農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化與智能化發(fā)展及應(yīng)用情況分析

徐 明

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 佳木斯農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用，農(nóng)業(yè)的發(fā)展一方面依托于先進(jìn)的品種和栽培技術(shù)，另一方面也要依靠現(xiàn)代化的農(nóng)機(jī)設(shè)備參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的不斷提升，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式發(fā)生了很大的改變，農(nóng)業(yè)機(jī)械的廣泛使用有效降低了生產(chǎn)過程的勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)，在國(guó)家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策的支持下，農(nóng)民對(duì)于先進(jìn)農(nóng)機(jī)的購買力逐漸增強(qiáng)，越來越多技術(shù)先進(jìn)的農(nóng)機(jī)裝備應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，逐漸改善著我國(guó)農(nóng)機(jī)使用水平落后的局面。從現(xiàn)階段來看農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展水平對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的優(yōu)化有重要影響，農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的提升和普及有利于進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上研究農(nóng)機(jī)智能化是農(nóng)業(yè)機(jī)械未來發(fā)展的主要方向，也是推動(dòng)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)的有利措施。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械使用量得到了快速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠基本上替代人力完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的所有工作任務(wù)，農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的認(rèn)可度也不斷提升。從農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的情況來看，產(chǎn)前、產(chǎn)中機(jī)械的整體技術(shù)水平還比較落后，生產(chǎn)中使用的機(jī)械技術(shù)和配套動(dòng)力仍比較初級(jí)，機(jī)械化生產(chǎn)過程對(duì)于人的操作水平依賴較大，作業(yè)品質(zhì)與操作技能直接相關(guān)，農(nóng)業(yè)機(jī)械的駕駛工作勞動(dòng)量較大，農(nóng)忙時(shí)節(jié)駕駛員長(zhǎng)期處于高負(fù)荷工作狀態(tài)?？傮w上講，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)階段的主要工作仍在機(jī)械作業(yè)率的提升上，對(duì)于自動(dòng)化農(nóng)機(jī)及其先進(jìn)技術(shù)的普及工作相對(duì)滯后。盡管近年來農(nóng)業(yè)機(jī)械的購置補(bǔ)貼政策使部分先進(jìn)的自動(dòng)化機(jī)型得到了一定程度的應(yīng)用，但從主流銷售情況看，農(nóng)民購置農(nóng)機(jī)的意愿仍以中小型低價(jià)格農(nóng)機(jī)為主導(dǎo)致了農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的普及速度緩慢。另一方面，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使農(nóng)機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)逐漸成熟，自主農(nóng)機(jī)生產(chǎn)大廠和農(nóng)機(jī)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備制造高度自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械的能力，只是相關(guān)機(jī)型成本較高造成產(chǎn)品售價(jià)偏高，使其普及速度相對(duì)較慢。

2 自動(dòng)化技術(shù)在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用包括以下幾類：(1)農(nóng)田自動(dòng)化灌溉技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的生產(chǎn)漫灌方式，很多現(xiàn)代化的農(nóng)田建設(shè)了自動(dòng)化灌溉管路，尤其在2010年以后，隨著節(jié)水灌溉技術(shù)和相關(guān)基礎(chǔ)工程的建設(shè)與普及，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠依據(jù)土壤狀態(tài)自動(dòng)控制管路實(shí)現(xiàn)輸水灌溉，且孔口滴頭、流量滴灌設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)逐漸與自動(dòng)灌溉技術(shù)相結(jié)合，使農(nóng)業(yè)灌溉的合理性進(jìn)一步增強(qiáng)。(2)作物聯(lián)合收獲機(jī)。很多先進(jìn)的自走式聯(lián)合收獲機(jī)在功能上實(shí)現(xiàn)了部分自動(dòng)化特征，以玉米聯(lián)合收獲機(jī)為例，一方面機(jī)械能夠替代人力自動(dòng)化完成秸稈處理、摘穗、剝皮、收集等工作，另一方面，機(jī)具利用傳感器技術(shù)和視頻技術(shù)檢測(cè)工作狀態(tài)，減少了機(jī)械故障發(fā)生概率。(3)植保無人機(jī)。植保無人機(jī)是現(xiàn)階段應(yīng)用較為典型的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)裝備，植保無人機(jī)的作業(yè)過程能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定田地自動(dòng)進(jìn)行行駛路線規(guī)劃、植保噴霧作業(yè)，并具備農(nóng)藥量檢測(cè)、電池電量檢測(cè)等功能，能夠在植保作業(yè)中缺少農(nóng)藥或電池沒電的情況下提前返回補(bǔ)給點(diǎn)，并在問題解決后再繼續(xù)作業(yè)，同時(shí)植保無人機(jī)能自動(dòng)處理田間障礙物、風(fēng)力影響飛行或定位信號(hào)缺失等問題。(4)其他具有自動(dòng)化特點(diǎn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械。除上述機(jī)械外，部分農(nóng)機(jī)也逐漸應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)，只是沒有全部的自動(dòng)化特點(diǎn)，例如拖拉機(jī)的自動(dòng)勻速直線駕駛、水稻插秧機(jī)的秧盤檢測(cè)、谷物烘干機(jī)的自動(dòng)溫濕度調(diào)控等，也都具有農(nóng)機(jī)自動(dòng)化特征。

3 農(nóng)機(jī)自動(dòng)化發(fā)展的阻礙因素

3.1 農(nóng)民群體對(duì)自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的認(rèn)識(shí)不足

農(nóng)民群體作為農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用主體，其對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的選擇與使用決定著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，大多數(shù)農(nóng)民受傳統(tǒng)觀念制約，對(duì)更為先進(jìn)的農(nóng)機(jī)技術(shù)認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的應(yīng)用對(duì)于自身的經(jīng)營(yíng)幫助作用不大，加之出于購機(jī)成本的考慮，往往還是傾向于選購傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)。

3.2 自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本過高

自動(dòng)化農(nóng)機(jī)裝備在設(shè)計(jì)和制造過程中比傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)更為復(fù)雜，一方面，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程要選用大量的傳感器、通訊設(shè)備、定位終端、中央處理器等，還必須對(duì)農(nóng)機(jī)的相關(guān)功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)論證，整體的設(shè)計(jì)過程相對(duì)于傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)研發(fā)更為繁瑣；另一方面先進(jìn)的自動(dòng)控制元件造成農(nóng)機(jī)生產(chǎn)、裝配和購置的成本進(jìn)一步上升，不利于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品售價(jià)的控制。

3.3 自動(dòng)化農(nóng)機(jī)對(duì)復(fù)雜農(nóng)田的適應(yīng)力不足

由于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)、耕地土質(zhì)、地形條件等因素存在很大的差異，現(xiàn)階段的自動(dòng)化技術(shù)由于缺少智能技術(shù)的支持，對(duì)于田間突發(fā)問題的應(yīng)變能力相對(duì)不足，在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的過程中還可能因?yàn)樽詣?dòng)化元件的加入引起更多的農(nóng)機(jī)故障問題。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化向智能化發(fā)展途徑

農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械優(yōu)化發(fā)展的特征，但在應(yīng)用過程中也存在著功能執(zhí)行單一、應(yīng)變性不足的問題，因此，隨著智能化技術(shù)的成熟，農(nóng)業(yè)機(jī)械也應(yīng)逐漸向智能化轉(zhuǎn)變。

4.1 加強(qiáng)自動(dòng)化農(nóng)機(jī)的數(shù)據(jù)分析處理能力

對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和農(nóng)機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析與方案調(diào)整是農(nóng)機(jī)智能化的體現(xiàn)，這要求農(nóng)業(yè)機(jī)械具備一定的邏輯思維能力，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的逐漸普及，將農(nóng)業(yè)機(jī)械的邏輯分析過程與上述先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，有利于智慧農(nóng)機(jī)真正實(shí)現(xiàn)全程無人化作業(yè)，使農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作能力再上一個(gè)臺(tái)階。

4.2 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)人機(jī)交互的便捷性

農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化發(fā)展要求農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)與生產(chǎn)管理人員的遠(yuǎn)程交互，在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，大量的傳感器被應(yīng)用到農(nóng)機(jī)設(shè)備上，這些傳感器對(duì)環(huán)境和工作狀態(tài)的感知一方面供農(nóng)機(jī)高適應(yīng)性作業(yè)使用，另一方面相關(guān)信息也應(yīng)便捷地傳達(dá)給生產(chǎn)管理者，使管理人員能夠及時(shí)獲得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)信息，并能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)整農(nóng)機(jī)作業(yè)方案、控制農(nóng)機(jī)執(zhí)行其他指令等。

4.3 從智慧農(nóng)機(jī)向農(nóng)業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)變

機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用能夠進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的精確性和無人化程度，機(jī)器人作業(yè)具有更好的工作柔性和功能集成性，將現(xiàn)代化的機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到很多農(nóng)業(yè)機(jī)械難以應(yīng)用的場(chǎng)合，如果蔬采摘、茶葉采摘、除草除蟲等，能有效提高農(nóng)業(yè)機(jī)械功能的覆蓋面，使農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的智能化程度進(jìn)一步提高。

4.4 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的集中專業(yè)化管理

為進(jìn)一步提高智慧農(nóng)機(jī)的實(shí)施和應(yīng)用效果，可考慮建立現(xiàn)代化的智慧農(nóng)機(jī)管理平臺(tái)，利用智慧農(nóng)機(jī)管理平臺(tái)監(jiān)管各個(gè)農(nóng)機(jī)裝備的使用情況，未來農(nóng)民可根據(jù)自身意愿將智慧農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行專業(yè)化托管，從而通過職業(yè)管理團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)智慧農(nóng)機(jī)的合理管理與服務(wù)，幫助完成智慧農(nóng)機(jī)的使用、維護(hù)、保養(yǎng)、維修等工作，從而徹底解放農(nóng)村勞動(dòng)力。

5 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)械作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力代表，提升其自動(dòng)化和智能化程度是農(nóng)機(jī)工作者必須要努力完成的工作，農(nóng)業(yè)機(jī)械的快速發(fā)展必須要從現(xiàn)階段的農(nóng)機(jī)使用實(shí)際情況出發(fā)，分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求和自動(dòng)化與智能化技術(shù)應(yīng)用的合理方向，通過技術(shù)的循序漸進(jìn)滲透使農(nóng)民逐漸接受并認(rèn)可先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與好處，幫助自動(dòng)化和智能化農(nóng)機(jī)裝備實(shí)現(xiàn)大面積普及，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的全面進(jìn)步。

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