先進農機裝備區(qū)域、企業(yè)智能化發(fā)展經驗和做法

河北農業(yè)大學機械電子工程系 袁江明 趙曉順 李建昌 郝建軍

1 智能化農業(yè)的優(yōu)勢

當今網絡信息化、農機智能化發(fā)展如火如荼。打造智慧農業(yè)、數(shù)字農業(yè)的有力推手之一就是要積極發(fā)展提升智能化農業(yè)機械裝備水平。現(xiàn)今，自動控制技術、新能源技術、電子智能技術、信息與網絡技術、智能農業(yè)AI 機器人技術、衛(wèi)星導航技術電液控制技術等諸多技術日漸成熟，此上諸多技術皆可應用于農業(yè)生產中的耕整地機、植物保護、種植施肥、農田排灌、作物收獲等農機智能化領域，進而逐漸實現(xiàn)農業(yè)的生產智能化、管理智能化。做到了農業(yè)資源和勞動生產力利用率、環(huán)境污染降低效率的雙提升，將經濟、生態(tài)兩者的效益提升到新的階段同時做到真正落實可持續(xù)發(fā)展這一綠色理念。將智能化新技術應用于農業(yè)機械后，農業(yè)機械的性能將會大幅提升，例如：多功能性、安全性、使用可靠性等，同時，智能化農機可以做到24 小時環(huán)境監(jiān)測，故障診斷、實時控制等，對農業(yè)生產具有更加科學的指導作用，通過分析氣候信息和產量信息等準確預測指導下一階段的農業(yè)生產，通過分析當?shù)丨h(huán)境影響合作物的生長狀況，得出更加準確科學的農業(yè)生產操作。長久時間下來，智能農業(yè)無論是從資源，環(huán)境，產量都將更具有優(yōu)勢。

2 各國智能農業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

現(xiàn)今，越來越多的國家投身于建設智能農業(yè)，并且研究出一系列傳統(tǒng)農業(yè)所沒有的新技術以及農業(yè)機械。國內外企業(yè)未打造智能化農業(yè)，開發(fā)了新型智能設備以適應農業(yè)生產，從而大大提高生產效率。

（1）美國在20 世紀90 年代中期安裝了農業(yè)衛(wèi)星導航系統(tǒng)，開啟了農業(yè)高科技的時代，隨之智能化設備，智能化管理發(fā)揮作用。至今，美國農業(yè)發(fā)展水平發(fā)達，農機化，智能化普及廣。相關資料顯示，約翰迪爾公司使用農機制作而成的信息收集器和傳送儀器會監(jiān)測工作狀態(tài)，并將獲取的信息傳送至衛(wèi)星，經過分析，進行電腦作圖，進而土地產量、施肥情況等通過繪圖展現(xiàn)出來，可以告知農民，使農民對第二年的耕作有更加精確的估計，真正邁向智能化。

（2）德國主要以農業(yè)和畜牧業(yè)為主。德國有發(fā)達的農業(yè)機械基礎的工業(yè)，農業(yè)機械總量在德國年出口量的占比最大，居西方發(fā)達國家之首。通過將其先進的自動化技術應用于播種機、噴灌機、除草劑等農業(yè)機械中來，大幅度提高農作物產量，同時降低生產中的人力物力，毫無疑問，應用智能化農業(yè)機械裝備方面，德國在世界范圍內是領先的。

（3）澳大利亞在全國范圍內開展多個智能農業(yè)計劃，通過試用智能化農業(yè)計劃來探索農業(yè)物聯(lián)網對農業(yè)發(fā)展的作用。Kirby智能農場是國家計劃的其中一個重要試點。Kirby 智能農場主要以菜牛生意和美利奴羊毛為主，同時產出的各種谷物可用于牲畜飼料生產商的原料供應。智能農場通過安裝眾多的傳感器進行隨時監(jiān)測土壤水分、土壤和空氣的溫度、土壤電導性、牲畜分布，通過將傳感器獲取的數(shù)據(jù)分析，然后“智能農場信息平臺”將會得到分析后的信息流。每5 分鐘將形成一個數(shù)字地圖，實時反饋信息，提供給農場運行必要的決策幫助[1]。

（4） 現(xiàn)代化農機智能裝備在日本農田作業(yè)中已廣泛應用于耕地、播種、收獲等，推廣農機結合農藝，尤其是國家日光溫室作業(yè)小型農機的智能裝備，發(fā)展水平達到世界領先。

3 精準農業(yè)

精準農業(yè)是各方農業(yè)智能化發(fā)展的方向之一。智能化農業(yè)機械設備在生產中應用程度越高，農業(yè)生產的效率也會隨之提高。精準農業(yè)通過分析得出不同土壤特性和每種作物的生長特點，進而確定種植最合適的農作物，并確定每塊土地上最合適的肥料，同時確定了適合施肥和灌溉的最佳時間，通過此方法獲得經濟和環(huán)境上的最大利益。智能化農機設備可采用系統(tǒng)化的概念，可以將農業(yè)機械、電子控制技術、信息技術以及智能控制技術合理結合起來進而組成了成套的農機作業(yè)系統(tǒng)，進而完成傳統(tǒng)農業(yè)機械所不能達到的效果，使精準農業(yè)更加精準。智能化農機設備在精準農業(yè)中有著十分重要的意義。例如：北斗惠農XTSS- S 農業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)。此產品采用北斗/GPS 等多衛(wèi)星定位、集成綜合傳感、2G/3G/4G 無限傳輸與計算機測控技術的智能監(jiān)控系統(tǒng)。可廣泛應用于小麥收割、播種管理、農田施肥等近20個作業(yè)領域。是精準農業(yè)發(fā)展的有力的幫手[2]。

4 國內外企業(yè)發(fā)展的經驗和做法

4.1 德國相關企業(yè)發(fā)展經驗

“數(shù)字農業(yè)”是智能化農業(yè)發(fā)展的一部分。德國投入了巨額資金用于研發(fā)新型農業(yè)技術，并且聯(lián)合大型企業(yè)共同研發(fā)關于“數(shù)字農業(yè)”相關技術。德國的農業(yè)科技公司：SAP 公司在漢諾威消費電子、信息及通信博覽會上，將“數(shù)字農業(yè)”的一套完整的解決方案公布。此方案可以在電腦顯示器上實時反應多種生產信息，以便生產工作人員更加深入了解當前情況，比如：何種土地上更加適合種植何種作物、農作物接受光照強度情況等，農民可據(jù)精確數(shù)據(jù)優(yōu)化生產，真正做到增產增收；此外，德國農業(yè)機械制造商科樂收集團（CLAAS）與德國電信達成共識，聯(lián)手發(fā)展，憑借“工業(yè)4.0”技術，農業(yè)機械收割過程進入全面自動化。通過傳感裝置大幅度提升機器互相的交流，運用第四代移動通信技術作為交流通道，通過云技術保障獲取安全數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)進行精確數(shù)據(jù)分析，大幅度提升農業(yè)生產的效率，同時降低運營成本。

“365FarmNet”是柏林的一家初創(chuàng)企業(yè)，通過提供給小型農場主一套全程服務軟件，其中包括種植等。軟件可提供精確的土地信息、種植和飼養(yǎng)規(guī)劃等服務。并且該軟件能夠幫助用戶更加方便地與企業(yè)的合作伙伴取得聯(lián)系，以達到用戶可以更加方便快捷地體驗到相應服務幫助的目的。現(xiàn)代的大型農業(yè)機械普遍應用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）導航系統(tǒng)。工作人員只要保證調成GPS 導航模式，衛(wèi)星數(shù)據(jù)就可以精確農業(yè)機械工作程度，并且將誤差縮小到在厘米之間。

4.2 美國相關企業(yè)發(fā)展經驗

美國的“智慧農業(yè)”的產生是市場競爭及產業(yè)可持續(xù)、高層次發(fā)展的需求。美國在20 世紀80 年代，第一次提出“精確農業(yè)” 的思想，并且在長時間實踐后，成為實施“精確農業(yè)”最好的國家，并且為美國的“智慧農業(yè)”發(fā)展奠定了良好基礎。

Cropx 開發(fā)的土壤探測硬件，通過采集大量相關探測地形、土壤結構和含水量等數(shù)據(jù)，極大程度上幫助農場節(jié)約灌溉用水。另一方面，大型農場通過應用大量產量監(jiān)控器，將GPS、耕種區(qū)域地圖、耕種作物種類和植物種群信息等綜合應用，通過系統(tǒng)分析，在作物成熟收獲之前就可以得到初步產量報告，可以幫助市場對農作物做出合理定價；約翰迪爾相關產品，通過長時間的反復檢測和實踐工作大大提高產品的可靠性成為精準農業(yè)基礎的自動導航產品，達到降低運營成本的同時提高產量和效率，并且為產量及變量施肥提供極為精確的參考依據(jù)，成為美國的智慧農業(yè)一大推手[3]。

4.3 國內關于智慧農業(yè)發(fā)展的實踐

2019 年中央一號文件《關于堅持農業(yè)農村優(yōu)先發(fā)展做好“三農”工作的若干意見》正式發(fā)布，文件中指出智慧農業(yè)是我國現(xiàn)代農業(yè)進程不可缺少的重要力量，是未來全球農業(yè)發(fā)展的方向。在此號召下，國內以互聯(lián)網、移動互聯(lián)網、云計算和物聯(lián)網為主要技術的智慧農業(yè)是一種新的農業(yè)生產方式，目前，廣泛應用在溫室種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)、農產品質量安全追溯等方面。隨著推廣智慧農業(yè)的趨勢逐漸明顯，同時也涌現(xiàn)出來一批企業(yè)提供切實可行的智慧農業(yè)解決方案。如：豐疆智慧農業(yè)物聯(lián)網解決方案：豐疆智慧農業(yè)解決方案是豐疆研發(fā)的一臺基于農業(yè)生產全流程的智能農機，同時搭載一系列LPWAN 等云監(jiān)控設備和傳輸網絡，同時為適應到來的5G 時代創(chuàng)新型的將5G 等多種通信技術和云網絡技術應用到解決方案中來，更加準確快速地實現(xiàn)生產數(shù)據(jù)的采集和傳輸。通過大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)深度挖掘分析和對農產品溯源，實現(xiàn)對農業(yè)生產決策并進行科學的生產指導，以此提高農業(yè)生產管理效率。

5 加強人才培養(yǎng)

發(fā)展智慧農業(yè)對于人才需求是巨大的，同時對人才的要求也達到一定高度，智能農業(yè)需要的不僅是要搞懂物聯(lián)網技術的專業(yè)人才還要懂得農業(yè)生產知識的農業(yè)人才。加強校企合作，培養(yǎng)智慧農業(yè)人才。目前我國嚴重缺乏專業(yè)從事物聯(lián)網技術研發(fā)的人才。而物聯(lián)網技術人員不熟悉農業(yè)生產領域。暴露出國內智慧農業(yè)人員缺乏綜合技能的問題。同時實踐工作人員對智慧農業(yè)缺乏一定認識致使一部分地區(qū)尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)對農業(yè)人才的扶持力度不夠大，對從業(yè)人員遇到的問題更是沒有進行疏導。針對上述情況，應大力培養(yǎng)專業(yè)人才為我國智慧農業(yè)發(fā)展提供充足的人才保障[4]。

6 結語

總而言，在“互聯(lián)網”時代，在這一堅實基礎之上，智慧農業(yè)的發(fā)展更加方便，物聯(lián)網技術成為實現(xiàn)農業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展、促進農業(yè)生產向著集約化、科學化、標準化、信息化發(fā)展的重要途徑，物聯(lián)網通過傳感網技術的支持，可以幫助農民解決在生產中遇到的一些實際問題，明顯提高農業(yè)生產的效率。但是，物聯(lián)網技術仍存在一些技術難題與應用難題尚未得到解決，即便如此，我們依然要相信隨著時代的不斷進步，難題終將迎刃而解，以促進我國智慧農業(yè)的快速發(fā)展。