Research and application of key technologies of 5G+intelligent agricultural machinery

ZHU Dan, LI Liwei

(China Academy of Information and Communication Technology, Beijing 100191)

ABSTRACT: Based on the analysis of the development status of China's intelligent agricultural machinery and the development advantages of China's 5G technology, this paper focuses on 5G technology in promoting the development of intelligent agricultural machinery, comprehensively analyzes the intelligent agricultural machinery application using 5G network technology, finally puts forward the suggestions for the 5G+agricultural machinery development.

KEY WORDS: 5G; intelligent agricultural machinery; application.

近年来，我国农业数字化水平在逐年提升，2020年农业数字经济规模6,920亿元，占比8.9%。据农业农村部发布的《数字农业农村发展规划（2019-2025年）》，到2025年我国农业数字经济占农业增加值比重将达15%，预计“十四五”期间年均农业数字经济规模超过1万亿元人民币。运用物联网、人工智能、5G等数字技术推动农业数字化发展，已成为我国农业现代化发展的重要方向。

在农业数字化过程中，智能农机是一个重要环节，尤其通过智能农机与5G技术结合，能够满足智能农机各种应用场景所需的多并发、大带宽、低延时、高可靠性网络，可助力完成精准施肥、自动施药、病虫害防治等数字化农业生产的诸多重要环节，加快推动农业数字化发展进程。

1 我国智能农机发展现状分析

1.1欧美智能农机发展的四个阶段

欧美等国家农机发展与信息技术应用密切相关，分为四个阶段。1970-2000年，随着计算机、互联网技术发展，电子控制系统机电准一体化CAN总线技术系统应运而生，农业进入机械化时代；2000-2010年，随着物联网、3G、卫星等技术的发展，实现了基于位置精准管理的田间自动导航，农机进入数字化阶段；2010-2020年，农机平台、精准作业系统等以农业大数据处理分析为基础的应用不断推广，农机发展进入网联化阶段；2020年以来，人工智能应用于人机协同系统、农业自主无人系统，农机发展进入智能化阶段。

2.2我国智能农机处于数字化阶段

我国智能农机发展从2015年开始，起步较欧美晚，现处于数字化阶段，主要靠在传统农机加装智能设备实现，作业形式以北斗导航下的无人农机为主，大部分工作仍需辅以人工。智能农机集中在大田作物农机，如智能的拖拉机、收割机、播种机、插秧机、粮食烘干机等。特色农业、果蔬、花卉苗木、中药、牧草等领域，因机械化刚起步，用工成本高，亟待用机器换人，市场空间大商业价值高。

2.3 5G技术助力我国智能农机快速发展

我国高度重视5G发展，已将5G发展纳入国家战略，2020年政府工作报告着重强调“拓展5G应用”。目前，我国5G技术与产业融合应用热潮日益高涨，制造、医疗、教育、金融等行业积极与5G技术进行融合应用与部署。在农业数字化领域，由于具有多并发、大带宽、低时延等特性，在融合应用基础上，5G网络将会为智能农机插上高速通信的翅膀，加快实现农业生产无人化和智能化。

5G+智能农机可实现自我监测和零部件预警，可避免高温自燃、农机伤人等事故发生；还可实现农机间对话，以农机替代人为干预和判断，实现农业生产全过程智能实施。随着5G网络覆盖率的提高，未来几年将是我国5G+智能农机快速普及期。借助5G发展的领先优势，我国智能农机发展有望换道超车。

2 5G+智能农机主要应用场景

目前5G+智能农机的主要应用包括无人驾驶拖拉机、农业机器人、自主、协作的农场设备、农用无人机、农机大数据平台等。

5G+无人驾驶拖拉机。智能农机配备5G高清摄像头实时回传作业视频，实现农业地图的自动绘制、路径规划、车身360度障碍物检测，路径跟踪以及农具操作等功能，自动作业并将数据实时回传，实现作业实时监控和远程操作、监控、故障诊断及处理等功能，节省人工成本。

5G+农用无人机。5G网络带来的低延迟使得计算能够转移到云端，节省机上的存储空间。通过5G，无人机可以进行实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等。总之，5G将无人机变得更轻、更便宜、更高效，飞得更远，用得更广。

5G+农机设备协同作业。5G将提供农机设备间即时通信能力和自主协同工作能力。当多个农机设备均实现自动驾驶时需完全同步，5G的高速率、低时延实现了数据快速传输，有效保证了设备协调工作。

3 结语

我国5G+智能农机目前发展尚处起步阶段，面临众多问题，应用也多以5G+无人驾驶农机为主，农业机器人类型不完善，农机协同作业能力亟需提高，5G网络在偏远地区覆盖率低，5G+智能农机使用成本高等。下一步，要鼓励技术创新，推进5G+智能农机关键技术研发与推广，完善现代农机装备标准体系等；同时，要进一步提高5G网络在农村地区覆盖水平，分场景选择合适的5G技术和网络，有效支撑低时延、广覆盖等应用场景的网络需求等。

参考文献

[1] 中国信息通信研究院，中国数字经济发展白皮书，2021年。

[2] 农业农村部，《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》，http://www.moa.gov.cn/xw/zwdt/202001/t20200120_6336380.htm。

[3] 中国信息通信研究院，《5G承载网络架构和技术方案白皮书》，2018年。

[4] 罗锡文，对我国农机科技创新的思考，拖拉机与农用运输车，第45卷第5期，2018年10月。

[5] 赵春江，智慧农业的发展现状与未来展望，中国农业文摘-农业工程，2021年第6期。

[6] 马永海，胡庆毅，杨立凡等，智慧农业发展现状及前景分析，现代农业研究，2021年11月。