蕭山區(qū)數(shù)字農(nóng)機應用情況與發(fā)展對策

○浙江省杭州市蕭山區(qū)農(nóng)機水利技術(shù)推廣中心 李鑒方

浙江農(nóng)林大學光機電工程學院 馬宇飛 黃佳男 赫廣元 雷良育

隨著傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)機正朝著數(shù)字農(nóng)機的方向發(fā)展。數(shù)字農(nóng)機可實現(xiàn)精確化、遠程化操作，徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)機的作業(yè)模式，極大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。杭州市蕭山區(qū)政府通過政策扶持、項目帶動、示范引領(lǐng)、培訓推動等措施，推動農(nóng)業(yè)機械往數(shù)字化方向發(fā)展。經(jīng)過多年發(fā)展，基于傳感器技術(shù)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字農(nóng)機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了一定應用。

一、數(shù)字農(nóng)機技術(shù)概述

數(shù)字化技術(shù)是指將信息通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)形式的一種高科技技術(shù)。數(shù)字農(nóng)機技術(shù)則是將數(shù)字化技術(shù)運用到農(nóng)業(yè)機械中，按照人類的生產(chǎn)需求，將農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中涉及的對象和全過程實現(xiàn)數(shù)字化和可視化的表達、設(shè)計、控制和管理的一種技術(shù)。

將數(shù)字化技術(shù)應用到農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中，可使農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計更加現(xiàn)代化和自動化，極大地提升農(nóng)業(yè)機械的科技水平。結(jié)合3s技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，建立數(shù)字農(nóng)機大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)農(nóng)機的網(wǎng)絡(luò)化管理，各級管理部門可通過網(wǎng)絡(luò)實時掌握作業(yè)農(nóng)機的相關(guān)信息，查詢農(nóng)田地理信息、土壤信息以及農(nóng)作物情況信息，提高農(nóng)機管理水平和生產(chǎn)效率。同時集成大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，利用智能算法為用戶提供精準服務(wù)，實現(xiàn)智能化管理。數(shù)字農(nóng)機系統(tǒng)主要技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)字農(nóng)機系統(tǒng)主要技術(shù)架構(gòu)

二、應用情況

到2020年底，蕭山區(qū)農(nóng)機總動力達36.64萬千瓦，農(nóng)機服務(wù)總收入達3.05億元，全區(qū)基本形成了以市場化為導向、政府宏觀調(diào)控的農(nóng)機化服務(wù)體系。糧食、蔬菜、花卉、茶葉、畜牧等產(chǎn)業(yè)已基本實現(xiàn)全程機械化生產(chǎn)。蕭山區(qū)大力發(fā)展先進高效的數(shù)字農(nóng)機裝備，推廣應用5G、遙感、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，進一步提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

1.蔬菜種苗智能分級分揀機。目前絕大多數(shù)的蔬菜種苗分級分揀工作都是由人工完成，效率低下且分級標準不統(tǒng)一。蕭山舒蘭農(nóng)業(yè)（蔬菜）使用蔬菜種苗智能分級分揀機實現(xiàn)了在種苗培育期，根據(jù)種苗生長情況進行嚴格分級，同時對弱苗病苗進行剔除，提高了種苗一致性，保證種苗移栽質(zhì)量。蔬菜種苗智能分級分揀機主要使用了機器視覺技術(shù)和PLC控制技術(shù)，利用機器視覺采集穴盤種苗圖像，經(jīng)計算機程序處理，運用目標區(qū)域像素統(tǒng)計的方法，根據(jù)幼苗生長狀況（葉數(shù)、株高等）進行分級。蔬菜種苗智能分級分揀機如圖2所示。

圖2 蔬菜種苗智能分級分揀機

2.智能農(nóng)機（大田作業(yè)）。智能農(nóng)機正被逐步用于大田作業(yè)中，例如智能拖拉機、智能插秧機、智能整地機、智能噴藥機、智能播種機等，這些機具利用衛(wèi)星導航技術(shù)、圖像識別技術(shù)、傳感器技術(shù)等，實現(xiàn)了在指定農(nóng)田區(qū)域無人操作情況下的自動行駛作業(yè)。近年來，蕭山區(qū)大力鼓勵“機器換人”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導向，并加大區(qū)級農(nóng)機購置補貼政策，以一款售價為5萬元的農(nóng)用無人機為例，在蕭山區(qū)通過中央和省市區(qū)聯(lián)動補貼高達80%，農(nóng)戶僅需出資1萬元。

3.智能化水肥一體機。智能化水肥一體機基于信息技術(shù)、傳感技術(shù)、微灌技術(shù)以及自動控制等技術(shù)，將灌溉和施肥結(jié)合起來，通過計算機對施肥量、灌溉時間、灌溉頻率等參數(shù)的控制實現(xiàn)自動灌溉施肥，將肥液直接輸送到達作物的根系，肥料的利用效率提高，肥料深層流失的現(xiàn)象也能夠得到遏制，同時還保護地下水免受肥料及化學藥劑的污染。系統(tǒng)利用灌水器將水以滴灌滲透的形式直接作用到作物的根系中，不僅降低了作物與作物之間水分的蒸發(fā)量而且還減少土壤深層水的滲漏量，最大限度減少了水分的損失，灌溉水的利用效率大大提高。如蕭山區(qū)艾維園藝使用水肥一體機實現(xiàn)了蘭花栽培過程中的精準施肥灌溉，提高了蘭花的品質(zhì)，增強了產(chǎn)品競爭力，企業(yè)經(jīng)濟效益得到大幅提升。智能化水肥一體機如圖3所示。

圖3 智能化水肥一體機

4.數(shù)字化生物質(zhì)顆粒熱風爐。普通生物質(zhì)熱風爐通過燃燒生物質(zhì)產(chǎn)生熱量，和空氣進行熱交換產(chǎn)生熱風，熱量轉(zhuǎn)化效率低，并產(chǎn)生大量的廢氣污染。為了響應國家提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”政策，杭州世榮農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司將遠程控制系統(tǒng)及恒溫控制模塊成功安裝到產(chǎn)品，實現(xiàn)裝備的數(shù)字化。恒溫控制模塊會在恒定溫度（±5℃之間）對供料系統(tǒng)進行調(diào)整，根據(jù)溫度高低情況減少或增加供料。遠程控制系統(tǒng)使得監(jiān)控平臺及工程師手機可實時了解作業(yè)情況與報警信息，并通過系統(tǒng)自檢功能確定問題部位，便于相關(guān)人員能及時發(fā)現(xiàn)問題、處理問題。除此之外，該設(shè)備還運用了燃燒廢氣零排放處理技術(shù)，將排出的煙氣通過過濾、補氧、廢氣回收，經(jīng)過燃燒室二次燃燒，循環(huán)利用，做到零排放、零污染。數(shù)字化生物顆粒熱風爐如圖4所示。

圖4 數(shù)字化生物質(zhì)顆粒熱風爐

5.數(shù)字化水產(chǎn)養(yǎng)殖。數(shù)字化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)是水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的完美融合。蕭山區(qū)杭州萬爵農(nóng)業(yè)（水產(chǎn)）便在水產(chǎn)養(yǎng)殖中運用了數(shù)字化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，通過使用多種智能傳感器實現(xiàn)對養(yǎng)殖水質(zhì)、水溫、含氧量和光線等重要環(huán)境因素的監(jiān)測，控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析后控制相應農(nóng)機設(shè)備作業(yè)，降低水產(chǎn)養(yǎng)殖風險。例如運用溶解氧檢測儀檢測水中溶解氧，當氧含量低于水產(chǎn)品存活正常值時，控制系統(tǒng)控制葉輪增氧機進行增氧做作業(yè)。葉輪增氧機如圖5所示。

三、存在的問題

近年來蕭山區(qū)數(shù)字農(nóng)機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但在數(shù)字農(nóng)機應用方面仍然存在數(shù)字農(nóng)機推廣受阻、數(shù)字農(nóng)機使用率差異大、專業(yè)技術(shù)人才不足、數(shù)據(jù)整合程度不夠等問題。

1.數(shù)字農(nóng)機推廣受阻。近年來蕭山區(qū)不斷加大數(shù)字農(nóng)機補貼，部分補貼甚至達到了80%，但數(shù)字農(nóng)機推廣步伐仍舊緩慢。主要原因在于農(nóng)民并不想荒廢投資的傳統(tǒng)農(nóng)機而去購買價格高昂的數(shù)字農(nóng)機，盡管其補貼力度已經(jīng)非常大。其次普通農(nóng)民對于數(shù)字農(nóng)機感到陌生又新奇，在使用方面仍存在較多疑慮，比如能否短時間收回成本，使用故障率高低等。

2.數(shù)字農(nóng)機使用率差異大。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)不同單位數(shù)字農(nóng)機使用率差異很大。在一些大型農(nóng)場數(shù)字農(nóng)機得到了很好的使用，數(shù)字農(nóng)機的使用可以顯著得提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，增強經(jīng)濟效益。與之相反的是小型農(nóng)場或農(nóng)民個體對數(shù)字農(nóng)機使用率相對較低，一方面是小型農(nóng)場或農(nóng)民個體的作業(yè)量相對較小，作業(yè)一般都可由傳統(tǒng)農(nóng)機完成，數(shù)字農(nóng)機優(yōu)勢并不顯著；另一方面，數(shù)字農(nóng)機的使用及維護相對傳統(tǒng)農(nóng)機花費較大，對于小型農(nóng)場或農(nóng)民個體負擔較大。

3.專業(yè)技術(shù)人才不足。數(shù)字經(jīng)濟作為杭州的支柱產(chǎn)業(yè)，其重點在于做大做強電子商務(wù)、智能安防、互聯(lián)網(wǎng)金融、高端制造等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，數(shù)字農(nóng)機產(chǎn)業(yè)相比較而言吸引力較低，導致從事農(nóng)業(yè)機械化方面的“數(shù)字人才”較少。要想促進數(shù)字農(nóng)機發(fā)展，政府就必須重視人才的引進，提高數(shù)字農(nóng)機行業(yè)吸引力。

4.數(shù)據(jù)整合程度不夠。與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息例如土壤、氣候、基礎(chǔ)設(shè)施等均由不同部門獨立統(tǒng)計，各部門之間沒有能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息整合聯(lián)動，更好提升數(shù)據(jù)價值。此外，鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級的農(nóng)機站數(shù)據(jù)及相關(guān)分析報告也是長期“內(nèi)部掌握”，未能與同級農(nóng)機站進行很好的資源共享，共同對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題進行深入分析。

四、發(fā)展對策與思路

農(nóng)業(yè)機械的數(shù)字化發(fā)展必定是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的大趨勢，為了解決上述存在的問題以及進一步促進數(shù)字農(nóng)機的發(fā)展，提出了具體的發(fā)展對策與思路。

1.強化數(shù)字農(nóng)機頂層設(shè)計。全面貫徹落實《浙江省數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實施方案》和《杭州市數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實施方案》文件精神，加快推進蕭山區(qū)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)。把發(fā)展數(shù)字農(nóng)機產(chǎn)業(yè)作為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，強化整體規(guī)劃和頂層設(shè)計，完善體系架構(gòu)和總體框架。突出政府引導和市場需求導向，以需求促建設(shè)，以建設(shè)促應用，以應用促創(chuàng)新，推動數(shù)字農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.組建高業(yè)務(wù)素質(zhì)的數(shù)字農(nóng)機技術(shù)推廣服務(wù)隊伍。組建高業(yè)務(wù)素質(zhì)的數(shù)字農(nóng)機推廣服務(wù)隊伍對于數(shù)字農(nóng)機發(fā)展至關(guān)重要。要加大專業(yè)技術(shù)人員對數(shù)字農(nóng)機的宣傳推廣，尤其是鄉(xiāng)、村級別，讓農(nóng)民清楚數(shù)字農(nóng)機相對于傳統(tǒng)農(nóng)機的巨大優(yōu)勢，了解數(shù)字農(nóng)機補貼政策，消除農(nóng)民疑慮。對于購買數(shù)字農(nóng)機的農(nóng)民要提供完善的配套服務(wù)，例如定時對購買者進行培訓，以便于更好使用數(shù)字農(nóng)機；其次可以對數(shù)字農(nóng)機作業(yè)出現(xiàn)的故障提供及時的無償維護。

3.加強數(shù)字農(nóng)機技術(shù)人才培養(yǎng)。加強數(shù)字農(nóng)機的復合型人才培養(yǎng)，強化浙江大學等高等院校與涉農(nóng)企業(yè)的校企合作，鼓勵在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能監(jiān)測、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域有所作為的高素質(zhì)人才投身數(shù)字農(nóng)機事業(yè)中，鼓勵創(chuàng)建現(xiàn)代化涉農(nóng)企業(yè)、投資創(chuàng)辦數(shù)字農(nóng)機服務(wù)組織、農(nóng)產(chǎn)品電商企業(yè)。

4.建立集體農(nóng)業(yè)，提高數(shù)字農(nóng)機使用率。小型農(nóng)場和農(nóng)民個體數(shù)字農(nóng)機使用率不高的根本原因在于相對于他們而言數(shù)字農(nóng)機性價比不高。為解決此問題，可以在同一區(qū)域建立同一農(nóng)產(chǎn)品的集體農(nóng)業(yè)，增強與大型農(nóng)場的競爭力，在此基礎(chǔ)上使用數(shù)字農(nóng)機可以顯著體現(xiàn)其更高效的勞動生產(chǎn)力。

5.開拓市場，市場是數(shù)字農(nóng)機發(fā)展的根本。市場是數(shù)字農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本動力。要加強研發(fā)能力和多樣化供給能力，提升服務(wù)質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大競爭優(yōu)勢，滿足社會多樣化的需求，積極開拓國內(nèi)和國外新興市場。強化以需求促創(chuàng)新，以創(chuàng)新促發(fā)展的理念。

數(shù)字農(nóng)機應用的普及能極大解放農(nóng)村勞動生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，對于促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。