牧草收獲機(jī)械研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉立強(qiáng)++程睿++項(xiàng)建廷

摘要：通過比較國內(nèi)外牧草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀，指出我國牧草收獲機(jī)械化發(fā)展中存在的問題及與國外的差距，從大型化、通用化、智能化等方面對(duì)我國牧草收獲機(jī)械發(fā)展提出建議，對(duì)未來牧草收獲機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：牧草收獲機(jī)；智能化；監(jiān)控系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號(hào)：S225.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）05-0070-03

2015年以來，國家在產(chǎn)業(yè)調(diào)整過程中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)牧草收獲機(jī)械發(fā)展。同時(shí)，國家實(shí)施的西部大開發(fā)戰(zhàn)略重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：搞好生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)，退耕還林還草，減輕草原壓力，限制過度放牧等；可增加奶牛產(chǎn)奶量、提高奶品質(zhì)、降低養(yǎng)殖成本。在牧草養(yǎng)殖方式廣泛應(yīng)用等因素的刺激下，牧草收獲機(jī)械化生產(chǎn)過程不斷加速，國內(nèi)牧草收獲機(jī)械迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇。

近年來，隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)及新材料為牧草收獲機(jī)械帶來新的技術(shù)變革，推動(dòng)牧草收獲機(jī)械向大型化、通用化、智能化方向發(fā)展，不僅產(chǎn)品性能有所提高，而且具有運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障自動(dòng)診斷及報(bào)警等功能。重點(diǎn)分析國內(nèi)外牧草收獲機(jī)械發(fā)展概況，對(duì)我國牧草收獲機(jī)械的發(fā)展提出建議，并對(duì)未來牧草收獲機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 國外牧草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

目前，歐美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家?guī)缀跛械霓r(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)牧草機(jī)械，產(chǎn)品品種齊全，功能完善，能滿足不同用戶牧草機(jī)械化作業(yè)需要。其中，美國約翰迪爾（JOHN DEER）、意大利紐荷蘭（NEW HOLLAND）和德國科樂收（CLAAS）等大公司作為世界著名的牧草機(jī)械制造商，其產(chǎn)品生產(chǎn)率高，性能先進(jìn)，通用化程度高，制造質(zhì)量好，安全可靠，處于世界領(lǐng)先水平，并在我國和世界使用，深受用戶歡迎，市場占有率較高。

國外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系健全，牧草規(guī)?；N植從土地耕整、草籽播種、田間管理到牧草收獲均實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)為牧草收獲和生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備奠定了良好作業(yè)基礎(chǔ)。設(shè)備以大型機(jī)為主，具有功能齊全、自動(dòng)化程度高、液壓控制和智能監(jiān)控等特點(diǎn)。例如CLAAS公司的DISCO系列大型割草壓扁機(jī)配備觸摸控制系統(tǒng)、控制中心操控臺(tái)（如圖1所示）、觸控扶手和數(shù)字監(jiān)視器，還可選用PROFI CAM攝像系統(tǒng)及遠(yuǎn)程WLAN系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平板電腦和機(jī)器的簡單快速連接（如圖2所示），可實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控車輛運(yùn)行狀態(tài)，并通過衛(wèi)星定位和QUANTIMETER吞吐量測量生成產(chǎn)量圖。

受國內(nèi)牧草種植模式、地塊條件匹配性、國產(chǎn)配套動(dòng)力機(jī)械及農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)條件等限制，國外牧草收獲機(jī)械在國內(nèi)推廣應(yīng)用存在一定難度。

2 國內(nèi)牧草收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國家不斷加大對(duì)牧草收獲機(jī)械化的政策扶持力度，將牧草收獲機(jī)械列入國家和地方農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼目錄并頒布一系列優(yōu)惠政策，極大地調(diào)動(dòng)了農(nóng)牧民購機(jī)用機(jī)的積極性，活躍了國內(nèi)牧草機(jī)械市場。

2.1 存在的不足

與發(fā)達(dá)國家相比，我國牧草收獲機(jī)械化水平落后，在制造手段、制造工藝及裝備技術(shù)等方面存在較大差距，主要表現(xiàn)在：

1） 從產(chǎn)品技術(shù)水平看，國內(nèi)牧草機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量、作業(yè)效率、可靠性均較低，產(chǎn)品質(zhì)量較差，主要工作部件的性能無法滿足用戶需求。產(chǎn)品改進(jìn)與創(chuàng)新速度緩慢，割草、摟草、打捆、撿拾裝車、貯存等環(huán)節(jié)機(jī)械化薄弱，直接導(dǎo)致收獲的牧草品質(zhì)下降、利用率降低，嚴(yán)重影響農(nóng)牧民的經(jīng)濟(jì)效益。

2） 從產(chǎn)品品種上看，國內(nèi)牧草機(jī)械產(chǎn)品品種單一，無法適應(yīng)各種草種及多變的地面條件，割草、摟草和打捆等環(huán)節(jié)動(dòng)力配套性不好，限制了農(nóng)牧民對(duì)機(jī)型的選擇。與國外多品種、多機(jī)型和多工序的高端牧草收獲機(jī)相比缺乏競爭力。

3） 從產(chǎn)品服務(wù)上看，國內(nèi)牧草收獲機(jī)械售后服務(wù)組織化、規(guī)?；潭炔桓?，社會(huì)化服務(wù)配套不足，大多數(shù)作業(yè)服務(wù)組織服務(wù)成本高，經(jīng)營管理能力低，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不完善。

2.2 新技術(shù)的應(yīng)用

從國外牧草收獲機(jī)械多年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可知：通用化、自動(dòng)化、智能化是未來牧草收獲機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來，隨著國家對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的大力扶持，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)水平不斷提高。

2.2.1 激光加工技術(shù) 激光加工技術(shù)是指利用激光束對(duì)材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行表面處理、切割、焊接、快速成型及微加工等的一門加工技術(shù)。該技術(shù)在牧草收獲機(jī)械上的應(yīng)用對(duì)改善收獲機(jī)關(guān)鍵部件加工精度、降低制造難度、延長使用壽命具有重要作用，可以滿足牧草收獲機(jī)械高質(zhì)量和長壽命的需求。

2.2.2 農(nóng)用傳感器技術(shù) 目前，農(nóng)用傳感器技術(shù)廣泛用于環(huán)境因素、土地特性、作物生長收獲數(shù)據(jù)的監(jiān)測與收集，如用車裝載溫濕度傳感器檢測收獲作物的溫度和含水率。西北農(nóng)林科技大學(xué)研制出基于農(nóng)用傳感器的谷物聯(lián)合收獲機(jī)清選損失監(jiān)測系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)顯示收獲機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及谷物清選損失率。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出雙板沖量式谷物質(zhì)量流量傳感器（如圖3所示），能通過谷物產(chǎn)量預(yù)測的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確計(jì)算谷物流的實(shí)時(shí)質(zhì)量信息。

2.2.3 電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 我國電子技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列，小型化、微型化芯片的研制應(yīng)用為收獲機(jī)械的自動(dòng)化、智能化提供了可能。收獲機(jī)智能監(jiān)控裝置可使操作者隨時(shí)了解收獲機(jī)械的工作狀態(tài)，極大地提高收獲作業(yè)質(zhì)量，同時(shí)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，電子設(shè)備的性能得到很大提高，能夠適應(yīng)收獲作業(yè)的高溫、振動(dòng)、噪音、灰塵等復(fù)雜環(huán)境。例如在大型方草捆撿拾壓捆機(jī)上設(shè)置草料狀態(tài)變化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可防止因含水率過大造成壓縮過程中草料密度過大而堵塞壓縮室。通過機(jī)械傳動(dòng)部位的感應(yīng)元件、多功能顯示屏，駕駛員可直接調(diào)整和監(jiān)視打捆機(jī)工作狀態(tài)。

2.2.4 機(jī)器人技術(shù)、5S技術(shù) 機(jī)器人技術(shù)是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種學(xué)科于一身的系統(tǒng)，它可以讓機(jī)器按人的意圖自主工作。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出的自動(dòng)嫁接機(jī)器人（如圖4所示）已成功進(jìn)行試驗(yàn)性嫁接生產(chǎn)，解決蔬菜幼苗柔嫩、易損和生長不一致等難題。目前，國內(nèi)對(duì)耕耘機(jī)器人、除草機(jī)器人、施肥機(jī)器人、噴藥機(jī)器人、收割機(jī)器人、采摘機(jī)器人等均進(jìn)行了研發(fā)，雖然還未能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但為牧草收獲機(jī)械的理論研究和研發(fā)應(yīng)用指明了方向。

5S技術(shù)是遙感技術(shù)（Remote Sensing）、地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）、專家系統(tǒng)（Expert System）、農(nóng)業(yè)模擬優(yōu)化決策系統(tǒng)（Simulation Optimization Decision Making System）的統(tǒng)稱。隨著信息化技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，推動(dòng)了新一輪農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。遙感技術(shù)可獲得草場生長環(huán)境與生長狀況的大量空間信息；全球定位系統(tǒng)可對(duì)采集田地信息進(jìn)行空間定位；地理信息系統(tǒng)可建立土地管理、自然條件及產(chǎn)量的空間分布等空間數(shù)據(jù)庫；專家系統(tǒng)對(duì)處理后的信息進(jìn)行分析；決策系統(tǒng)則對(duì)分析后的結(jié)果做出輔助性決策，指導(dǎo)用戶進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。

2.3 未來發(fā)展趨勢(shì)

在發(fā)達(dá)國家，牧草從種植到收獲均已實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化，傳統(tǒng)牽引式機(jī)具發(fā)展成自走式機(jī)具，并已研制出智能割草機(jī)器人。

目前，通過引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)，我國創(chuàng)新研制出一些新型牧草收獲設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)收割、壓扁、摟草作業(yè)一次完成，并可根據(jù)草場地勢(shì)和牧草特性調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，提高收獲效率和收獲質(zhì)量。我國大型天然草場植株高大、地面不平整，需要采用大型自動(dòng)化牧草設(shè)備作業(yè)。

綜合國內(nèi)外牧草收獲機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)實(shí)際，我國應(yīng)立足開發(fā)操作簡單、維修方便，具有防碰撞裝置、合理壓扁裝置，且價(jià)格適中的牧草收獲設(shè)備，使農(nóng)牧民買得起、用得住，促進(jìn)牧草收獲設(shè)備推廣和應(yīng)用。

3 結(jié)語

牧草機(jī)械智能監(jiān)測控制裝置是未來牧草收獲機(jī)械發(fā)展的方向。通過使用智能監(jiān)測控制裝置，可使牧草收獲機(jī)械更加通用化、智能化、舒適化、方便化。隨著我國人口的持續(xù)增長和人民生活水平的不斷提高，牧草收獲機(jī)械化在更高的水平上繼續(xù)發(fā)展是必然趨勢(shì)，而智能監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用，將成為高新技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。

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