“云物移大智”與農(nóng)業(yè)機(jī)械化融合現(xiàn)狀與對策

（山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100）

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，15億人口中有近半數(shù)生活在農(nóng)村。因此，農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的健康發(fā)展始終關(guān)乎著社會的長遠(yuǎn)發(fā)展?！皩嵤┼l(xiāng)村振興戰(zhàn)略，要堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民優(yōu)先發(fā)展”是十九大報告中重點(diǎn)指出的問題。作為國家基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)系著國計民生，其信息化、智慧化的程度決定著農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展程度，也是國家信息化的重要組成部分。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從主要依靠人力畜力——主要依靠機(jī)械動力——并進(jìn)入了機(jī)械化為主導(dǎo)新階段，2018年，《國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》指出：推動農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，同時推動農(nóng)業(yè)機(jī)械化向全程、全面、高質(zhì)、高效升級作為今后一個發(fā)展時期的總體要求[1]。2021年，習(xí)總書記在全國脫貧攻堅總結(jié)表彰大會上的講話強(qiáng)調(diào)“堅持把解決好“三農(nóng)”問題作為全黨工作重中之重，堅持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化步伐”[2]。深刻學(xué)習(xí)上述文件和講話精神，梳理國外農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀，找出差距和不出，進(jìn)一步推進(jìn)我國“三智農(nóng)業(yè)”高質(zhì)量健康發(fā)展。

充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，將 “云物移大智”（云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、人工智能）與農(nóng)業(yè)機(jī)械化深度融合是加速農(nóng)業(yè)機(jī)械更新升級和“三智農(nóng)業(yè)”（智慧農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智造農(nóng)業(yè)）發(fā)展的重要手段和有效途徑。“云物移大智”信息技術(shù)主要包括云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、人工智能、傳感器、GPS等。農(nóng)業(yè)信息化是指在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域全面充分的應(yīng)用以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、移動互聯(lián)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)，使之滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、存儲、加工、運(yùn)輸、營銷全過程進(jìn)行智能化控制，發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)，帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等環(huán)節(jié)的全面發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展“新六產(chǎn)”[3]。目前，“云物移大智”信息化技術(shù)日新月異，但其滲透到“三智農(nóng)業(yè)”發(fā)展的水平還較低，與國外發(fā)達(dá)國家相比還存在著較大的差距。

1 國外農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的現(xiàn)狀

二十世紀(jì)九十年代，幾個比較典型的國家，如：歐美為代表的美國、德國，東南亞為代表的日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進(jìn)入高度機(jī)械化階段，農(nóng)業(yè)機(jī)械已向自動化、信息化和智能化方向發(fā)展[5]，即達(dá)到了農(nóng)業(yè)4.0高級階段。也有研究者認(rèn)為國外農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展大致上都經(jīng)歷了三個階段，從初步農(nóng)業(yè)機(jī)械化時期——基本機(jī)械化時期——全面機(jī)械化(高度現(xiàn)代化)時期[4]。國外農(nóng)業(yè)水平發(fā)展較好國家中在國家經(jīng)濟(jì)水平、農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)規(guī)模、農(nóng)作物種植種類、地理條件以及農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備水平等方面各有不同，但又存在著共同特點(diǎn)，總結(jié)如下。

2.1 政策與法律支持

大多國家實行多項支持政策和法律用來促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，各國政府對農(nóng)業(yè)機(jī)械化的支持方面主要是通過經(jīng)濟(jì)政策調(diào)控，如：實施直接補(bǔ)貼、低息或貼息、購機(jī)貸款擔(dān)保等優(yōu)惠貸款政策等方式，調(diào)動農(nóng)民或大型農(nóng)場購置大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的積極性和主動性。美國政府一直對農(nóng)業(yè)機(jī)械用柴油實行免稅政策[6]，早在1953年日本頒布《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》，經(jīng)過隨后多次修訂，在法律政策上保證農(nóng)業(yè)機(jī)械化的健康發(fā)展[6]。

1.2 農(nóng)業(yè)向數(shù)字化、智能化發(fā)展

隨著信息化、智能化融入各行各業(yè)，先進(jìn)的數(shù)字農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)也得到了迅猛發(fā)展。信息化技術(shù)滲透到了美國數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展整個階段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、存儲、銷售的各個環(huán)節(jié)都有深刻的“烙印”，直接打造了美國“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”，整個智能化過程提高了美國國家農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭力。日本在二十一世紀(jì)初已在大型農(nóng)場中實現(xiàn)了遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的“3S”技術(shù)，同時配備有網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)、智能機(jī)械管理系統(tǒng)[7]。德國的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展主要集中在通過計算機(jī)知識建模進(jìn)行雜草自動識別、病蟲害診斷、無人駕駛采摘等多項技術(shù)[8]。其政府對于農(nóng)業(yè)機(jī)械化極其重視，另外農(nóng)機(jī)企業(yè)和組織也十分重視農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化生產(chǎn)。每個農(nóng)產(chǎn)品都可以通過無線射頻識別技術(shù)進(jìn)行回溯，提升了農(nóng)業(yè)品的安全和可信度。

1.3 農(nóng)業(yè)向集約化、可持續(xù)化發(fā)展

“云物移大智”信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化深度融合發(fā)展有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的節(jié)約和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)方式水平還處于較低水平，如施撒農(nóng)藥或施肥過程中所造成農(nóng)藥飄移和土壤污染的生態(tài)污染問題，嚴(yán)重影響到農(nóng)業(yè)耕地的使用，影響農(nóng)業(yè)的的可持續(xù)發(fā)展。美國Veris Technologies公司的測繪系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程測量土壤的溫度、濕度值和電導(dǎo)性[9]，為土地生產(chǎn)量預(yù)測提供重要參考和依據(jù)，同時與GPS信息相結(jié)合繪制田地土壤成分分布圖，從而實現(xiàn)田間的變量精準(zhǔn)施肥和施撒農(nóng)藥，對提高經(jīng)濟(jì)效益、減少環(huán)境污染等具有重要意義。

2 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀和不足

近年來，國家政府發(fā)布了一系列促進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展政策和制度，中央提出“中國制造2025”主攻方向是智能制造，其中農(nóng)業(yè)機(jī)械化農(nóng)機(jī)裝備也是發(fā)展的十大領(lǐng)域之一。政策和制度的方向引領(lǐng)使得我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化取得了一定的成效，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍存在著不足。

2.1 我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.1 政府主導(dǎo)加快信息化融入農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展

二十世紀(jì)九十年代后期，中國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司就建設(shè)了中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息網(wǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息網(wǎng)的建設(shè)帶動了國內(nèi)各省農(nóng)業(yè)機(jī)械化政府網(wǎng)站建設(shè)。隨后，在東南沿海一帶福建、江蘇、浙江，華中地區(qū)陜西，華北地區(qū)山東、河北等十多個省也陸續(xù)建立了農(nóng)業(yè)機(jī)械化政務(wù)網(wǎng)站。農(nóng)業(yè)機(jī)械網(wǎng)的建設(shè)給信息化融入農(nóng)業(yè)機(jī)械化奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化發(fā)展的腳步。目前，國內(nèi)已形成了中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息網(wǎng)為首，各省級農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息網(wǎng)為骨干，三大農(nóng)業(yè)機(jī)械網(wǎng)站農(nóng)機(jī)質(zhì)量網(wǎng)、農(nóng)機(jī)監(jiān)理網(wǎng)和農(nóng)機(jī)推廣網(wǎng)三大農(nóng)業(yè)機(jī)械為為支撐，以及一大批地縣級農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息網(wǎng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[10]。

2.1.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械化廣泛應(yīng)用于地標(biāo)作物

北方地區(qū)因受溫度、濕度、雨季等地理環(huán)境的影響，習(xí)慣大規(guī)模的種植玉米、棉花農(nóng)作物，這兩類農(nóng)作物相比其他農(nóng)作物而言無論是播種還是收割，兩種作物種植、成長、管理均需要大量的人力和物力參與。在傳統(tǒng)以體力和畜力勞動為主的農(nóng)作物種植時代，兩種作物均需要大量和人力勞作，從而導(dǎo)致兩種農(nóng)作物的生產(chǎn)成本較高，農(nóng)民勞作沒有獲得感、價值感。變相導(dǎo)致農(nóng)村“留守兒童”的增多，不利于地域的均衡發(fā)展。因此，若不能合理的進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)改革，將會嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體性發(fā)展，在國家政策、政府支持、高校科研所、企業(yè)單位的共同努力下，將農(nóng)業(yè)收割技術(shù)與信息技術(shù)進(jìn)行有效融合，生產(chǎn)出了不同品牌的玉米收割機(jī)、棉花收割機(jī)，如：山東國豐機(jī)械有限公司的4YZ-2型自走式玉米收割機(jī)，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時推動我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計，2018年底，全國已有300多個示范縣率先基本實現(xiàn)玉米、棉花農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化[11]。

2.1.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理平臺發(fā)展迅速

近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)經(jīng)營主體的增多，為滿足農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中各類農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息需求，在全國各地開始啟動農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)管理信息平臺建設(shè)。在所建設(shè)的農(nóng)機(jī)信息化管理平臺中，大致包含如下內(nèi)容，農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化的智能監(jiān)管運(yùn)維平臺構(gòu)建與開發(fā)，將農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理部門、農(nóng)業(yè)機(jī)械化合作社、農(nóng)業(yè)機(jī)械化用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化對接，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息的資源共享和科學(xué)管理。功能包括農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理、作業(yè)管理和農(nóng)業(yè)機(jī)械化服務(wù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化智能監(jiān)管運(yùn)維展示與決策運(yùn)營。通過設(shè)立省級監(jiān)控平臺、縣域監(jiān)管調(diào)度系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化合作社管理三個輔助決策系統(tǒng)，進(jìn)行可視化展示和信息決策，其中包括分級的農(nóng)業(yè)機(jī)械化實時監(jiān)控平臺、調(diào)度和管理操作。如，山東省農(nóng)機(jī)管理云平臺就包括智能運(yùn)維與管理模塊，可以實現(xiàn)智能控制、遠(yuǎn)程管理、專家決策等多種功能(圖1)；湖北省構(gòu)建了“農(nóng)機(jī)通”短信平臺系統(tǒng)，可以用于給指定農(nóng)機(jī)用戶或經(jīng)營主體、合作社發(fā)送農(nóng)機(jī)作業(yè)當(dāng)前狀態(tài)短信，及時進(jìn)行故障處理，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程控制運(yùn)維和決策；安徽省則是使用“農(nóng)機(jī)通”—農(nóng)業(yè)機(jī)械遠(yuǎn)程控制管理與農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息服務(wù)系統(tǒng),可以實現(xiàn)PC端、手機(jī)端信息的互連互通和共享，實現(xiàn)快捷、方便、有效的農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息服務(wù)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高效大規(guī)模發(fā)展。

圖1 農(nóng)機(jī)故障自動預(yù)警診斷工作原理圖

2.2 我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展不足

2.2.1 農(nóng)村對機(jī)械化的認(rèn)識不夠深入

受傳統(tǒng)方式的影響，當(dāng)前我國農(nóng)村的勞作方式大多仍是以家庭為單位，部分采用合作社方式，相對于國外大規(guī)模、大農(nóng)場式的生產(chǎn)模式還有很大差距。因此促使我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化、信息化的“智慧農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智造農(nóng)業(yè)”發(fā)展的大型農(nóng)機(jī)設(shè)備無法施展力量。同時，存在著部分農(nóng)機(jī)企業(yè)和農(nóng)業(yè)主題過度追求短期效益，對“智慧農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智造農(nóng)業(yè)”所帶來的長遠(yuǎn)發(fā)展認(rèn)識不到位，沒有深刻認(rèn)識到“智能化農(nóng)業(yè)、智慧化農(nóng)業(yè)、智造化農(nóng)業(yè)”的發(fā)展道路。多種原因?qū)е聝r格偏高、性能好的農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備使用率不高。

2.2.2 多元化投融資體制機(jī)制尚未健全

在國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化迅速發(fā)展的同時需要大量資金的投入，而我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化建設(shè)資金仍以政府財政投入、財政補(bǔ)貼為主，在一定程度上不僅存在著資金總量不足，同時存在專項資金的缺乏。用于專項關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足，各農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用系統(tǒng)后期維護(hù)和升級改版經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足。在某些地方，即使資金總量充足，但存在著資金分配不合理，市場還存在著很大的欠缺空間尚未得到充分發(fā)揮，投資融資的方式體制機(jī)制還不完善，存在著發(fā)展較大發(fā)展空間。

2.2.3 區(qū)域發(fā)展不平衡、核心技術(shù)存在差距

雖然智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械在國內(nèi)有了一定了應(yīng)用規(guī)模，但其研發(fā)技術(shù)還處于較低水平，現(xiàn)有的大多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)械僅適用品種少、要求低、可靠性低的農(nóng)作物大規(guī)模作業(yè)，還不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高水平、種類全、可靠性高農(nóng)作物發(fā)展的需要。如，農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)總體上還處于模仿發(fā)達(dá)國家技術(shù)階段，或是在實驗室開發(fā)樣機(jī)階段，對目前要求較高的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械還有差距。設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備智能化水平低，在諸如溫室溫濕度控制、人工智能無人操控、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用等方面存在很大發(fā)展空間。

2.2.4 人才投入力度不足

目前，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化行業(yè)建設(shè)的專門機(jī)構(gòu)和專門人才數(shù)量較少，投身于建設(shè)農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化研究的人才更是少之又少。同時現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械化人才伍專業(yè)知識儲備量不足、學(xué)習(xí)力較弱，由于存在著對農(nóng)業(yè)的偏見，也存在新入人才不足等現(xiàn)象，不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化的要求。在國內(nèi)廣大農(nóng)村也存在著嚴(yán)重缺乏會使用、能使用智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備、農(nóng)機(jī)管理信息系統(tǒng)的人才，對鄉(xiāng)村振興的發(fā)展也存在著滯后性。

3 推動我國“三智農(nóng)業(yè)”發(fā)展的對策

3.1 建立健全多元化的扶持力度

多種途徑強(qiáng)化頂層設(shè)計，進(jìn)一步加大政府在農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化投入力度。政府主導(dǎo)通過政策支持、項目創(chuàng)新幫扶、科技引導(dǎo)等多種方式，鼓勵和引導(dǎo)高校參與農(nóng)業(yè)信息化科研、企業(yè)進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)、民間組織進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)等方式促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化發(fā)展，通過示范、幫扶項目工程，帶動一部分地區(qū)先富起來，將農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化成果進(jìn)行推廣，以先富帶動后富，最終實現(xiàn)全面農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化智慧化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、儲存、加工、流通與消費(fèi)，最終促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.2 積極推動縣域農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化系統(tǒng)建設(shè)

為滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化的建設(shè)需求，建立統(tǒng)一、有效的智能農(nóng)機(jī)互聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)與數(shù)據(jù)可視化管理平臺，并對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，得出有助于農(nóng)業(yè)發(fā)展的決策信息，是當(dāng)前建立農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息系統(tǒng)的初衷和目標(biāo)。

因此，目前圍繞當(dāng)前縣域農(nóng)機(jī)作業(yè)存在的數(shù)據(jù)信息采集與互動不完善現(xiàn)象、作業(yè)管理不規(guī)范、資源配置不合理情況等突出問題，以滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械高精度的實時定位、信息狀態(tài)參數(shù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)管的迫切需求，建設(shè)縣域范圍內(nèi)農(nóng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控體系，構(gòu)建縣域玉米聯(lián)合收獲機(jī)械農(nóng)機(jī)信息化智能監(jiān)管運(yùn)維平臺，全面提升縣域范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的監(jiān)管與服務(wù)水平成為當(dāng)務(wù)之急。

3.3 建立示范基地加大人才培養(yǎng)

拓展各種渠道，加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)類高校的合作，成立組建農(nóng)機(jī)行業(yè)信息化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，進(jìn)行“校企合作”+“校政合作”，聯(lián)盟進(jìn)行聯(lián)合協(xié)同創(chuàng)新與聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)建省際農(nóng)機(jī)信息化科研及創(chuàng)新基地，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)科研人才和創(chuàng)新團(tuán)隊，服務(wù)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化信息化發(fā)展。加強(qiáng)對基層農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理人員、農(nóng)業(yè)機(jī)械化合作社人員、農(nóng)業(yè)機(jī)械化操作人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，不斷提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化應(yīng)用主體的綜合能力和素養(yǎng)。