現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)應(yīng)用前景

程登武

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730021）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)建設(shè)與發(fā)展中，機械化發(fā)展程度在不斷提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率也在進(jìn)一步提高。據(jù)統(tǒng)計，我國在2020年農(nóng)業(yè)機械總動力為10.3億千瓦，2021年農(nóng)業(yè)機械總動力增量在0.4億千瓦以上。在智能化技術(shù)全面提升的總體框架中，應(yīng)用智能化技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一條重要路徑?，F(xiàn)階段，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中對作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)?；囊笠苍谥鸩教嵘齕1]。要注重發(fā)揮現(xiàn)代化、智能化農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用價值，以此來推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的整體智能化發(fā)展步伐。

1 農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展目標(biāo)明確，智能化技術(shù)的應(yīng)用價值凸顯

隨著《“十四五”全國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展規(guī)劃》和《2021—2023年農(nóng)機購置補貼實施指導(dǎo)意見》的頒布，我國智能化技術(shù)得到了快速發(fā)展。隨著現(xiàn)代智能化技術(shù)體系的不斷發(fā)展完善，社會各產(chǎn)業(yè)體系智能化水平也在不斷提升，在建設(shè)智慧型社會之時，也為智能農(nóng)業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)在我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中占據(jù)重要位置，全面推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)智慧化建設(shè)對加速社會主義現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義，是構(gòu)建智慧化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體系的有效基礎(chǔ)[2]。在智慧化農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)是必然發(fā)展過程，對加速農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)生產(chǎn)價值較高。農(nóng)業(yè)發(fā)展中的機械化能替代人力勞動，逐步成為農(nóng)業(yè)的主要生產(chǎn)方式。應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)，有助于全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)活動規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化開展，推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)經(jīng)濟價值較高。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要影響要素是產(chǎn)量。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人力操作以及農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用作業(yè)會受到個人專業(yè)要素影響，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量受到影響。當(dāng)前規(guī)范化應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)，有助于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動高效進(jìn)行，便于管理人員對農(nóng)業(yè)機械運行狀態(tài)實時監(jiān)管；有助于降低農(nóng)業(yè)機械故障發(fā)生的概率，合理控制農(nóng)業(yè)機械維修成本，全面提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益[3]。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)，有助于解放勞動力。過去傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中會涉及諸多人力資源成本投入，限制了人力資源的流動。應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)，有助于調(diào)節(jié)人力資源應(yīng)用需求。采取農(nóng)業(yè)機械自動化生產(chǎn)與智能化作業(yè)，可以全面解放農(nóng)村地區(qū)勞動力，實現(xiàn)人力資源有序流動，以此來創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

2 農(nóng)業(yè)機械市場總額大，細(xì)分種類多，智能化是發(fā)展方向

由于農(nóng)業(yè)機械市場前景廣闊，目前工程機械企業(yè)跨界農(nóng)業(yè)機械的越來越多。農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)發(fā)展可以劃分為以下幾類：其一為日常各類簡單的農(nóng)具、裝置自動化。此類機械智能化與自動化程度相對較低，其技術(shù)革新主要是基于現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機械設(shè)計，集中增強各類農(nóng)具、裝置應(yīng)用功能，以此來提升機械作業(yè)效率與精度值，降低相關(guān)人員工作負(fù)擔(dān)與壓力，對各類生產(chǎn)成本與資源進(jìn)行集中管控。其二為制造簡單的無人自動化裝置，此類自動化裝置操作便捷，能應(yīng)用在危險系數(shù)較大、重復(fù)性工作中。其三為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制設(shè)施，例如自動機器人進(jìn)行農(nóng)田勞作，此類裝置主要涉及傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)與微機技術(shù)[4]。使用遙感、激光等技術(shù)的機械，能在各類生產(chǎn)環(huán)境中運用，以此來解放諸多人力，提升農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)效率。

智能化農(nóng)業(yè)機械全面發(fā)展與國家、農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展條件有緊密聯(lián)系。當(dāng)前在諸多經(jīng)濟相對發(fā)達(dá)地區(qū)，普遍存在勞動力較少的情況。西方發(fā)達(dá)國家結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，全方位配置各類智能化裝備，對機械農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)專注度較高。諸多農(nóng)業(yè)機械向大型化、高效化、智能化、電液控制化方向發(fā)展，各項操作在逐步簡化，多項功能集成化突出，可以用在各類工作環(huán)境中，整體工作效率較高，如植保機械、作物收獲機械等[5-6]。在農(nóng)業(yè)機械行業(yè)中不斷推進(jìn)智能化制造，全面加速農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程機械化發(fā)展，基于智能化改造實施，有助于加速農(nóng)業(yè)機械智能工廠建設(shè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械轉(zhuǎn)型升級。

新能源技術(shù)、多種能源資源開發(fā)對農(nóng)業(yè)機械節(jié)能發(fā)展以及大范圍推廣清潔智能農(nóng)業(yè)機械有重要指導(dǎo)引領(lǐng)作用。擴大各類廢棄物資源應(yīng)用，比如沼氣、酒精等，能提供諸多農(nóng)業(yè)機械燃料。運用生物能、太陽能等來烘干谷物，或是用于牲畜養(yǎng)殖的溫室取暖。通過風(fēng)力發(fā)電提升農(nóng)田灌溉作業(yè)成效，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，合理利用各類農(nóng)業(yè)資源。積極探索農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)在今后農(nóng)業(yè)發(fā)展中的模式。由于近年來全球氣候變暖，運用機器人技術(shù)能加速農(nóng)業(yè)發(fā)展變革，適應(yīng)各類極端天氣下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。

3 從農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)大國到生產(chǎn)強國，智能化是必由之路

3.1 導(dǎo)航技術(shù)實踐

在農(nóng)業(yè)機械中合理運用北斗、GPS等導(dǎo)航技術(shù)至關(guān)重要，此類技術(shù)實際操作相對便捷，運用成本偏低，實踐精確度較高，能在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大范圍運用。通過在各類農(nóng)業(yè)機械中裝配北斗、GPS等應(yīng)用模塊，便于組建自動化導(dǎo)航系統(tǒng)，全面實現(xiàn)自動化生產(chǎn)作業(yè)。還能與互聯(lián)網(wǎng)有效對接，分析處理農(nóng)作物收割區(qū)域各類作物產(chǎn)量、生長質(zhì)量等，為后續(xù)農(nóng)業(yè)耕作活動的開展奠定基礎(chǔ)。比如運用北斗、GPS等技術(shù)能開發(fā)無人駕駛拖拉機，從農(nóng)機具倉庫到農(nóng)場中能實現(xiàn)全面無人駕駛。基于北斗、GPS等導(dǎo)航技術(shù)能實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，定位精確度較高。在農(nóng)藥噴施、種植播種、農(nóng)業(yè)灌溉中，小型無人機、各類飛行器等植保機械通過運用北斗、GPS等導(dǎo)航技術(shù)發(fā)揮價值。在導(dǎo)航系統(tǒng)中提前設(shè)定飛行高度、飛行速度、飛行路線等，能實現(xiàn)大面積作業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)藥噴施中，應(yīng)用植保飛行器有助于控制30%~50%藥物應(yīng)用量，還能有效降低農(nóng)藥實際飄移情況，強化各類藥液霧滴穿透性，集中防控蚜蟲、小麥銹病等[7]。

3.2 新能源技術(shù)有效應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機械中融入新能源具有重要作用，主要是發(fā)揮太陽能、風(fēng)能等的應(yīng)用價值。當(dāng)前現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械主要被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)病蟲害防治、灌溉、種植、養(yǎng)殖等領(lǐng)域，要重點發(fā)揮新能源技術(shù)的運用價值。比如合理運用清潔環(huán)保的太陽能技術(shù)，有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展效益，合理管控農(nóng)業(yè)污染情況。要注重建立溫室大棚，為蔬菜、花木、禽畜養(yǎng)殖區(qū)域提供充足的電能與熱量。要重點發(fā)揮太陽能誘蟲燈等設(shè)備的應(yīng)用價值，集中解決農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥大量殘留情況?，F(xiàn)階段要注重發(fā)揮太陽能光電水泵、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運用價值，做好滴灌、微滴灌、農(nóng)田給水作業(yè)。在農(nóng)業(yè)機械駕駛室內(nèi)發(fā)揮太陽能半導(dǎo)體制冷器運用價值。通過整合太陽能真空平板、集熱器的作用，將太陽能有效轉(zhuǎn)化為電能，便于為各類農(nóng)業(yè)機械運行提供能量。比如為駕駛室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)輸送能量，使諸多技術(shù)人員在夏日高溫狀態(tài)下也能隨時高效化操作，在滿足節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)上控制農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用成本[8]。

3.3 農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)實踐

要注重合理運用信息交換以及通信應(yīng)用技術(shù)，發(fā)揮智能分析、圖像識別、柔性作業(yè)以及自動化控制的作用。在農(nóng)業(yè)機器人運用中要注重發(fā)揮智能化識別、跟蹤定位以及監(jiān)控管理等功能，使其有效服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。比如應(yīng)用天氣監(jiān)視器、高光譜熱成像相機、脈沖激光掃描傳感器，及時獲取各類農(nóng)作物莖葉生長直徑、葉片面積、土壤含水率、溫度等信息，在存儲之后及時傳輸?shù)焦芾砣藛T計算機中。之后再及時構(gòu)建對應(yīng)植物的3D計算機模型，精確化預(yù)判各類作物生長發(fā)育以及實際產(chǎn)量[9]。

3.4 電子智能化技術(shù)應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機械中融入電子智能化技術(shù)有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化、精準(zhǔn)化發(fā)展?，F(xiàn)階段諸多發(fā)達(dá)國家如美國、日本已將各類尖端智能化技術(shù)融入農(nóng)業(yè)機械中，搭配電子信息技術(shù)運用，研發(fā)出諸多智能化采摘、灌溉、耕作、收獲以及放牧等機械。例如以色列研發(fā)出多功能自動灌溉系統(tǒng)，此系統(tǒng)匯聚了灌溉、施肥、報警、監(jiān)測等功能。通過融入相對先進(jìn)的智能化控制技術(shù)，全面提升灌溉活動整體精度與應(yīng)用效率，實現(xiàn)農(nóng)場、果園、田園等大范圍智能化灌溉。有的國家在聯(lián)合收割機、拖拉機等設(shè)備的駕駛室內(nèi)裝入了電子監(jiān)視儀器。智能化信息展示終端能有效取代原本單一化的顯示模式，主要用于改善原有的人機交互界面。當(dāng)前在新型電動小型拖拉機應(yīng)用中，通過發(fā)揮高效且節(jié)能的電子熱泵應(yīng)用價值，將其與駕駛?cè)藛T智能手機對接，有助于實現(xiàn)空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)控，提前加熱、冷卻駕駛室內(nèi)部溫度，再遠(yuǎn)程監(jiān)控其充電、應(yīng)用狀態(tài)[10]。

3.5 自動化控制技術(shù)應(yīng)用

在發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)機械中自動化控制技術(shù)運用范圍較廣，當(dāng)前開始偏向于網(wǎng)絡(luò)化以及智能化方向發(fā)展。比如韓國在農(nóng)機設(shè)備內(nèi)部裝配電子監(jiān)視與控制系統(tǒng)，在各類農(nóng)業(yè)機械駕駛室裝配智能化顯示屏，這樣能實時監(jiān)控各類作物。在農(nóng)作物監(jiān)控以及自動化管控中，為保障溫度、水肥、光照強度等適應(yīng)各類作物生長需求，需要應(yīng)用傳感器判定土壤環(huán)境、光照、溫度等環(huán)境參數(shù)，將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，通過多重分析、處理以及修正，再反饋到調(diào)節(jié)應(yīng)用裝置，能實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)。在激光平地機應(yīng)用中，激光發(fā)射器發(fā)射出的光信號能有效覆蓋農(nóng)田平面，將此平面設(shè)定為基準(zhǔn)平面。當(dāng)接收器獲取到光信號之后，能及時向控制箱傳遞相關(guān)信息，發(fā)送對應(yīng)指令到控制液壓系統(tǒng)中，使刮土鏟能有效運行，實現(xiàn)高精度翻整作業(yè)[11]。

3.6 計算機視覺技術(shù)實踐

在農(nóng)業(yè)機械中運用計算機視覺技術(shù)，發(fā)揮攝像機、微機等設(shè)備的功能，模擬人的視覺功能，對農(nóng)業(yè)目標(biāo)展開有效跟蹤、測量、識別，全面規(guī)避周圍環(huán)境存有的各類障礙物，合理判斷運行線路。應(yīng)用計算機視覺技術(shù)，能在多樣化的田間生產(chǎn)中獲取周邊環(huán)境信息。精準(zhǔn)識別各類農(nóng)作物所處位置以及生長方向，合理規(guī)劃農(nóng)機運行跟蹤線路，對各類農(nóng)產(chǎn)品實施分級以及品質(zhì)鑒定。通過計算機視覺技術(shù)進(jìn)行無損檢測，無需接觸需測定的農(nóng)產(chǎn)品便能從表面圖像中獲取相關(guān)信息，從而對農(nóng)產(chǎn)品展開質(zhì)量評估與分級。當(dāng)前計算機視覺技術(shù)應(yīng)用范圍在不斷擴大，逐步覆蓋到植物保護(hù)、植物施肥、田間管理、苗木嫁接等領(lǐng)域[12]。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向為智慧農(nóng)業(yè)與生物機器人。將各項智能化技術(shù)融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中，有助于控制農(nóng)業(yè)污染問題，對全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益具有里程碑式的意義。應(yīng)用智能化技術(shù)有助于節(jié)約人力資源，提升農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展水平。在農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)運用中，要注重對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀以及農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用需求進(jìn)行判定，選取高效的智能化技術(shù)體系，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益，加速我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，再通過多項政策扶持，助推農(nóng)業(yè)機械自動化與智能化的全面發(fā)展。