從播種到豐收：一場稻田裡的智慧農業革命

農藝+農機：自動化技術助力農業生產

目前，在水稻生產耕、種、收主要作業環節中，耕作和收穫已經基本實現機械化，但是在種植環節的自動化程度相對較低。中國水稻研究所稻作技術中心主任朱德峰解釋，這是由於中國水稻種植環境的複雜性、品種類型的多樣性，因此需要創新模式與突破技術。

朱教授身為行業資深專家，對中國水稻種植技術的探索與實踐有著深刻的見解：「隨著中國社會經濟的發展，水稻生產模式、裝備和技術正發生重大轉變，水稻生產規模化經營、機械化作業及社會化服務水準不斷提高，實現了水稻單量的大幅提高。從 50 年代，水稻平均單產每畝 126 公斤，到近年提高到 475 公斤，增加 2.8 倍左右。 」

中國農民有一個歷代傳承的經驗：「秧好一半禾」。這句話充分表達了水稻育秧在水稻整個生產過程中的重要性。水稻機械育插秧是中國水稻種植機械化發展的主要方向，機插秧的關鍵是育秧，需要創新水稻規模化育供秧模式和技術，推進水稻規模化生產和社會化服務。

豐築農業作為中國水稻研究所的技術合作方，承擔了將朱教授研究成果進行產業化的任務，主要工作重點是水稻育秧中心建設規劃設計、核心裝備的研發和應用技術整合、數位智慧化和自動化控制技術，以及水稻育秧中心的運作模式研究。

「水稻生產主要風險在育秧，而水稻浸種、播種到水稻出苗這段時間，約 5 天時間，是水稻育秧最為關鍵的階段，對溫度、濕度環境要求高，對時間要求精準。」杭州豐築農業科技有限公司總經理吳健平表示：「經過 10 年的研究和實踐，豐築農業已經逐步形成了適合中國國情的水稻育秧中心發展技術路線。智能育秧中心徹底改變了傳統農業生產方式，從覆土、播種、灑水、再覆土到托盤搬運等全流程運用自動化技術，實現 48 小時精準出苗，出苗率高達95%。

精準且高效：智能育秧生產線

「豐築農業對於稻米育秧技術有著較深刻的理解，但我們缺乏先進機械裝備和自動化數位控制技術。我們希望在中國水稻全程機械化育秧環節，引進更為先進、精準、完全智能化的裝備與技術，才能真正滿足我國未來農業規模化、高效率、低成本的需求。」吳總坦言，「而在先進的數位化控制技術，尤其是在分散式總線控制方面，Festo 具有獨特的優勢。」自 2021 年起，豐築農業便與 Festo 建立了合作關係。豐築農業擅長水稻育秧的工業化流程及技術關鍵點，而 Festo 提供了關鍵的自動化與智慧化控制，二者相得益彰，是農業與工業的結合與互補，也成為中國農業工業化的成功典範。

根據 Festo 大中華業務區食品及包裝行業應用經理李興東介紹，可視化、模組化、數位化是這條育秧生產線的特點和優勢，該生產線可實現從空秧盤到碼垛好的已播種秧盤的全線自動化生產，生產中無需人工幹預，整個產線的運作狀態可即時監控。每個育秧中心配備 1-2 條智慧育秧生產線，可滿足 2 萬畝水稻的秧苗育秧任務。

• Festo 提供的 CPX-E-CEC 作為整個生產線的控制器，用來控制和收集生產線中的馬達、電缸、氣缸和感測器等執行機構和檢測訊號，以達到生產線穩定運作的控制要求。並且所有的控制器和底層元件都整合數位接口，可實現底層數位化的互聯和控制，與更高層的控制器或上位機甚至雲端的互聯也更加便利，可輕鬆實現系統的全數位化，為今後設備的智慧化轉型奠定了基礎。
• 針對育秧生產線線體長、設備分散的特點，採用了 Festo CPX-AP-I 分散式控制，可以靈活組合成集中型、分散型、混合型等網路拓撲，CPX-AP-I 提供了不同的模組來相容於現場各種類型的氣動或電氣執行元件。同時，CPX-AP-I 提供了不同的網路通訊介面以連接上位機平台，如 PROFINET、EtherCAT、EtherNet/IP 等，無縫打通了現場基層至雲端服務平台的高速資料互動通道。
• 在碼垛環節，Festo 桁架機械手採用 EGC 電缸與 ELCC 電缸組合安裝的形式，並配有長行程夾爪 DHPL，滿足了生產線末端秧盤高速抓取和擺放的需求。同時，在分盤和疊盤環節，優化了動作節拍，最終使產線達到每小時 1200 盤的秧盤生產速度成為現實。

數位化和智慧化是自動化設備的發展方向，對於水稻育秧產線也是如此。對於下一階段的合作方向，李興東經理透露，Festo 會在後續的專案中導入 Festo AX 平台，把前期數位化互聯的數據進行整合分析，不僅實現各種生產資訊和設備狀態的看板顯示，而且對收集到的數據提供結果建議，實現從自動化、數位化到智慧化的真正轉型。