度 35 cm 施肥深度 20 40 cm 排肥量 0 5 5 kg m 配套動(dòng)力 29 44 kW 藥箱容量 200 L 最大行駛速度 5 km h 噴霧工作壓力 0 4 MPa 噴頭數(shù)量 10個(gè) 液泵流量 13 22 L min 作業(yè)效率 13 33 hm 2 h 裝備名稱(chēng) 六旋翼枝向?qū)Π袩o(wú)人機(jī) 多功能采摘平臺(tái) 果園整理修剪機(jī) 性能參數(shù) 藥箱容積 30 L 最大作業(yè)速度 7 m s 噴霧工作壓力 0 0 5 MPa 噴頭數(shù)量 8個(gè) 噴幅 4 7 m 液泵流量 0 3 6 L min 作業(yè)效率 0 67 hm 2 h 續(xù)航時(shí)間 5 8 h 離地間隙 76 mm 電機(jī)功率 1500 W 平臺(tái)最高高度 2150 mm 行駛速度 3 5 km h 頂部切割刀片數(shù)量 4片 立式切割刀片數(shù)量 5片 頂部最大切割高度 4 m 立式最大切割高度 5 4 m 自重 400 kg 最大切割直徑 8 cm 6 韓 冷等 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望Vol 4 No 3 力 保證了作業(yè)效果和續(xù)航時(shí)間 相比于純電動(dòng) 機(jī)型有更好的作業(yè)連續(xù)性 同時(shí)油動(dòng)的割草機(jī)構(gòu) 保證了更好的作業(yè)效果 2 智能防凍機(jī) 果園凍害會(huì)極大地影響果園產(chǎn)量 在花期發(fā) 生的 倒春寒 如持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 會(huì)造成花序凍 傷甚至凍死 嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成果園絕產(chǎn) 智慧果園 內(nèi)接入的智能熱霧機(jī)可以實(shí)現(xiàn)果園防凍功能 當(dāng) 氣象傳感系統(tǒng)檢測(cè)到溫度低于作物耐受閾值時(shí)會(huì) 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程開(kāi)啟智能熱霧機(jī) 通過(guò)電加 熱和送風(fēng)系統(tǒng)促進(jìn)地表附近空氣流通 16 減緩 降溫 圖14 3 開(kāi)溝施肥機(jī) 傳統(tǒng)果園管理過(guò)程中水肥管理需要人工進(jìn)行 大水漫灌和開(kāi)溝施肥機(jī)施底肥和追肥 勞動(dòng)強(qiáng)度 大 需要人力多 大水漫灌一般需要兩至三人同 時(shí)進(jìn)行 而開(kāi)溝施肥機(jī)需要一人駕駛機(jī)具 另一 人輔助加肥 開(kāi)溝施肥機(jī)通過(guò)機(jī)載終端接入物聯(lián) 網(wǎng) 可實(shí)時(shí)上傳機(jī)具位置 動(dòng)力輸出裝置 Pow er Take Off PTO 動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速等作業(yè)狀態(tài) 可 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)監(jiān)控評(píng)估作業(yè)質(zhì)量 作業(yè)面積等 信息 開(kāi)溝施肥可一次完成 重心低矮 操作靈 活 可適應(yīng)不同地形和土質(zhì) 圖15 4 自動(dòng)駕駛履帶式智能仿形變量噴霧機(jī) 自動(dòng)駕駛履帶式智能?chē)婌F機(jī)搭載激光雷達(dá)與 RTK差分定位系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了自主路徑規(guī)劃 樹(shù)行 識(shí)別導(dǎo)航與避障等功能 噴霧系統(tǒng)采用汽油機(jī)驅(qū) 動(dòng) 保證了噴霧機(jī)整體的續(xù)航 每個(gè)噴頭加裝了 電磁閥 結(jié)合激光雷達(dá)探測(cè)到的樹(shù)體點(diǎn)云可實(shí)現(xiàn) 對(duì)靶噴灑 12 17 減少農(nóng)藥使用量 自動(dòng)駕駛噴霧 機(jī)使用5G技術(shù)接入智慧果園后臺(tái)管理系統(tǒng) 可 以實(shí)時(shí)上傳機(jī)具的作業(yè)信息 后臺(tái)可以記錄作業(yè) 面積 評(píng)估作業(yè)效果 后臺(tái)管理系統(tǒng)在融合蟲(chóng)情 測(cè)報(bào)系統(tǒng)與多功能農(nóng)情信息采集無(wú)人系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 后可以生成作業(yè)處方圖 進(jìn)行仿形變量噴霧植保 作業(yè)機(jī)具的調(diào)配 圖16 5 六旋翼枝向?qū)Π袩o(wú)人機(jī) 六旋翼枝向?qū)Π袩o(wú)人機(jī) 圖17 可實(shí)現(xiàn)果樹(shù) 的飛防作業(yè) 利用枝向?qū)Π酗w行模式改變機(jī)體結(jié) 構(gòu) 使風(fēng)場(chǎng)沿枝條方向穿透進(jìn)樹(shù)體 有效地改善 了植保無(wú)人機(jī)施藥穿透性不足的問(wèn)題 18 通過(guò) 配套的管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)一控多機(jī) 作業(yè)效率進(jìn)一 步提升 機(jī)身前后雙FPV視頻可接入后臺(tái)管理 平臺(tái) 遠(yuǎn)程監(jiān)控飛行狀態(tài) 保證作業(yè)安全和作 業(yè)質(zhì)量 圖16 激光雷達(dá)導(dǎo)航履帶式 仿形智能變量噴霧機(jī) Fig 16 Crawler type intelli gent variable sprayers with LiDAR based navigation 圖17 六旋翼枝向?qū)Π?電動(dòng)植保無(wú)人機(jī) Fig 17 Six rotor branch to target electric plant protection drone 6 多功能采摘平臺(tái) 多功能電動(dòng)履帶式升降作業(yè)平臺(tái)體積小巧 履帶式底盤(pán)通過(guò)性強(qiáng) 具有一機(jī)多用 可進(jìn)入多 種復(fù)雜地形進(jìn)行作業(yè)等特點(diǎn) 升降平臺(tái)和左右伸 圖13 智能遙控?zé)o人割草機(jī) Fig 13 Remote control unmanned lawn mower 圖14 智能防凍機(jī) Fig 14 Smart anti freeze machine 圖15 開(kāi)溝施肥機(jī) Fig 15 Trenching and fertiliz ing machine 7 Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 縮的工作位可適應(yīng)不同行距和種植模式的果園 在疏花疏果 樹(shù)體管理 采摘運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)階段均 可使用 圖18 7 整理修剪機(jī) 樹(shù)體整理修剪機(jī)可用于秋季修剪 掛載于拖 拉機(jī)前方進(jìn)行樹(shù)體修剪 節(jié)約人力物力 作業(yè)效 率高 最大修剪直徑可達(dá)8 cm 掛載于機(jī)具前側(cè) 可以獲得良好的視野 保證修剪效果 圖19 4 智慧果園管理平臺(tái) 智慧果園中所有物聯(lián)網(wǎng)傳感器 智能農(nóng)機(jī) 水肥一體化系統(tǒng) 果品溯源 視頻監(jiān)控等設(shè)備均 通過(guò)5G等通信技術(shù)接入了后臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器 管 理平臺(tái) 圖20 通過(guò)應(yīng)用程序接口 Application Programming Interface API 接口獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中 的數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化 在管理平臺(tái)上可查看和移 動(dòng)攝像頭 查看傳感器歷史數(shù)據(jù) 制定殺蟲(chóng)燈 水肥一體等自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)策略 利用歷史數(shù) 據(jù)及多傳感器信息融合決策 相比人工可以融合 更多的數(shù)據(jù)源 獲得更好的控制效果 信息獲取平臺(tái)可獲取林木生長(zhǎng)信息 通過(guò)大 數(shù)據(jù)可視化平臺(tái) 圖21 對(duì)傳感器及監(jiān)控?cái)z像頭 的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總展示 農(nóng)機(jī)管理平臺(tái)通過(guò)接入大 數(shù)據(jù)平臺(tái)的傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)度作業(yè)機(jī)具 如病 蟲(chóng)害測(cè)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到病蟲(chóng)害發(fā)生概率較大 系統(tǒng) 會(huì)自動(dòng)調(diào)度作業(yè)機(jī)具進(jìn)行預(yù)防性用藥 在病蟲(chóng)害 爆發(fā)前就控制住 可以有效地減少人工投入 利 用農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺(tái) 可以通過(guò)果品包裝盒上的二 維碼 對(duì)生產(chǎn)及銷(xiāo)售情況進(jìn)行追溯 消費(fèi)者掃碼 后 可查看管理后臺(tái)記錄的果品生產(chǎn)及銷(xiāo)售 情況 圖18 果園電動(dòng)升降平臺(tái) Fig 18 Orchard electric lifting system 圖19 果園整理修剪機(jī) Fig 19 Orchard finishing and pruning machine 圖20 智慧果園管理一張圖 Fig 20 One map for smart orchard management platform 8 韓 冷等 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望Vol 4 No 3 5結(jié)論與展望 本研究為例的智慧果園通過(guò)融合物聯(lián)網(wǎng) 大 數(shù)據(jù) 農(nóng)機(jī)作業(yè)裝備智能化等技術(shù)來(lái)解決勞動(dòng)力 短缺 生產(chǎn)效率低的問(wèn)題 實(shí)現(xiàn)果園農(nóng)業(yè)作業(yè)決 策數(shù)字化 全程機(jī)械化 綠色生態(tài)化 形成可復(fù) 制 可推廣的智慧果園先導(dǎo)性應(yīng)用示范經(jīng)驗(yàn) 經(jīng) 對(duì)比發(fā)現(xiàn) 智慧果園管理模式的實(shí)施為該果園減 少人力成本50 以上 農(nóng)藥用量減少30 40 肥料用量減少了25 35 灌溉用水量 減少了60 70 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益提升32 5 智慧果園的建設(shè)大大提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水 平 一定程度上緩解了勞動(dòng)力老齡化帶來(lái)的短缺 問(wèn)題 改善了周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境 把精準(zhǔn)扶貧 精 準(zhǔn)脫貧與保護(hù)生態(tài)緊密結(jié)合起來(lái) 對(duì)于建設(shè)美麗 鄉(xiāng)村 美麗中國(guó)有著重大的實(shí)際意義 盡管智慧果園建設(shè)取得了一定的成效 但離 全程機(jī)械化 完全智能化 生產(chǎn)過(guò)程無(wú)人化的現(xiàn) 代化目標(biāo)還有一定的差距 全產(chǎn)業(yè)中還存在著許 多沒(méi)有解決的問(wèn)題 值得政府管理部門(mén) 科研院 所 裝備制造生產(chǎn)廠商 應(yīng)用推廣部門(mén)及農(nóng)場(chǎng)主 們深刻思考 1 大部分果園 尤其是傳統(tǒng)老果園機(jī)械化 作業(yè)條件差 地塊比較細(xì)碎不連片 非等高種植 定植 缺乏智能機(jī)械裝備下地作業(yè)的連續(xù)通道 農(nóng)機(jī)機(jī)庫(kù)與地塊距離遠(yuǎn) 轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng) 導(dǎo)致作業(yè) 效率低下 尤其是對(duì)電驅(qū)動(dòng)智能裝備來(lái)講 轉(zhuǎn)場(chǎng) 的電能損失過(guò)大 2 專(zhuān)用果園機(jī)械化作業(yè)農(nóng)機(jī)與新研發(fā)的智 能裝備及系統(tǒng)創(chuàng)新能力不足 在進(jìn)行完全自主作 業(yè)智能裝備開(kāi)發(fā)及接入后臺(tái)管理系統(tǒng)的過(guò)程中 實(shí)際應(yīng)用表明當(dāng)前的技術(shù)開(kāi)發(fā)往往采用的是針對(duì) 現(xiàn)有汽車(chē)等行業(yè)的自動(dòng)駕駛及高速作業(yè)框架 缺 乏針對(duì)中國(guó)果園專(zhuān)用的低速行駛 負(fù)載大 地隙 低 爬坡能力強(qiáng)的專(zhuān)用智能裝備 以及適合大面 積地塊作業(yè)規(guī)劃等功能的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)框架 目前的 裝備大多各功能較為獨(dú)立 不成體系 難以相互 通信 未來(lái)的專(zhuān)用自主作業(yè)果園智能裝備需要一 個(gè)更靈活 完整 系統(tǒng)的軟件架構(gòu)來(lái)處理行駛 作業(yè)等各功能 3 智慧果園系統(tǒng)中缺乏專(zhuān)業(yè)傳感器 部分 專(zhuān)業(yè)傳感器全靠進(jìn)口 且不同廠家的傳感器缺 乏統(tǒng)一的通信格式 接入時(shí)需要針對(duì)每種傳感器 編寫(xiě)驅(qū)動(dòng) 帶來(lái)了較大的工作量和額外的故障 點(diǎn) 部分特殊的傳感器目前完全依賴(lài)進(jìn)口 價(jià)格 昂貴 智慧果園 智慧農(nóng)業(yè) 使用的傳感器涉及 多學(xué)科 政府職能部門(mén)應(yīng)加大力度鼓勵(lì)企業(yè)和高 校在傳感器研發(fā)相關(guān)的投入 以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵傳 圖21智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái) Fig 21 Smart agricultural big data visualization platform 9 Vol 4 No 3智慧農(nóng)業(yè) 中英文 Smart Agriculture 感器的國(guó)產(chǎn)化替代 4 智慧果園中的各子系統(tǒng)融合不夠緊密 作物管理模型較為松散 跨模型融合使用的參數(shù) 少 幾乎沒(méi)有通用性 為提高果園機(jī)械作業(yè)精準(zhǔn) 度 需要建立包含更多參數(shù) 普適性更強(qiáng)的作物 生長(zhǎng)模型來(lái)指導(dǎo)作業(yè)規(guī)劃 還需要對(duì)智慧果園進(jìn) 行更完整的效益分析 同時(shí)更緊密地融合各個(gè)系 統(tǒng) 以利于智慧果園生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的機(jī)械 化 智能化 取得更好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 參考文獻(xiàn) 1 趙春江 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略目標(biāo)研究 J 智慧 農(nóng)業(yè) 2019 1 1 1 7 ZHAO C State of the art and recommended develop mental strategic objectives of smart agriculture J SmartAgriculture 2019 1 1 1 7 2 羅朝陽(yáng) 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)研 究 D 成都 成都大學(xué) 2021 LUO C Research on the traceability system of agricul tural products based on blockchain technology D Chengdu Chengdu University 2021 3 潘明 張麗慧 黃曉財(cái) 等 空天地一體化智慧果園平 臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2021 42 4 43 47 PAN M ZHANG L HUANG X et al Design and ap plication of the air space ground integrated intelligent orchard platform J Modern Agricultural Equipment 2021 42 4 43 47 4 崔冬冬 王曉芳 李晨 等 山東省智慧果業(yè)云服務(wù)平 臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J 中國(guó)果樹(shù) 2021 6 71 76 CUI D WANG X LI C et al Design and implementa tion of Shandong Province smart fruit cloud service platform J China Fruits 2021 6 71 76 5 劉吉敏 覃澤林 方輝 等 廣西智慧柑桔技術(shù)構(gòu)成與 發(fā)展建議 J 中國(guó)南方果樹(shù) 2021 50 3 180 184 193 LIU J QIN Z FANG H et al Proposal for develop ment of intelligent citrus in Guangxi J South China Fruits 2021 50 3 180 184 193 6 李梓臻 基于無(wú)人機(jī)多光譜影像的蘋(píng)果樹(shù)冠層葉面 積指數(shù)估測(cè)研究 D 泰安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2021 LI Z Estimation of leaf area index in apple trees cano py based on UAV multispectral image D Taian Shan dongAgricultural University 2021 7 馮珊珊 梁雪映 樊風(fēng)雷 等 基于無(wú)人機(jī)多光譜數(shù)據(jù) 的農(nóng)田土壤水分遙感監(jiān)測(cè) J 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào) 自 然科學(xué)版 2020 52 6 74 81 FENG S LIANG X FAN F et al Monitoring of farm land soil moisture based on unmanned aerial vehicle multispectral data J Journal of South China Normal University Natural Science Edition 2020 52 6 74 81 8 束美艷 李世林 魏家璽 等 基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的柑橘 樹(shù)冠信息提取 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2021 37 1 68 76 SHU M LI S WEI J et al Extraction of citrus crown parameters using UAV platform J Transactions of the CSAE 2021 37 1 68 76 9 翟肇裕 曹益飛 徐煥良 等 農(nóng)作物病蟲(chóng)害識(shí)別關(guān)鍵 技術(shù)研究綜述 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2021 52 7 1 18 ZHAI Z CAO Y XU H et al Review of key tech niques for crop disease and pest detection J Transac tions of the CSAM 2021 52 7 1 18 10 李海 李誼駿 陳詩(shī)果 等 蘋(píng)果樹(shù)病蟲(chóng)害智能識(shí)別系 統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J 科學(xué)技術(shù)與工程 2021 21 25 10639 10645 LI H LI Y CHEN S Design and implementation of in telligent recognition system for apple tree diseases and pests J Science Technology and Engineering 2021 21 25 10639 10645 11 劉偉洪 何雄奎 劉亞佳 等 果園行間3D LiDAR導(dǎo) 航方法 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2021 37 9 165 174 LIU W HE X LIU Y et al Navigation method be tween rows for orchard based on 3D LiDAR J Trans actions of the CSAE 2021 37 9 165 174 12 WANG S QI P ZHANG W et al Development and application of an intelligent plant protection monitor ing system J Agronomy 2022 12 5 ID 1046 13 喬大科技 基于莖水勢(shì)傳感器的灌溉決策系統(tǒng) EB OL 2021 10 15 14 戴秀 王堅(jiān)強(qiáng) 任妮 等 智能水肥一體化管控平臺(tái)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021 49 18 177 181 DAI X WANG J REN N et al Design and implemen tation of intelligent water and fertilizer integrated man agement and control platform J Jiangsu Agricultural Sciences 2021 49 18 177 181 15 宋晨 何邦令 楊勤民 等 不同類(lèi)型殺蟲(chóng)燈對(duì)蘋(píng)果園 昆蟲(chóng)的誘控效果 J 中國(guó)果樹(shù) 2020 4 59 62 67 SONG C HE B YANG Q et al Effect of different kinds of insecticidal lamps on insect induction in apple orchard J China Fruits 2020 4 59 62 67 16 王榮英 孟純 張九青 等 基于無(wú)人機(jī)擾動(dòng)的果園防 霜試驗(yàn)研究 J 氣象與環(huán)境科學(xué) 2021 44 5 105 111 WANG R MENG C ZHANG J et al Experimental study on frost prevention in orchard based on un manned aerial vehicle intervention J Meteorological 10 韓 冷等 智慧果園構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)裝備及展望Vol 4 No 3 and Environmental Sciences 2021 44 5 105 111 17 袁鵬成 李秋潔 鄧賢 等 基于LiDAR的對(duì)靶噴霧實(shí) 時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2020 51 S1 273 280 YUAN P LI Q DENG X et al Design and experi ment of real time control system for target spraying based on LiDAR J Transactions of the CSAM 2020 51 S1 273 280 18 QI P HE X LIU Y et al Design and test of target ori ented profile modeling of unmanned aerial vehicle spraying J International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2022 15 3 85 91 Key Technologies and Equipment for Smart Orchard Construction and Prospects HAN Leng 1 2 HE Xiongkui 1 2 3 WANG Changling 1 2 3 LIU Yajia 1 2 3 SONG Jianli 1 QI Peng 1 LIU Limin 1 LI Tian 1 ZHENG Yi 4 LIN Guihai 4 ZHOU Zhan 4 HUANG Kang 5 WANG Zhong 6 ZHAHainie 7 ZHANG Guoshan 8 ZHOU Guotao 9 MAYong 10 FU Hao 11 NIE Hongyuan 12 ZENGAijun 1 2 3 ZHANG Wei 13 1 College of Agricultural Unmanned System China Agricultural University Beijing 100193 China 2 College of Science Chin