科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

由于农村劳动力人口转移和大量外出务工，“采工荒”现象成为制约当前我国茶产业发展的瓶颈问题，智能采茶机的研制是茶产业当前面临的首要工程技术难题。随着我国社会人口老年化加剧，“采工荒”现象在未来20年将呈现出不可逆转的趋势，机器替代人工采茶是大势所趋。

问题背景：  

我国是茶树的起源地，是世界上最大的产茶国，茶产业是我国的传统优势特色产业。2017年，全国18个产茶省（区）茶园面积达4400万亩，干毛茶产量258万吨，一产产值1920亿元，综合产值突破5000亿元。其中，占总产量30%的高档优质茶，创造了70%以上的经济效益。

我国茶叶产品种类繁多，不同茶类对鲜叶原料规格要求差异巨大，高档优质茶都是采用手工采摘的优质原料加工而成的，不仅对原料嫩度有严格限制，而且要求原料采摘标准相对统一。

最新进展：

目前，我国高档优质茶产品生产成本的40%来自劳动力成本，而80%的劳动力成本用于人工采摘原料。“采工荒”现象不仅大幅度提高了生产成本，而且有近半数的优质原料由于来不及采摘造成严重资源浪费。高档优质茶生产成本高、价格昂贵，也成为我国高档优质茶产品难以走向国际市场的主要原因。

日本的蒸青绿茶和国际茶叶市场主流产品红碎茶，对原料采摘规格要求不高，因此，机械化采摘技术已经在日本和印度、肯尼亚等主要产茶国广泛应用。在我国，大宗炒青绿茶、珠茶、红碎茶等低档出口茶原料的机械化采摘及其配套技术也已经成熟应用了近三十年。早在上世纪70年代，我国茶叶科技工作者就开始对大宗茶机采技术进行研究，已形成了大宗茶机采茶园的种植规划、茶树修剪和施肥、茶叶采摘及加工等配套技术体系和技术规范；此外，我国在手采茶园过渡到机采茶园的树冠改造、幼龄茶园的树冠培育及机采茶园的树冠管理等不同类型茶树树冠培育技术方面也开展了相应的研究和技术推广，并通过行业标准《机械化采茶技术规程》NY/T 225-94颁布实施；在机采设备研制上，主要集中在单人和双人小型采茶机的研制，自走式步行型、轨道行走型、乘用型等中、大型采摘机仍基本依赖从日本进口。目前国内有采茶机生产厂家40多家，日本的三菱、落合、川崎、富士等品牌的采茶机在我国均有销售。但智能采茶机的研制一直没有取得突破。

国内外当前普遍采用的采摘机械，主要采用多人操作弧形采茶机械，或单人操作的推子式采茶机，先将茶园进行标准化改造，采茶时采用切刀一刀切平整地剪下。这种技术和装备适应于整齐划一的无性系品种、发芽程度一致、生长密集、且经过反复修剪和树冠培育的茶园，且只能用于中低档茶原料的采摘，不适于对原料要求极为苛刻的高档茶优质茶原料采摘。即使在日本、印度、肯尼亚和斯里兰卡，高档茶优质茶原料依然依靠手工采摘。

原料嫩度高、规格统一是加工高档优质茶产品的物质基础，采茶机械的精细化和智能化也一直是国内外科技工作者努力的方向。美国及日本的科技工作者尝试了运用现代机器视觉系统和微处理系统实现对茶叶传感信息、系统状态诊断、电子控件等的实时处理和回馈，以达到机器智能化采摘的目的，但该项技术因为离实际应用还相距甚远已经终止。我国也有人提出过采茶机械灵巧手和采茶机器人的研究计划，迫于研究的工程技术集成难度太大，最终都选择了放弃。随着工业***时代的到来，人工智能的大规模应用将成为现实，智能采茶机的研制恰逢其时。

需解决的主要技术难题

研制智能采茶机出现的关键难点和机遇在于“深度学习”算法的出现，大数据和强大的计算能力的突破，有望被应用于智能采茶机，并可能超越人类的表现。

期望实现的主要技术目标

智能采茶机技术突破后，将使高档茶产品机采机制的理想成为现实。智能采茶机可以显著提高采茶效率，降低生产成本30%以上；同时，推广智能采茶机后，可减少因采摘人工短缺而造成的优质鲜叶资源浪费，大幅度增加高档茶产量50%以上；此外，降低生产成本的我国高档茶产品，将凭借其独特的生产工艺和优异的品质特点，以及国际社会对茶叶健康价值的共识，大举走向国际高端饮料市场，每年可为国家创造千亿元的经济效益。

智能采茶机技术和装备的突破，将可能引发新一轮茶叶产业科技革新浪潮，带动高档茶自动化加工技术和装备的全面创新，形成国际茶叶市场和消费格局的重新调整，质优价廉的中国茶产品将重新垄断国际茶叶市场，从而加速我国茶产业振兴和茶叶强国建设。

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