我國農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

黃盛杰 季紅霞

農(nóng)業(yè)機械的自動控制裝置大部分是單一輸入、單一輸出式的（如收割機的調(diào)節(jié)控制，漁業(yè)增氧泵的壓力控制等）。隨著高精度傳感器和微電腦技術(shù)的高速發(fā)展，目前已研制出高精度輸入、多任務(wù)輸出的自動控制裝置，從而大幅度地提高了自動化水平。近年來，一些國際科研機構(gòu)不斷推進農(nóng)業(yè)機械自動化的相關(guān)研究與開發(fā)，其中相當(dāng)多的研究成果已達到產(chǎn)業(yè)化的要求，這些研究以生產(chǎn)率的提高、生產(chǎn)成本的降低為主要目標(biāo)，以達到資源節(jié)約、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提高、安全生產(chǎn)的實現(xiàn)和人力資源的優(yōu)化為目的。電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，超高集成電路及微電腦等電子產(chǎn)品性能、可靠性的提高和成本的降低，將進一步促進農(nóng)業(yè)機械自動化控制裝置的研究開發(fā)，加速提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。

1 我國農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及實際水平

目前，世界各國正大力開展農(nóng)業(yè)機械自動化的研究，許多成果已達到產(chǎn)業(yè)化的要求。中國的機械自動化程度較低，高科技含量的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品較少，現(xiàn)從三個方面闡述我國的農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及實際水平。

1.1 農(nóng)業(yè)機械及裝置的自動化控制水平

（1）聯(lián)合收割機。收割高度的自動控制；脫粒機喂入量自動調(diào)節(jié)；根據(jù)稻麥的生長情況改變行駛速度及方向，降低割臺損失的自動控制調(diào)節(jié)裝置；感應(yīng)已收割區(qū)域和未收割區(qū)域，精細調(diào)節(jié)出草口氣流方向的自動調(diào)節(jié)控制裝置。

（2）插秧機。插秧機插秧部件的水平控制裝置，轉(zhuǎn)彎時自動提取插秧部件及減速裝置，自動供苗上苗裝置等。

（3）拖拉機。農(nóng)用拖拉機上廣泛使用的油壓式機械三點連接的位力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置和采用性能更完備的油壓式電子三點連接調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置。

（4）移栽機。蔬菜移栽的自動供苗塑料穴盤設(shè)備、洋蔥苗的輸送帶式自動移栽設(shè)備以及甜菜苗的傳動鏈?zhǔn)阶詣右圃栽O(shè)備等。

（5）挖掘收獲機。挖掘深度的自動調(diào)節(jié)裝置和石塊、土塊自動感應(yīng)篩除裝置等。

（6）施肥播種機。依據(jù)作業(yè)速度和利用計數(shù)器感應(yīng)種、肥粒數(shù)，自動調(diào)節(jié)播種施肥器的撒播量，以及將土豆種子切割兩瓣后播種的設(shè)備等。

（7）噴霧機。依據(jù)風(fēng)向、作業(yè)速度自動調(diào)節(jié)噴霧劑的噴霧量，依據(jù)作物高度自動控制噴霧高度的裝置；根據(jù)作物的大小或形狀自動控制噴霧壓力以及噴霧量的裝置設(shè)備。與此同時，自動感應(yīng)作物行間的雜草、自動控制調(diào)節(jié)噴藥開關(guān)和施藥量的感應(yīng)器正在研究開發(fā)中。

（8）干燥機。能精確自動維持調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度的裝置；停電或高溫引起火災(zāi)等事故時，自動切斷物料供給的裝置。

1.2 現(xiàn)有的無人自動操作農(nóng)業(yè)機械裝置

（1）田間管理機械。田間管理機械能依據(jù)作物和土壤的特性，利用傳感器收集信息。如利用土壤硬度的差異感應(yīng)已作業(yè)或未作業(yè)區(qū)域，利用傳感器檢測作物的收割與未收割部分等。再如無人值守的旋耕機、割草機、自走式聯(lián)合收割機、自走式農(nóng)藥噴霧機等直接導(dǎo)向無人自動操作裝置；利用無線遙控操向的割草機、插秧機、農(nóng)藥噴霧直升機等間接導(dǎo)向無人自動操作裝置；利用計算機圖像處理技術(shù)實現(xiàn)無人自動操縱的系統(tǒng)也正在研究中，我國在此領(lǐng)域的研究應(yīng)用還相對較少。

（2）固定式機械。全自動谷物干燥機、全自動分選機、自動溫室等固定式農(nóng)業(yè)機械的無人自動操作設(shè)備。

1.3 農(nóng)業(yè)機器人

當(dāng)前許多農(nóng)業(yè)機械科研機構(gòu)正在進行農(nóng)業(yè)機器人的開發(fā)研究，部分研究成果已開始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。正如機器人在工業(yè)生產(chǎn)上能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本一樣，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中機器人也有同樣的作用。北美正在開發(fā)研究的采橙機器人和西歐的采蘋果機器人，因效率提高和成本下降，即將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我國農(nóng)業(yè)自動化進程起步較晚，在此方面的應(yīng)用研究以及開發(fā)能力都比較弱。

2 農(nóng)業(yè)機械向自動化方向發(fā)展的意義

2.1 解決農(nóng)村勞動力不足的問題

隨著城市化進程的加快，大量青壯年農(nóng)民離開農(nóng)村涌向城鎮(zhèn)，成為打工族。農(nóng)村人口老齡化問題日趨明顯，部分地區(qū)青壯年勞力嚴(yán)重不足，將在更大程度上產(chǎn)生對農(nóng)業(yè)機械自動化的需求，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化將是必然的趨勢。

2.2 社會發(fā)展進步的需求

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人們的觀念正日益發(fā)生深刻的變化，消費者急需高品質(zhì)的產(chǎn)品，生產(chǎn)者對于提高勞動生產(chǎn)率和增加勞動舒適性的要求也越來越高。當(dāng)今世界經(jīng)濟全球化進程日益加快，中國農(nóng)產(chǎn)品面臨的競爭壓力越來越大，對產(chǎn)品品質(zhì)的要求和對成本的控制越來越高。要完成這個目標(biāo)，農(nóng)業(yè)機械化和自動化的發(fā)展是必然的選擇。

3 我國農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展方向

農(nóng)業(yè)機械自動化的目的是為達到效率精度的提高、生產(chǎn)成本的降低、資源的節(jié)約和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升。要實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必須采用符合實際的先進自動化模式。

3.1 選擇合適的自動化模式

應(yīng)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際條件和水平為依據(jù)，以提高作業(yè)效率和作業(yè)精度為目標(biāo)，以節(jié)約能源和提高安全性為準(zhǔn)則，檢測不同自動化模式的應(yīng)用效果，按照不同的發(fā)展階段推進自動化進程。

3.2 自動化控制系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)傳感器的開發(fā)

開發(fā)農(nóng)業(yè)機械自動化控制裝置，必須要有能夠檢測農(nóng)作物生長和發(fā)育的傳感器及數(shù)據(jù)處理技術(shù)與裝置。所以開發(fā)出迅速、準(zhǔn)確、非破壞性的評價作物或農(nóng)產(chǎn)品的生物學(xué)性狀和活動的傳感器是開發(fā)自動化控制系統(tǒng)最重要的工作。只有及時準(zhǔn)確地取得分析數(shù)據(jù)，建立合理的參數(shù)分析體系和有效的參數(shù)控制系統(tǒng)，才能順利地完成自動化控制系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)傳感器的開發(fā)工作。

3.3 提高農(nóng)業(yè)機械自動化的可靠性和耐久性

農(nóng)業(yè)機械的工作條件一般比較惡劣，所以對后期服務(wù)的要求也比較高。自動化裝置由于使用了半導(dǎo)體集成電路等電子產(chǎn)品，因此產(chǎn)品的可靠性和耐久性的提高更加重要。

3.4 農(nóng)業(yè)機械自動化的階段性進程

以前為了提高農(nóng)業(yè)機械自動化裝置的可操縱性能，通常的做法是增加裝置或改善機械的部分結(jié)構(gòu)。但這樣做的結(jié)果是成本上升，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難。為了適應(yīng)我國廣大農(nóng)戶小規(guī)模生產(chǎn)的需要，開發(fā)經(jīng)濟實用的中小型、多功能自動化機械取代大型農(nóng)業(yè)機械是很有必要的。

4 結(jié)論

農(nóng)業(yè)機械化一直是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中的主角，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高和社會生產(chǎn)要求的上升，農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展是必然的趨勢。農(nóng)業(yè)機械自動化在未來的機械化生產(chǎn)系統(tǒng)中必將起到重要作用，主要體現(xiàn)在提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約農(nóng)業(yè)資源、強化國際競爭力等多個方面。

伴隨著第四次科技革命的浪潮，電子產(chǎn)品自動化逐步發(fā)展到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。無人操縱自動化和農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展也成為了農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展方向。

在推進農(nóng)業(yè)機械自動化的過程中，必須根據(jù)生產(chǎn)需要，理清發(fā)展的先后順序，選擇合理的自動化模式，分階段推進農(nóng)業(yè)的自動化進程，以達到全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的目的。