農(nóng)機(jī)智能化及發(fā)展趨勢

劉金龍+陸祥+陸康

摘 要：融合了信息與通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制與檢測技術(shù)等先進(jìn)科技的智能農(nóng)機(jī)比傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械具有更大的優(yōu)越性，在精準(zhǔn)作業(yè)、自動化程度、安全可靠性、多能通用方面均得以體現(xiàn)。智能農(nóng)機(jī)更契合當(dāng)今社會發(fā)展的高效、節(jié)約、綠色的理念。智能農(nóng)機(jī)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的重要保障，其自身的發(fā)展趨勢包括智能農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺的建立，多機(jī)物連、協(xié)同作業(yè)，農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)和智能農(nóng)機(jī)原創(chuàng)性技術(shù)開發(fā)等。智能農(nóng)機(jī)的推廣和使用需要采取相應(yīng)的保障措施，也需要加強(qiáng)對農(nóng)機(jī)人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：智能農(nóng)機(jī)；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；大數(shù)據(jù)；農(nóng)業(yè)機(jī)器人

中圖分類號：F323.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.123

我國是農(nóng)業(yè)大國，我國的農(nóng)業(yè)是大國農(nóng)業(yè)。縱觀我國農(nóng)業(yè)幾千年的發(fā)展歷史，科技的進(jìn)步是農(nóng)業(yè)發(fā)展的第一推動力量，而作為生產(chǎn)工具的農(nóng)業(yè)機(jī)具，它的更新和改進(jìn)又是科技進(jìn)步的重要體現(xiàn)。農(nóng)業(yè)的每一步發(fā)展都對其生產(chǎn)工具提出了更高的要求；而農(nóng)業(yè)機(jī)具的更新則又促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。如今，我國的農(nóng)業(yè)已經(jīng)邁入現(xiàn)代化、規(guī)?；椭悄芑l(fā)展階段。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，大量的農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移到城市，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2002—2013年，農(nóng)業(yè)勞動力人數(shù)持續(xù)呈下降趨勢。2013年，全國農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移達(dá)到2.69億人，其中，外出農(nóng)民工1.66億人。此外，1.03億人雖然沒有離開農(nóng)村，也基本脫離了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。中國農(nóng)機(jī)協(xié)會會長陳志坦言，如此大量的農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移造成目前農(nóng)村勞動力普遍短缺，如果沒有農(nóng)業(yè)機(jī)械，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已很難順利開展。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械在保障糧食安全生產(chǎn)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化方面已經(jīng)起著不可替代的作用。

1 傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)存在的問題

目前，我國土地資源的基本情況是人多地少，人均耕地僅0.1 hm2。對于個體農(nóng)戶而言，農(nóng)業(yè)機(jī)械化投入的成本過高，手

工操作仍然是主要形式。這種現(xiàn)狀對先進(jìn)農(nóng)機(jī)的推廣有一定的影響。當(dāng)前，我國農(nóng)機(jī)裝備的綜合情況為：小型機(jī)械數(shù)量較多，占主導(dǎo)地位，但功能比較單一；大中型機(jī)械成本高、數(shù)量少，智能化程度也普遍較低；農(nóng)機(jī)產(chǎn)品過剩和短缺問題并存，傳統(tǒng)的耕種機(jī)械市場幾近飽和，新型不同作物的施肥、播種、收獲、加工機(jī)械數(shù)量少、水平低；隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，新的需求不斷出現(xiàn)，對農(nóng)業(yè)機(jī)械提出了更新、更高的要求。

2 智能農(nóng)機(jī)及其特點(diǎn)

智能農(nóng)機(jī)指的是將現(xiàn)代信息與通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制與檢測技術(shù)和行業(yè)技術(shù)匯集于農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)和應(yīng)用中，其最大特點(diǎn)為：智能農(nóng)機(jī)的中央處理器芯片和傳感器能夠?qū)?yīng)用環(huán)境進(jìn)行檢測分析，能對其他功能進(jìn)行智能化控制，同時，可以與指揮系統(tǒng)或操作人員進(jìn)行信息交互。與傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)相比，智能農(nóng)機(jī)具有以下特點(diǎn)。

2.1 精準(zhǔn)智能

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體現(xiàn)的是節(jié)約生產(chǎn)資料和土地利用率最大化思想。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)由定位系統(tǒng)、土地信息采集系統(tǒng)、遙感監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、智能化農(nóng)機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等多個智能系統(tǒng)構(gòu)成。其中，智能農(nóng)機(jī)是農(nóng)業(yè)行為的直接實(shí)施和執(zhí)行系統(tǒng)，包括精準(zhǔn)整地、精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)施肥、精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)收獲等。比如安裝北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機(jī)在開溝、整地、播種、施肥、收割等方面，它的直線度誤差在±2.5 cm/100 m，精準(zhǔn)度非常高；“聯(lián)網(wǎng)施肥管理”系統(tǒng)可以幫助農(nóng)戶及時、精確地掌握土地含肥量，并能實(shí)現(xiàn)化肥和有機(jī)肥的精準(zhǔn)投放。因此，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在節(jié)約生產(chǎn)資料、調(diào)動土壤生產(chǎn)力和改善環(huán)境方面能夠取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和最佳的環(huán)境效益。

2.2 自動高效

智能農(nóng)機(jī)均配備自動控制系統(tǒng)，能自動地進(jìn)行系列的復(fù)合式操作，取代了許多人為的操作，既降低了操作人員的工作強(qiáng)度，又提高了工作效率。比如，上?？挡┕就瞥龅?BS-JT10型精密蔬菜播種機(jī)，其集開溝、播種、覆土、壓實(shí)等功能于一體，可以同時實(shí)施10行播種，并可以做到一穴一籽，也可一穴多籽，工作效率約為0.26 hm2/h，減少人力達(dá)90%以上；南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出的我國首臺33行大型智能化氣力集排式水稻直播機(jī)，其作業(yè)幅寬可達(dá)到8 m，播種速度能夠達(dá)到10 km/h，直播效率為5～6.66 hm2/h，機(jī)手一人即可完成整個播種作業(yè)，特別適合于規(guī)?；鳂I(yè)要求。

2.3 安全可靠

智能農(nóng)機(jī)配備的各種傳感器可以實(shí)時監(jiān)控農(nóng)機(jī)自身的狀況、作業(yè)狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境，并根據(jù)采集的信息及時調(diào)整工作狀態(tài)，規(guī)避一些不良的工作環(huán)境，時刻確保自身正常的工作狀態(tài)。因此，智能農(nóng)機(jī)比傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)更加安全、可靠。

具有監(jiān)控報警功能的播種機(jī)，在排種器漏播、堵塞和缺種的情況下，能及時報警提醒操作人員進(jìn)行診斷和解決問題。安裝有“e田科技”AGlink智能設(shè)備的收獲機(jī)械不僅能夠自動診斷自身故障、實(shí)時監(jiān)控和預(yù)警收獲情況，而且可以通過手機(jī)APP程序與生產(chǎn)廠家服務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)，以便更好地進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)和售后服務(wù)。

2.4 多能通用

智能農(nóng)機(jī)的中央處理芯片功能強(qiáng)大，執(zhí)行功能、執(zhí)行策略的軟件程序修改容易，只需調(diào)整環(huán)境參數(shù)、判別要素和執(zhí)行順序，便可以應(yīng)用于不同的作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境或執(zhí)行不同的功能。智能控制設(shè)備體積較小，容易移植到不同的機(jī)械上，大大提升了農(nóng)機(jī)的實(shí)用性和使用效率。比如，改變智能排種器的轉(zhuǎn)速、排種口形狀和大小，即可完成不同類型農(nóng)作物種子的播種；改變瓜果采摘機(jī)械的識別參數(shù)和操作行為，便可實(shí)現(xiàn)不同瓜果的采摘。

3 智能農(nóng)機(jī)的發(fā)展趨勢

農(nóng)機(jī)的自動化、智能化將是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是促進(jìn)我國發(fā)展綠色、高效、節(jié)約農(nóng)業(yè)的最重要途徑。

3.1 建立智能農(nóng)機(jī)的大數(shù)據(jù)平臺

農(nóng)業(yè)是人類衣食之源、生存之本，是全民共建的產(chǎn)業(yè)。大數(shù)據(jù)平臺通過信息數(shù)據(jù)的共享，能有效提升智能農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效果。大數(shù)據(jù)平臺主要利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算、數(shù)據(jù)密集計算等方式將農(nóng)業(yè)地理信息、作業(yè)環(huán)境信息、農(nóng)機(jī)作業(yè)參數(shù)、智能農(nóng)機(jī)決策信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，建立統(tǒng)一的信息管理平臺，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集與傳輸，數(shù)據(jù)的分析與決策，數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用。建立全面、完善的大數(shù)據(jù)平臺是未來智能農(nóng)機(jī)發(fā)展的一個重要趨勢。

3.2 多機(jī)物連、協(xié)同作業(yè)

傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)工作方式一般為動力機(jī)械（拖拉機(jī)）帶動耕地機(jī)械、播種機(jī)械、收獲機(jī)械等進(jìn)行作業(yè)，但動力機(jī)械與其他機(jī)械的連接方式非常簡單，相互之間的協(xié)調(diào)與匹配較差，更無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)。因此，傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)的工作性能較差，工作效率較低，難盡人意。而農(nóng)機(jī)的智能化便可有效地解決上述問題，借助于各類農(nóng)業(yè)傳感器（溫濕度、光照、壓力、超聲波、速度等傳感器）和中央處理芯片，可實(shí)現(xiàn)多個農(nóng)機(jī)的智能互聯(lián)，將協(xié)同作業(yè)的各類農(nóng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施采集和分析，并進(jìn)行自動控制和調(diào)節(jié)，優(yōu)化農(nóng)機(jī)的作業(yè)性能。

3.3 農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)

農(nóng)業(yè)機(jī)器人是一種新型多功能智能農(nóng)業(yè)機(jī)械，是機(jī)器人技術(shù)和自動控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的產(chǎn)物。目前，已有施肥機(jī)器人、田地除草機(jī)器人、瓜果采摘機(jī)器人、果實(shí)分揀機(jī)器人、嫁接機(jī)器人等多類機(jī)器人問世，并投入了使用。但農(nóng)業(yè)作業(yè)對象的多樣性和作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜多變性對農(nóng)業(yè)機(jī)器人提出了更高的要求，包括對新型機(jī)器人的需求和更高的工作效率、工作精度等要求。因此，對農(nóng)業(yè)機(jī)器人的設(shè)計、改進(jìn)和完善也是智能農(nóng)機(jī)未來發(fā)展的一個方向。

3.4 智能農(nóng)機(jī)原創(chuàng)性技術(shù)開發(fā)

農(nóng)業(yè)的需求是不斷發(fā)展和變化的，對其農(nóng)機(jī)的功能和技術(shù)也提出了更高的要求。加大智能農(nóng)機(jī)原創(chuàng)性技術(shù)研究和開發(fā)的力度則是應(yīng)對農(nóng)業(yè)需求變化的舉措之一。比如，種苗的高速栽插和定向精播技術(shù)研究，集成一體化的瓜果田間智能化生產(chǎn)、農(nóng)作物種子智能化篩選加工、瓜果自動化嫁接育苗等裝備與技術(shù)，糧食、瓜果、蔬菜等農(nóng)作物生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)鏈智能裝備開發(fā)，農(nóng)作物的規(guī)?；G色生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品智能化分選、低能耗加工和高品質(zhì)存儲等技術(shù)裝備。

4 結(jié)束語

智能農(nóng)機(jī)是先進(jìn)的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和行業(yè)技術(shù)融合而發(fā)展起來的性能卓越的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具，它的推廣和使用必將帶來一場新的“農(nóng)業(yè)革命”。需要注意的是，要將智能農(nóng)機(jī)，特別是價格昂貴的大型、多功能智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用于千家萬戶，必須要提供相應(yīng)的保障措施，包括創(chuàng)新農(nóng)機(jī)經(jīng)營組織方式，推進(jìn)集體經(jīng)營、合作經(jīng)營、農(nóng)企聯(lián)合經(jīng)營，開展大型農(nóng)機(jī)融資租賃業(yè)務(wù)，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)配套設(shè)施建設(shè)，推動農(nóng)機(jī)經(jīng)營向著規(guī)?；⒔M織化、集約化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。同時，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)機(jī)化人才的培養(yǎng)，創(chuàng)新教育機(jī)制，多渠道地培養(yǎng)新形式下的農(nóng)機(jī)化人才。

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〔編輯：張思楠〕