自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探討

王婧怡，鄭立民，王 茜

（長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130103）

農(nóng)業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其重要性不言而喻。農(nóng)業(yè)要緊跟我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)化、現(xiàn)代化的步伐，推進(jìn)現(xiàn)代化發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)也逐漸與自動(dòng)化技術(shù)相融合，推進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化管理，既大幅提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，又減輕了農(nóng)民的工作負(fù)擔(dān)和耕作強(qiáng)度，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況結(jié)合相關(guān)的理論依據(jù)對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行分類化、系統(tǒng)化的精準(zhǔn)管理，并利用數(shù)據(jù)信息對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)和管理進(jìn)行優(yōu)化改革。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，相關(guān)部門的技術(shù)人員要以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢為根本依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)代化的處理技術(shù)和自動(dòng)化應(yīng)用對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率進(jìn)行進(jìn)一步提升。隨著自動(dòng)化技術(shù)日益趨于完善，其在農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮的作用也逐步擴(kuò)大，促進(jìn)高效率、低錯(cuò)誤、集成度高、系統(tǒng)化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的形成和發(fā)展。

1 引入自動(dòng)化技術(shù)的重要性和必要性

社會(huì)高速發(fā)展之下，人們對(duì)糧食的產(chǎn)量和質(zhì)量的要求也逐漸提高。目前傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的糧食已經(jīng)難以滿足人們的需求，因此對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新迫在眉睫。跨國經(jīng)濟(jì)的不斷深入和發(fā)展，使我國有更多的機(jī)會(huì)接觸國外的先進(jìn)技術(shù)，在一定程度上有利于我國技術(shù)和科技水平的提高。但目前我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平同發(fā)達(dá)國家相比仍舊有一定差距，為了更好地提升我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，縮小同發(fā)達(dá)國家間的差距，可在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、機(jī)械化和自動(dòng)化。當(dāng)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志就是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的自動(dòng)化，具有時(shí)代意義。

2 主要的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)

2.1 機(jī)器視覺技術(shù)

想要實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)和高效生產(chǎn)，首先要對(duì)作業(yè)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，保證目標(biāo)對(duì)象的精準(zhǔn)度。目前為止，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將機(jī)器視覺技術(shù)普遍應(yīng)用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的生長情況、病蟲害情況、外部環(huán)境因素等進(jìn)行分析。利用機(jī)器視覺技術(shù)所確定的目標(biāo)對(duì)象涉及面極廣，不僅僅限于農(nóng)作物的表面情況和種類判斷，還包括了農(nóng)作物周邊環(huán)境，如土壤的覆蓋情況等。想要充分了解農(nóng)作物的生產(chǎn)情況，就必須利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行細(xì)致的觀察描述，搜集足夠的資料。因?yàn)闄C(jī)器視覺技術(shù)不僅僅能夠?qū)r(nóng)作物的外觀、外形進(jìn)行模擬描述，更能夠?qū)?xì)節(jié)處的紋理、明暗情況進(jìn)行分析檢索，獲取大量細(xì)致有效的信息，幫助工作人員充分了解并認(rèn)識(shí)農(nóng)作物的生長全程，以便于后期的管理和判斷。目前，機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中得到了普及和利用，例如，技術(shù)人員利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的果實(shí)和葉片的生長情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)缺水情況就可以下達(dá)灌溉命令，促進(jìn)農(nóng)作物的良好生長；機(jī)器視覺技術(shù)還可以在動(dòng)物、家禽領(lǐng)域進(jìn)行利用，例如，利用該技術(shù)對(duì)雞蛋的存活率、性別進(jìn)行判斷。機(jī)器視覺技術(shù)還能夠與人工智能結(jié)合進(jìn)行使用，利用該技術(shù)輔助機(jī)器人區(qū)別農(nóng)作物的幼苗和雜草，提高機(jī)器人進(jìn)行除草、種植等工作的效率。

2.2 專家系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)中，農(nóng)民想要正確區(qū)分農(nóng)作物的種類主要依靠農(nóng)作物的葉片、生長習(xí)性、分布情況等細(xì)節(jié)進(jìn)行判斷，不僅對(duì)農(nóng)民的種植經(jīng)驗(yàn)和眼力有著較高的要求，更是需要耗費(fèi)農(nóng)民大量的時(shí)間和精力，同時(shí)正確率也難以得到充分的保證。但現(xiàn)階段，可以利用圖像掃描、對(duì)比，進(jìn)行農(nóng)作物種類的分析和對(duì)比，利用專家系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行判斷。專家系統(tǒng)是一種利用計(jì)算機(jī)和軟件系統(tǒng)編寫而成的新型的知識(shí)識(shí)別軟件，專家在其中錄入專業(yè)的農(nóng)作物判斷和培育的專業(yè)知識(shí)，以便于農(nóng)民進(jìn)行學(xué)習(xí)、應(yīng)用。簡而言之，利用專家系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的知識(shí)庫和專業(yè)知識(shí)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行判斷和培育，能夠及時(shí)解決大多數(shù)問題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)專業(yè)知識(shí)的推廣和宣傳。專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用給人們農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活帶來了巨大的便利。

2.3 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)最早萌芽于20 世紀(jì)80 年代，其作為一種多傳感器信息融合技術(shù)，主要用于跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合和處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的處理分析，生成新的有用的信息，這類信息的獲取往往不能夠僅依靠單一的傳感器，而是需要多方面、多層次的數(shù)據(jù)的支持。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步和發(fā)展，數(shù)據(jù)融合技術(shù)逐漸從軍事領(lǐng)域的應(yīng)用向外進(jìn)行擴(kuò)張，已經(jīng)成為多個(gè)領(lǐng)域常用的技術(shù)之一。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)上的廣泛應(yīng)用，需要我國專業(yè)的技術(shù)人員向發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合我國的國情進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中數(shù)據(jù)融合技術(shù)的適宜應(yīng)用。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的集成化主要依賴于專家系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用和計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)的信息運(yùn)輸，但想要進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)技術(shù)的精準(zhǔn)度，就需要利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行更為深入的研究和理解。利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以對(duì)影響農(nóng)作物生產(chǎn)的多重因素，如水資源、溫度情況、土壤情況等因素進(jìn)行評(píng)估，給予主控人員更為精準(zhǔn)、高效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和更為簡潔易懂的算式算法，使得主控人員能夠做出更為準(zhǔn)確的判斷，以此推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程。

3 自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

3.1 在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)成為自動(dòng)化技術(shù)的主要應(yīng)用載體。目前雖然谷物脫粒機(jī)、割麥機(jī)、灌溉設(shè)備等傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依然占據(jù)著較大的應(yīng)用比重，但由于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，因而對(duì)生產(chǎn)效率提出了更高的要求。因此，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)要求，唯有利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用的機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化改革，例如，傳統(tǒng)的收割機(jī)只能夠機(jī)械地對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行收割，需要農(nóng)民后期再進(jìn)行處理，而將收割機(jī)與計(jì)算機(jī)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)對(duì)收割機(jī)進(jìn)行控制管理，就能夠?qū)崿F(xiàn)一體化的收割、處理、脫粒等，使得農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和處理效率都得到了大幅提高，減輕了農(nóng)民的工作壓力和負(fù)擔(dān)。其中，自動(dòng)化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用的主要原理是在機(jī)械控制系統(tǒng)中應(yīng)用視覺技術(shù)，能夠?qū)Σ杉繕?biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后由控制中心發(fā)出控制指令，利用機(jī)械手進(jìn)行現(xiàn)場的自動(dòng)化收割，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[1]。

3.2 在無土栽培中的應(yīng)用

作為近年來新興的農(nóng)業(yè)技術(shù)之一，無土栽培和培育工作主要是利用營養(yǎng)液對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行培育，使得農(nóng)作物能夠脫離土壤因素的制約，使得農(nóng)作物的生長環(huán)境更為優(yōu)越，提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率的同時(shí)進(jìn)一步對(duì)其果實(shí)的質(zhì)量和口感進(jìn)行提升，滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的需求。無土栽培工作可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代高科技技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的生長情況進(jìn)行全面實(shí)時(shí)的檢測，根據(jù)農(nóng)作物生長情況的變化對(duì)培養(yǎng)植株的培養(yǎng)液進(jìn)行改進(jìn)，選取最佳的營養(yǎng)成分配比[2]。

3.3 在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

水資源的合理利用是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。由于我國地下水資源分配不均勻和降水量不均衡，對(duì)農(nóng)業(yè)所用的水資源進(jìn)行高效利用和控制是促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重點(diǎn)。隨著技術(shù)的高速發(fā)展，我國在農(nóng)業(yè)用水中引入了節(jié)水灌溉設(shè)備，將水資源最大化地利用起來，實(shí)現(xiàn)了水資源的節(jié)約利用。目前為止，節(jié)水灌溉的自動(dòng)化技術(shù)的利用主要是通過計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備對(duì)土壤中的含水量進(jìn)行測量，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至總控人員，總控人員根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合相關(guān)理論依據(jù)進(jìn)行含水量的調(diào)節(jié)，利用灌溉系統(tǒng)進(jìn)行澆水，土壤中含水量的數(shù)據(jù)一旦達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就利用自動(dòng)化設(shè)備對(duì)灌溉設(shè)備下達(dá)停止工作的指令，遠(yuǎn)程對(duì)灌溉進(jìn)行控制，保證水資源能夠最大化地得到利用。在節(jié)水灌溉設(shè)備上利用自動(dòng)化技術(shù)不僅僅能夠提高水資源的利用率，達(dá)到資源節(jié)約的效果，更能夠提高農(nóng)作物的營養(yǎng)含量，產(chǎn)出高質(zhì)量的綠色農(nóng)作物產(chǎn)品[3]。

3.4 在溫室大棚中的應(yīng)用

利用溫室大棚對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行培育可以提高農(nóng)作物的光合作用效率，在保證農(nóng)作物質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短農(nóng)作物生長所需要的時(shí)間，大幅提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。在進(jìn)行溫室大棚的環(huán)境調(diào)控時(shí)，主要針對(duì)節(jié)能供水、照明系統(tǒng)、溫度控制3 個(gè)方面進(jìn)行控制，可以利用自動(dòng)化控制設(shè)備對(duì)大棚中的含水量、溫度情況、空氣中二氧化碳的濃度和照明情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集分析，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，保證農(nóng)作物能夠在溫室大棚中正常生長，并將相關(guān)數(shù)據(jù)作為理論依據(jù)記入檔案，以便于后期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進(jìn)行參考。

4 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展策略

4.1 利用新型科學(xué)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行創(chuàng)新

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的改造和升級(jí)。要加快農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的步伐,就需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新。政府部門的相關(guān)管理人員可以創(chuàng)立、運(yùn)營相關(guān)平臺(tái)，并吸引專業(yè)技術(shù)人員在平臺(tái)上進(jìn)行交流，共同實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的優(yōu)化創(chuàng)新。同時(shí)政府部門要與相關(guān)高校聯(lián)合共同開設(shè)農(nóng)業(yè)機(jī)械創(chuàng)新專業(yè)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新培養(yǎng)專業(yè)化的人才，并讓專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)地考察，到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場了解農(nóng)業(yè)的地理情況、生產(chǎn)流程，在理論依據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造，加快開發(fā)中小型、復(fù)合型、規(guī)格多元化、生產(chǎn)效率高的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，以此推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和現(xiàn)代化進(jìn)程[4]。

4.2 提高農(nóng)民對(duì)新型農(nóng)業(yè)機(jī)械的熟悉程度

推進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、自動(dòng)化發(fā)展不僅要在農(nóng)業(yè)設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，也要提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用者的素質(zhì)和綜合能力。目前，我國農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民的普遍文化水平較低，對(duì)于新型的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用不能夠熟練掌握，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)設(shè)備雖然得到了改進(jìn)但其作用卻沒有得到充分的發(fā)揮。由此可見，技術(shù)人員在指導(dǎo)農(nóng)民使用新型農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備時(shí)應(yīng)注意基礎(chǔ)知識(shí)的普及和宣傳，反復(fù)強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)備的使用注意事項(xiàng)和運(yùn)行原理，提高農(nóng)民對(duì)新型農(nóng)業(yè)機(jī)械的熟悉程度，以加快新型農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)村地區(qū)的普及和應(yīng)用。

4.3 完善自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施

完善系統(tǒng)的自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施能夠保證自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。因此，政府部門應(yīng)當(dāng)重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善，唯有完善的基礎(chǔ)設(shè)施才能夠保證農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是一項(xiàng)打根基、利戰(zhàn)略、擴(kuò)內(nèi)需和保發(fā)展的重要舉措，這就需要政府有關(guān)部門加大資金投入，抓住發(fā)展機(jī)會(huì)，積極購置一批先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)化控制技術(shù)，進(jìn)而擴(kuò)大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的推廣規(guī)模。在建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的過程中，政府部門不僅要投入大量資金，從政策和經(jīng)濟(jì)上支持基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善，還要在各個(gè)區(qū)域安排農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備檢修、維護(hù)站點(diǎn)，保證農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)得到幫助，排除相關(guān)問題和安全使用 隱患[5]。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)的安全高速發(fā)展具有重要作用，想要促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、自動(dòng)化發(fā)展，不僅需要政府部門和相關(guān)企業(yè)的管理人員提高對(duì)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的重視程度，更需要社會(huì)各屆聚焦于農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，共同推動(dòng)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。