農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展分析

朱文軒

摘 要 我國是世界上主要的農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，要積極加強(qiáng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和能力。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化趨勢引領(lǐng)了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的改革，全面提升了農(nóng)業(yè)作業(yè)水平?；诖?，對農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行闡述，提高農(nóng)機(jī)自動(dòng)化的整體水平。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域;機(jī)械自動(dòng)化;農(nóng)業(yè)管理;系統(tǒng)控制

中圖分類號：S23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.30.099

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展都有廣闊的空間。通過在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)管理、農(nóng)業(yè)排灌及農(nóng)機(jī)改良中應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化，為農(nóng)業(yè)的健康穩(wěn)健發(fā)展提供積極的驅(qū)動(dòng)力。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用途徑

1.1 農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1.1 播種過程的機(jī)械自動(dòng)化

農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)播種過程中，自動(dòng)化播種機(jī)械可以顯著改善傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以駕駛播種機(jī)實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)播種，在播種效率大大提升的同時(shí)，播種質(zhì)量也得到了保證。人工播種時(shí)，受播種人員技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)等方面因素的影響，播種的質(zhì)量不盡相同。如播種深度、播種間距等都無法全面統(tǒng)一[1]。在自動(dòng)化播種機(jī)械的輔助下，利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)置好具體的播種參數(shù)，播種機(jī)械就能夠嚴(yán)格按照設(shè)定的參數(shù)完成相應(yīng)的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)精確化播種目標(biāo)。

1.1.2 施肥過程的機(jī)械自動(dòng)化

施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在農(nóng)作物整個(gè)生長期內(nèi)，要根據(jù)農(nóng)作物的種類，生長情況及環(huán)境條件來進(jìn)行科學(xué)施肥。在施工過程中，采用農(nóng)機(jī)自動(dòng)化方式可以依據(jù)種植面積、農(nóng)作物密度等因素，合理計(jì)算出最佳的施肥量和施肥間隔，提高了農(nóng)作物施肥的整體效果。在利用農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)施肥時(shí)，可以高效控制施肥情況，規(guī)避傳統(tǒng)人工施肥對施工量掌握不好而施肥過多或過少的情況。另外，自動(dòng)化機(jī)械施肥可以顯著提高肥料的施用均勻性，保證肥料能覆蓋于整個(gè)農(nóng)業(yè)種植區(qū)域[2]。自動(dòng)化施肥機(jī)械目前有操作式和遠(yuǎn)程控制式等不同類型。操作式自動(dòng)化機(jī)械在施肥過程中更為靈活，可以根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。遠(yuǎn)程控制式的自動(dòng)化施肥方式主要采用自動(dòng)化無人機(jī)，在自動(dòng)化無人機(jī)上搭載自動(dòng)施肥裝置，通過遠(yuǎn)程控制無人機(jī)勻速飛過農(nóng)作物種植區(qū)進(jìn)行自動(dòng)噴灑，從而完成施肥。

1.1.3 收割過程的機(jī)械自動(dòng)化

農(nóng)作物收割往往采用人工方式，以致農(nóng)業(yè)收割效率難以顯著提升，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者人數(shù)的要求也較高，并且農(nóng)作物收割時(shí)期有限，需要快速收割，避免對農(nóng)作物質(zhì)量造成影響。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能很好地解決此問題。自動(dòng)化收割機(jī)械可以基于信息自動(dòng)化技術(shù)，對待收割的農(nóng)作物區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)探測，并將探測數(shù)據(jù)通過感應(yīng)裝置反饋給自動(dòng)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)基于收到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，最終形成科學(xué)的收割方案[3]。自動(dòng)化收割機(jī)械會按照收割方案進(jìn)行作業(yè)，對農(nóng)作物區(qū)域進(jìn)行有序收割。自動(dòng)化收割過程非常高效，收割機(jī)械會沿著收割路線運(yùn)行，不會遺漏農(nóng)作物區(qū)域。有了自動(dòng)化收割機(jī)械的助力，只需要很少的人力就能快速完成大面積農(nóng)作物的收割工作，大大提高了收割效率。

1.2 農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)管理中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)管理中也有很大的應(yīng)用價(jià)值，農(nóng)業(yè)管理貫穿于整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，要想提高農(nóng)作物質(zhì)量或打破自然種植條件的限制，就需要人工控制農(nóng)作物生長的溫度、濕度和光照等，還要對農(nóng)作物生長情況進(jìn)行全面的監(jiān)測，這些工作都可以依托自動(dòng)化農(nóng)機(jī)裝置來完成。在溫室種植技術(shù)中，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用非常廣泛，在溫室中安裝自動(dòng)化控制和監(jiān)測裝置，能夠幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者及時(shí)準(zhǔn)確地掌握農(nóng)作物情況。通過自動(dòng)化設(shè)備可以24 h不間斷采集農(nóng)作物生長和環(huán)境等方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在自動(dòng)化技術(shù)支持下可以有效傳輸反饋到自動(dòng)化控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得到農(nóng)作物生長狀況，并與自動(dòng)化管理系統(tǒng)中的正常數(shù)值進(jìn)行對比，可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者及時(shí)掌握農(nóng)作物生長中的偏差和問題，如生長緩慢、病蟲害等，并進(jìn)行問題原因的查找和分析，通過溫度、光照及農(nóng)藥噴灑等自動(dòng)化控制方式進(jìn)行處理[4]。在農(nóng)作物管理時(shí)，可以通過設(shè)定執(zhí)行指令和目標(biāo)等，讓自動(dòng)化裝置在無人狀態(tài)下仍然能夠正常運(yùn)行。在溫室中，自動(dòng)傳感裝置若監(jiān)測到土壤和空氣中的水分含量低于正常指標(biāo)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會調(diào)取澆水指令，裝置接收到這個(gè)指令后會自動(dòng)進(jìn)行澆水操作，從而使農(nóng)作物管理更加科學(xué)高效。

1.3 農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)排灌中的應(yīng)用

農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在排水和灌溉方面也能產(chǎn)生很好的效果。做好農(nóng)作物的科學(xué)灌溉和有效排水，是保證農(nóng)作物健康生長的基礎(chǔ)。在排水系統(tǒng)方面可以利用自動(dòng)化機(jī)械技術(shù)，在水源和農(nóng)業(yè)區(qū)域之間建立聯(lián)系，基于自動(dòng)灌溉需要設(shè)定灌溉時(shí)間和灌溉量，自動(dòng)完成具體的灌溉操作。灌溉系統(tǒng)定時(shí)自動(dòng)從水源處進(jìn)行抽水和輸送，并通過灌溉噴頭向農(nóng)作物進(jìn)行澆灌。噴頭裝置也可以應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對噴灑的覆蓋區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)監(jiān)測到灌溉區(qū)域發(fā)生重疊時(shí)，便自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，既滿足農(nóng)作物的灌溉需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)水資源節(jié)約目的[5]。在農(nóng)作物排水系統(tǒng)應(yīng)用方面，農(nóng)機(jī)自動(dòng)化能夠提高排水效率。農(nóng)作物排水需要科學(xué)合理地開展，既保證有足夠的水量滲入土壤被農(nóng)作物根系吸收，又要避免過多的水量積聚，造成農(nóng)作物根系腐爛。排水系統(tǒng)會自動(dòng)檢測土壤中的水分含量，并由此來確定排水時(shí)間。

1.4 農(nóng)機(jī)自動(dòng)化在農(nóng)機(jī)一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

農(nóng)機(jī)自動(dòng)化機(jī)械技術(shù)日趨成熟，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的全面改良。農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)為農(nóng)機(jī)發(fā)展提供了新的思考方向，并將科學(xué)技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了密切的關(guān)聯(lián)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)方面，可以優(yōu)化和完善思路，對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)模式進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)作業(yè)中，農(nóng)機(jī)功能單一，無法形成較好的一體化作業(yè)模式。在農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中，通過將不同類型的農(nóng)業(yè)機(jī)械通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使之成為一個(gè)統(tǒng)一的作業(yè)整體，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的一體化水平[6]。一體化自動(dòng)農(nóng)機(jī)可以協(xié)調(diào)好各種具體的作業(yè)內(nèi)容，如自動(dòng)化翻地機(jī)械運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)化播種機(jī)械根據(jù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)反饋的信息自動(dòng)跟隨進(jìn)行播種作業(yè)。在自動(dòng)化機(jī)械發(fā)展基礎(chǔ)上，使農(nóng)業(yè)機(jī)械性能得到極大的提升，對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展也起到積極的推動(dòng)作用。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的發(fā)展前景

2.1 智能自動(dòng)化機(jī)械發(fā)展

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展需要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將自動(dòng)化技術(shù)與智能技術(shù)進(jìn)行結(jié)合?，F(xiàn)有的自動(dòng)化機(jī)械技術(shù)只能按照既定的參數(shù)設(shè)置來完成指定的農(nóng)業(yè)作業(yè)，但是農(nóng)業(yè)作業(yè)中經(jīng)常會遇到一些突發(fā)情況，如在使用自動(dòng)化無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制噴灑農(nóng)藥時(shí)，遇到不連片的農(nóng)業(yè)種植區(qū)域，或種植區(qū)域按照不同農(nóng)作物分別耕種，區(qū)域出現(xiàn)交叉間隔情況時(shí)，就難以利用自動(dòng)化機(jī)械來進(jìn)行智能判斷和農(nóng)藥噴灑方案的調(diào)整。在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，需要基于農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化，將智能體系與自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合[7]。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中增加智能分析模塊，通過對采集到的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以智能方式來進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)方面的設(shè)計(jì)。當(dāng)面對更為復(fù)雜的農(nóng)作物區(qū)域時(shí)，智能模塊會通過智能分析結(jié)果改變自動(dòng)化系統(tǒng)的作業(yè)指令，基于模擬人類思維方式對于不連片區(qū)域關(guān)閉農(nóng)藥噴灑作業(yè)，到達(dá)有農(nóng)作物的區(qū)域后重新開啟農(nóng)藥噴灑裝置等。智能自動(dòng)化技術(shù)還可以進(jìn)行無人控制模式下的智能分析，根據(jù)傳感器獲取的農(nóng)作物數(shù)據(jù)判斷農(nóng)作物類型和生長期等要素，進(jìn)而對農(nóng)藥類型、濃度等進(jìn)行調(diào)整，保證農(nóng)藥噴灑與農(nóng)作物生產(chǎn)相匹配。

2.2 視覺自動(dòng)化機(jī)械發(fā)展

農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)要進(jìn)行優(yōu)化升級，就要以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展方向?yàn)槟繕?biāo)，通過對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的充分研究對現(xiàn)有的自動(dòng)化機(jī)械進(jìn)行改良。農(nóng)業(yè)視覺技術(shù)是自動(dòng)化機(jī)械發(fā)展的重要趨勢，在視覺技術(shù)應(yīng)用中可以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的定位、精確化操作、圖像處理等問題。農(nóng)業(yè)自動(dòng)化機(jī)械模式較為成熟，可以應(yīng)用機(jī)器人替代人工完成一些具體性、細(xì)節(jié)性的工作，不僅包括傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)，還包括農(nóng)業(yè)管理、監(jiān)控等多個(gè)方面。農(nóng)業(yè)機(jī)器人要想完成上述任務(wù)，就需要利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)構(gòu)建模擬人類視神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，通過視覺技術(shù)進(jìn)行圖像獲取和分析，對圖像中的異常情況進(jìn)行自動(dòng)提取，從而提升整體性的自動(dòng)化農(nóng)業(yè)實(shí)踐水平。

3 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化代表著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中科學(xué)技術(shù)的全面應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化能突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴人工作業(yè)的局限，讓機(jī)械發(fā)揮更大的價(jià)值，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升，因此，需要相關(guān)人員進(jìn)行更深一步的研究，推進(jìn)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）