關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化現(xiàn)狀與推進(jìn)模式的研究

高國杰

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院，712100，陜西咸陽）

伴隨著我國人們生活水平的提高和城市化進(jìn)程的加快，廣大農(nóng)村中青年向往城市生活，大量勞動(dòng)力從農(nóng)村流出，農(nóng)村勞動(dòng)力稀缺，城鄉(xiāng)人口結(jié)構(gòu)不平衡。在大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，中青年勞動(dòng)力缺乏，這大大提高了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的需求程度。從當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢和要求。

近年來，一些發(fā)達(dá)國家積極致力于農(nóng)機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展和研究，得到了社會(huì)各界和政府的大力支持。一些成功的研究成果已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。機(jī)械自動(dòng)化研究的主要目的是降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，減少勞動(dòng)力投入，在節(jié)約資源的同時(shí)不斷提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)前，集成電路、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高，而價(jià)格卻逐漸降低。將電子設(shè)備應(yīng)用于農(nóng)機(jī)自動(dòng)化控制裝置的開發(fā)，可以有效地促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

農(nóng)機(jī)自動(dòng)化是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中，借助科學(xué)的機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人力資源的置換，進(jìn)而替換農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，起到節(jié)約人力資源的作用。如果能推動(dòng)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化的普及，就能有效減輕農(nóng)民的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，降低農(nóng)業(yè)整體生產(chǎn)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。隨著各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)改革措施的實(shí)施，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)平穩(wěn)增長態(tài)勢，為農(nóng)業(yè)發(fā)展注入了活力。

目前，新農(nóng)村建設(shè)已取得初步成效，農(nóng)業(yè)種植環(huán)節(jié)中不斷使用機(jī)械化設(shè)備，但機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用還存在一些問題。農(nóng)機(jī)自動(dòng)化設(shè)備精度不夠。分析發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)成功的關(guān)鍵是推動(dòng)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化向精細(xì)化方向發(fā)展?；谛畔r(shí)代，相關(guān)研究人員應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)、GPS 技術(shù)和GLS 技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，不斷完善機(jī)械化設(shè)備，提高定位精度，為播種和收獲提供方便。

同時(shí)，新型農(nóng)機(jī)自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)不足，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備落后，限制了生產(chǎn)效率的提高。創(chuàng)新是一切工作發(fā)展進(jìn)步的內(nèi)在動(dòng)力?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展呈現(xiàn)出良好的市場前景。然而，調(diào)查顯示，我國農(nóng)機(jī)自動(dòng)化發(fā)展滯后，不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的目標(biāo)。我國農(nóng)機(jī)自動(dòng)化還處于初級(jí)發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)田間作業(yè)完全自動(dòng)化還需要較長的發(fā)展階段，但這并不意味著農(nóng)機(jī)自動(dòng)化發(fā)展缺乏潛在的提升空間。因此，必須加強(qiáng)創(chuàng)新，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的必要性

如今，農(nóng)村大量的青壯年勞動(dòng)力離開農(nóng)村，奔向城鎮(zhèn)成為農(nóng)民工。農(nóng)村大學(xué)生更喜歡經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和城市就業(yè)，一些高校學(xué)生擇業(yè)調(diào)查顯示，約80%的畢業(yè)生希望到發(fā)達(dá)城市工作，只有少數(shù)人愿意回家鄉(xiāng)發(fā)展事業(yè)。部分農(nóng)村地區(qū)青壯年勞動(dòng)力短缺，將在更大程度上對(duì)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化產(chǎn)生需求，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化是必然的。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們的觀念也日新月異。消費(fèi)者不僅需要解決溫飽問題，而且需要更美味、更營養(yǎng)、更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。生產(chǎn)者對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高勞動(dòng)舒適度的要求也越來越高。而且，隨著經(jīng)濟(jì)全球化，消費(fèi)者對(duì)衣食的需求越來越大，面對(duì)農(nóng)產(chǎn)品開放進(jìn)口和市場競爭的壓力，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)只有進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，才能得到有效發(fā)展。從這些新的要求出發(fā)，向高效、高精度的機(jī)械化、自動(dòng)化方向發(fā)展是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然選擇。

近年來，一些發(fā)達(dá)國家積極從事農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的相關(guān)研究和開發(fā)，其中一些已經(jīng)達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用階段。這些研究以降低生產(chǎn)成本為主要目標(biāo)，達(dá)到節(jié)約資源、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、適應(yīng)老齡化社會(huì)的目的。隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體集成電路、微處理器等電子產(chǎn)品質(zhì)量提高和價(jià)格降低，將進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制裝置的發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的階段式推進(jìn)

毫無疑問，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化將在克服各種困難、不斷嘗試各種方案和方法的過程中不斷向前發(fā)展。結(jié)合當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和技術(shù)水平，筆者認(rèn)為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)采取階段性推進(jìn)策略，并組織開展相關(guān)研究工作。

3.1 自動(dòng)化模式的選擇

首先，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況和技術(shù)水平，為了提高作業(yè)效率和準(zhǔn)確性，節(jié)約能源，提高安全性，應(yīng)正確評(píng)價(jià)不同自動(dòng)化模式的效果，進(jìn)而選擇合適的自動(dòng)化模式，以促進(jìn)自動(dòng)化分階段推進(jìn)。

3.2 農(nóng)用傳感器及控制系統(tǒng)的開發(fā)

在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和流通過程中，缺乏能夠快速、準(zhǔn)確、無損評(píng)價(jià)農(nóng)作物或農(nóng)產(chǎn)品的生物學(xué)特性和生物活性的傳感器，是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制裝置發(fā)展的最大難題。因此，我們應(yīng)該研究和開發(fā)能夠準(zhǔn)確檢測自然環(huán)境中這些特征和活動(dòng)的傳感器及數(shù)據(jù)處理技術(shù)和設(shè)備，特別是開發(fā)能夠從田間和培養(yǎng)基上檢測作物生長發(fā)育信息的傳感器是工業(yè)和設(shè)施作物生產(chǎn)所必需的。此外，還需要對(duì)傳感器獲取的數(shù)據(jù)與控制參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行比較分析，開發(fā)相應(yīng)的參數(shù)控制裝置。

3.3 耐久性和可靠性的提高

農(nóng)業(yè)機(jī)械通常在惡劣的環(huán)境條件下工作，因此，產(chǎn)品的耐久性非常重要，尤其是對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備。由于需要使用半導(dǎo)體集成電路、微處理器等電子產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的可靠性和耐久性顯得尤為重要。

3.4 認(rèn)識(shí)主體的轉(zhuǎn)換

過去，為了提高農(nóng)機(jī)自動(dòng)化裝置的運(yùn)行性能，大多是通過改進(jìn)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)或增加一些裝置來實(shí)現(xiàn)的，這使得機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維修難度加大。要從根本上解決這些問題，既要著眼于過去機(jī)械的改造，也要將農(nóng)作物和土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本對(duì)象，從最大化推廣普及的角度，發(fā)展適合實(shí)際生產(chǎn)、價(jià)格合理的自動(dòng)化機(jī)械和低成本的中小型、多功能自動(dòng)化機(jī)械。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的主導(dǎo)力量。社會(huì)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)提出了更高的要求，即實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化。今后，農(nóng)業(yè)機(jī)械化將在降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)效率方面發(fā)揮重要作用。繼續(xù)推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化，是農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程技術(shù)人員面臨的一項(xiàng)長期任務(wù)和挑戰(zhàn)。隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化將從農(nóng)業(yè)機(jī)械的局部自動(dòng)化發(fā)展到無人自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)器人，農(nóng)業(yè)將成為一個(gè)高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。

合理推進(jìn)農(nóng)機(jī)自動(dòng)化，應(yīng)從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，選擇推進(jìn)自動(dòng)化的重點(diǎn)，選擇合理的自動(dòng)化模式，分階段推進(jìn)自動(dòng)化進(jìn)程。農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作對(duì)象是土壤、農(nóng)作物或具有復(fù)雜多樣物理特性的農(nóng)產(chǎn)品，因此，在使用自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，首先要考慮這些對(duì)象的物理和生物特性，在相應(yīng)傳感器的開發(fā)和利用上做大量的工作，然后逐步著手研究提高自動(dòng)化裝置的耐久性和可靠性。