2016年8月12-17日，必威和机械与动力工程学院黄丹枫教授、贡亮副教授等一行8人，赴美国华盛顿州立大学（Washington State University）精细与自动化农业系统研究中心，进行了为期七天的学术访问，并出席Agricontrol2016国际会议。访问团由必威和机械与动力工程学院的园艺工程团队的黄丹枫、王世平、牛庆良、贡亮、常丽英、章竞瑾、张屹东、赵源深等8人组成。
        8月12日，访问团一行首先参观访问了华盛顿州立大学精细与自动化农业系统中心（Center for Precision and Automated Agricultural Systems（CPAAS）），双方人员围绕农业机械装备研究与应用开展了深入讨论。中心主任张勤教授介绍了华盛顿州蔬菜和果树农机装备研究的相关情况，他在介绍中强调，美国智能农业机械的研究内容直接来自于生产需求，目前主要在有机蔬菜除草机械和水果采摘机器人方面开展研究，重点是农艺技术与机械工程紧密结合，农艺技术适合于机械操作。由于美国蔬菜主要集中在加州地区，我们此次访问，主要参观的是果园机械；当地的灌溉施肥技术已经很成熟，正处于技术推广、软件测试和应用阶段，已经实现灌溉喷头分层，独立管道控制，果树的上层喷水进行物理降温、地表灌溉，水肥一体化技术成熟。张勤教授还对上海农业发展提出了建议，要走上海都市现代农业的发展道路，重点发展独具上海特色的智能农业机械，例如适合于设施蔬菜生产的园艺机械一体机，绿叶菜收割机，果园除草、施肥、采摘机等。
        华盛顿州立大学精细与自动化农业系统中心与上海交大必威长期合作，在教师互聘、学生交流方面已经有较多的积累。此次访问的主要目的，是探讨成立“国际精细与自动化农业系统联合研究中心”的可行性，双方一致认为，该中心的成立，有利于双方的深度合作，建设农工结合的农业智能装备与技术的国际化合作研究平台；双方通过共同申请中美联合项目、国际国内合作项目等在科研上进行合作，通过中心的建设，形成国际化的人才流动、师资共享、学生交流的绿色通道。近期工作拟聚焦园艺智能装备，研究和解决绿叶蔬菜生产的系列机械、科学施肥和水肥一体化的机械工程设备与管理技术、果园喷药机械和采摘机器人等方面。以上工作，已经初步得到双方学校领导的认可和支持。

 

图1 华盛顿州立大学精准与自动化农业系统中心实验室

 

图2 SJTU-WSU“国际精细与自动化农业系统联合研究中心”合作备忘录

 

图3 WSU精准与自动化农业系统中心参观

 

        8月14-17日，出访团在西雅图出席了AGRICONTROL 2016: The 5th IFAC Conference on Sensing, Control and Automation for Agriculture。该学术会议是农业机械专业顶尖级国际会议，会议的主题内容包括农业传感、控制、自动化和机械化技术等，会议目的是分享农业传感、控制、自动化、机器人、精细农业技术国际最新研究成果。会议由华盛顿州立大学国际精准与自动化农业系统中心主任张勤教授主持，来自不同国家和地区的近140余人出席了会议。会议设置了1个主题报告和4个特邀报告，11个主题分会，分别为（1）农用无人航空系统；（2）农用车辆动力学和控制；（3）农业机器视觉技术；（4）无线传感器网络/物联网/害虫和疾病检测；（5）农业机器人/自动化；（6）精细农业/决策支持系统；（7）作物表型技术；（8）采后自动化；（9）大数据、云计算的农业应用；（10）设施栽培技术；（11）自动化导航技术。上海交大团队的贡亮副教授、章竞瑾博士和博士生赵源深等分别做了7个会议报告，包括“Measuring and Evaluating Anthocyanin in Lettuce Leaf Based on Color Information”、“Phenotype-based Robotic Screening Platform for Leafy Plant Breeding”和“Dual-arm Robot Design and Testing for Harvesting Tomato in Greenhouse”等内容。

 

图4 上海交大团队与张勤教授的合影

 

图5 章竞瑾博士做会议报告

 

图6 贡亮副教授做会议报告

 

        会议期间，访问团成员与国际同行进行了深入交流，在了解估计农业机械学科前沿动态的同时，学习了有益的研究方法和策略，拓宽了研究思路；建立了交流合作的机会，并加强了与本领域的知名专家和青年学者的联系。
        会议期间，参观了华盛顿州蔬菜、果树种植基地和采后自动化清洗、筛选分级、装运流水线。华盛顿州主要种植土豆、洋葱和胡萝卜等蔬菜，此时土豆和洋葱正处于收获时期，对于半干旱地区的河水布管式自动化灌溉、大型机械化收获等农业机械和生产方式，访问团成员深受启发。华盛顿州苹果产量居美国第一位，苹果生产技术、自动化灌溉、采后自动化清洗、筛选分级、包装运输技术等，处于国际领先水平。

 

图7 普罗瑟洋葱大田栽培与灌溉机械

 

图8 普罗瑟有机洋葱收获现场

 

图9 洋葱收获专用机械

 

图10 蔬菜自动化灌溉装备

 

图11 王世平和牛庆良教授与中心Matthew Whiting教授进行苹果树栽培技术交流

 

图12 Rainier公司苹果自动化清洗流水线

 

图13 Rainier公司苹果自动化筛选分级流水线

 

图14 Rainier公司苹果自动化包装

 

        目前，国家将农业智能装备作为“十三五”重大研发计划中首批启动项目，表明智能装备在未来农业中的重要性。此次访问及时而有效，是一次难得的交流学习机会，美国园艺机械化的研究和发展给予的启示为：
        1、农艺技术与机械化技术有效结合。二者相互适应，紧密结合，促进农业机械化的发展。为方便机械化作业，对果树树形进行改良，如苹果V字形和UFO形等树形。
        2、高度的专业化种植是机械化的基础。实现种植专业化，以家庭农场为主，有利于大型机械作业，充分利用不同地区的自然条件，提高农业生产效率。
        3、工业技术的农业应用及大地提高农业生产效率。美国是世界上工业最发达的国家，发达的工业技术反哺农业，实现了美国的工业化农业和“从田间到餐桌”的产销一体化。
        4、针对上海发展都市农业的特殊需求，发展独具特色的、具有地区影响力的智能农机装备。如绿叶菜肥水一体化与采收装备，果园喷药机械、水果采摘机器人和施肥装备等。
        5、加强中美双方科研合作。建议成立“国际精细与自动化农业系统联合研究中心”，通过国际合作研发项目、国际交流项目等开展科研合作，共同解决农业机械的重要难题，推进技术发展和应用，发展独具特色的中国园艺机械装备。

 

供稿人：常丽英
 2016年8月25日