農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

陳福云

摘要：在概述農(nóng)業(yè)機械智能化特點的基礎(chǔ)上，總結(jié)國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展歷程，展望以無人機、農(nóng)業(yè)機器人、精細農(nóng)業(yè)為代表的智能化農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展前景，以期為推動農(nóng)業(yè)機械智能化發(fā)展提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械;智能化;無人機;農(nóng)業(yè)機器人;精細農(nóng)業(yè)

中圖分類號：F426.4? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2018）05-0078-02

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中得到廣泛應(yīng)用。由于農(nóng)業(yè)機械使用環(huán)境具有多樣性和復(fù)雜性，僅靠簡單的傳感器和控制系統(tǒng)無法使各生產(chǎn)環(huán)節(jié)達到最優(yōu)化，因此有必要研發(fā)能對多種信息進行快速處理、分析、決策的農(nóng)業(yè)機械。在此情況下，智能化農(nóng)業(yè)機械應(yīng)運而生。智能化農(nóng)業(yè)機械的中央處理器芯片能對傳感器傳回的信號或其他功能進行智能化控制，并與指揮系統(tǒng)或操作人員進行信息交互。農(nóng)業(yè)機械業(yè)智能化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1 農(nóng)業(yè)機械智能化的特點

智能化農(nóng)業(yè)機械是指裝備中央處理芯片（CPU）和各種各樣的傳感器或無線通訊系統(tǒng)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械。農(nóng)業(yè)機械智能化能夠規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，減輕操作人員勞動強度，提高勞動效率和機械化程度。智能化農(nóng)業(yè)機械裝有各種傳感器，不僅可以監(jiān)視作業(yè)過程，而且可以避開不良工作環(huán)境，使其始終處于最佳技術(shù)狀態(tài)，提高作業(yè)安全性和操作可靠性。中央處理芯片體積較小，但功能強大。衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以實施精細作業(yè)，支持農(nóng)田作業(yè)的科學(xué)管理決策等。

2 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外研究情況

20世紀90年代中期，美國將軍事衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)安裝于農(nóng)業(yè)機械，開啟了農(nóng)業(yè)機械智能化的先河。目前，歐洲、美國、日本等發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已基本實現(xiàn)機械化，且智能化水平較高。拖拉機精確制導(dǎo)系統(tǒng)可輔助駕駛，使拖拉機在田間直行，甚至可以讓農(nóng)民在黑夜和大霧天氣開展作業(yè)。許多國家通過農(nóng)業(yè)機械與農(nóng)藝結(jié)合，全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械智能化，從而發(fā)展精確農(nóng)業(yè)。日本的小型智能化農(nóng)機裝備種類齊全，農(nóng)作物生產(chǎn)全部實現(xiàn)智能化控制。美國依靠全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和計算機技術(shù)進行因點、因苗精確施肥噴藥，使農(nóng)業(yè)智能化管理更進一步，推動了農(nóng)機智能的飛速發(fā)展。

2.2 國內(nèi)研究情況

我國以農(nóng)業(yè)大國著稱，錯綜復(fù)雜的地形條件和氣候環(huán)境導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械種類眾多。從20世紀90年代開始，我國著重研究精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機械，一些農(nóng)機企業(yè)紛紛開展智能化農(nóng)業(yè)機械研究，使得農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)水平不斷提高。目前，東北、新疆等地的一些大型農(nóng)場已配備部分智能化農(nóng)業(yè)裝備。據(jù)《中國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展報告》顯示，東方紅X-804拖拉機設(shè)計開發(fā)的載波相位差分全球定位系統(tǒng)（DGPS自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)），使拖拉機的自動化、智能化水平大大提高，可實現(xiàn)拖拉機無人駕駛。我國的智能化農(nóng)業(yè)機械主要有智能化播種機械、智能化施肥機械、智能化噴藥機械、智能化灌溉機械、智能化收獲機械等。但從總體來看，智能化農(nóng)業(yè)機械的種類還比較少，技術(shù)水平仍處于研發(fā)和探索階段，與國外發(fā)達國家還有一定差距。

3 農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展前景

農(nóng)業(yè)機械智能化主要應(yīng)用于作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控、故障報警和行走導(dǎo)航等方面。隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計算等先進科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展前景廣闊。

3.1 無人機

無人機是航空領(lǐng)域的智能化產(chǎn)品，因具有便捷、高效、智能等特征而逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、快遞運輸、災(zāi)難救援等領(lǐng)域。無人機可節(jié)省大量的人力成本，還能解決環(huán)境問題。但目前無人機對技術(shù)要求較高，成本投入也很高，還無法全面普及。農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展趨勢之一是無人機小型化、個性化、智能化和系統(tǒng)化。

3.2 農(nóng)業(yè)機器人

農(nóng)業(yè)機器人是機器人技術(shù)和自動控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的具體應(yīng)用，屬于特種機器人范疇。目前，農(nóng)業(yè)機器人在育秧、移苗、嫁接及農(nóng)產(chǎn)品收獲等方面均有應(yīng)用，用以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動力不足的問題和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)作業(yè)具有環(huán)境復(fù)雜多變性和對象多樣性，對農(nóng)業(yè)機器人的要求較高。未來的農(nóng)業(yè)機器人將集成更先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有更高的工作效率和精度，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

3.3 智能化管理系統(tǒng)

智能化農(nóng)機把先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、控制技術(shù)、機械技術(shù)和行業(yè)技術(shù)集成在一起，功能強大且高效。將智能化農(nóng)機應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必須有相應(yīng)的智能化管理和保障措施。農(nóng)業(yè)機械智能化管理主要由農(nóng)機配置、機具狀態(tài)及智能化實時調(diào)度組成，在一個農(nóng)場、一片區(qū)域甚至全國形成高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，采集農(nóng)業(yè)地理、作業(yè)環(huán)境、農(nóng)機作業(yè)參數(shù)、智能農(nóng)機決策等信息，并進行傳遞、存儲和分析;建立統(tǒng)一完善的信息管理系統(tǒng)，根據(jù)農(nóng)作物生長情況和氣候變化采取相應(yīng)的調(diào)度措施;借助各種傳感器和中央處理芯片實現(xiàn)多個農(nóng)機的智能化互聯(lián)，對協(xié)同作業(yè)的農(nóng)機進行智能化管理，使農(nóng)機作業(yè)效果達到最優(yōu)化。

3.4 精細農(nóng)業(yè)

精細農(nóng)業(yè)又稱精細農(nóng)作或計算機輔助農(nóng)業(yè)，是基于信息和知識的農(nóng)田作物生產(chǎn)經(jīng)營管理技術(shù)。其利用先進的田間信息采集技術(shù)獲取農(nóng)作物產(chǎn)量和影響作物生長主要因素的空間分布信息，運用農(nóng)業(yè)科學(xué)知識制定農(nóng)田與農(nóng)作物栽培管理方案，指導(dǎo)分布式定位處方農(nóng)業(yè)作業(yè)，通過規(guī)避生產(chǎn)過程中的風(fēng)險降低生產(chǎn)成本和提高土地利用效率。當(dāng)前，各種農(nóng)業(yè)機械智能化系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。這些系統(tǒng)根據(jù)不同地區(qū)的社會條件和經(jīng)濟條件，圍繞節(jié)本增效和保護環(huán)境，采用不同的技術(shù)方式提高農(nóng)作物生產(chǎn)管理的科學(xué)化和精細化水平。精細農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，也是發(fā)展農(nóng)業(yè)機械智能化的必然趨勢。

4 結(jié)語

無人機、自動插秧機、農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺等智能化系統(tǒng)的出現(xiàn)，意味著智能化技術(shù)在農(nóng)機領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸深入。農(nóng)業(yè)機械智能化能夠提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向更為智能化的方向發(fā)展，對于我國甚至世界的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。

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Present Situation and Prospect of Intelligent Development

of Agricultural Machinery

CHEN Fuyun

（Huai An Higher Vocational School of Biological Engineering， Huai′an Jiangsu 223001， China）

Abstract： On the basis of summarizing the characteristics of intelligent agricultural machinery， this paper summarizes the development process of intelligent agricultural machinery at home and abroad， and looks forward to the development prospect of intelligent agricultural machinery represented by UAV， agricultural robot and precision agriculture， in order to provide theoretical reference for promoting the intelligent development of agricultural machinery.

Key words： agricultural machinery; intelligent; UAV （unmanned aerial vehicle）; agricultural robots; precision agriculture