農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化的研究

謝召舉

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

作為世界上最大的農(nóng)產(chǎn)品出口國(guó)之一，農(nóng)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中始終占據(jù)著舉足輕重的地位?！吨袊?guó)制造2025》明確提出了未來(lái)要發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)，并對(duì)其發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了指導(dǎo)。該文件的發(fā)布，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展指明了方向。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者也對(duì)農(nóng)產(chǎn)的質(zhì)量和品質(zhì)等方面提出了更高的要求。為此，適時(shí)利用新式的技術(shù)設(shè)備和手段提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，達(dá)到降低成本的目的，成為許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和相關(guān)專家、學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，研究農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化和智能化具有積極的社會(huì)意義。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化概述

從機(jī)械自動(dòng)化的程度來(lái)看，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化主要可以分為以下三個(gè)主要的發(fā)展階段。

在發(fā)展初期，該技術(shù)只能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)部分機(jī)械個(gè)別功能的自動(dòng)化，并且其應(yīng)用要求較高，難以在社會(huì)層面得到廣泛的應(yīng)用。主要是通過(guò)對(duì)內(nèi)部功能的改善，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的操作性能，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、減少人力成本投入的目的[1]。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行不斷更新之后，出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人自動(dòng)化。該機(jī)械因其靈活性較強(qiáng)、使用的限制性條件較少，能夠被投入大部分農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中。即使是在一些危險(xiǎn)系數(shù)較大，或者一些復(fù)雜性的工作環(huán)境中，其也能夠發(fā)揮自身的作用。

當(dāng)前階段，投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的智能化裝置主要是農(nóng)業(yè)自動(dòng)機(jī)器人。從其概念來(lái)看，該技術(shù)充分融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、遙感技術(shù)等多種現(xiàn)代化的技術(shù)。將這種智能化的裝置投放到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的提升發(fā)揮了重要的作用；還能夠在一定程度上避免人為觀因素對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生影響，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)由于工業(yè)化起步較晚，相較于西方國(guó)家，在一些生產(chǎn)技術(shù)和手段方面還有著明顯的差距。這不僅制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)和其他國(guó)家之間的差距也越來(lái)越大。

為此，我國(guó)開(kāi)始積極鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化的發(fā)展。根據(jù)對(duì)相關(guān)的調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，快速發(fā)展的智能化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)等，不僅提高了我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，同時(shí)也為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了一定的思路[2]。

在國(guó)家層面的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化與智能化發(fā)展的過(guò)程中，也積累了一系列豐富的經(jīng)驗(yàn)，如山東壽光的蔬菜大棚。從山東省的氣候特點(diǎn)來(lái)看，其晝夜溫差大、光照強(qiáng)，能夠有效滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)的各項(xiàng)需求。但是，冬季時(shí)受外界溫度的影響，農(nóng)作物很容易出現(xiàn)凍害的現(xiàn)象。為此，將蔬菜大棚和自動(dòng)化的裝置有效結(jié)合，便可以有效避免上述問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，利用自動(dòng)化的采摘裝置，減少了不必要的人力成本投入。

現(xiàn)階段，我國(guó)在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中還積極吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的相關(guān)要求，不斷加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展制定更為完善、科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的提升[3]。

3 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

任何事物都存在著兩個(gè)方面，即都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，獲得農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化成就的同時(shí)，也需要看到其在發(fā)展過(guò)程中存在的一些限制性的因素和其他弊端。主要內(nèi)容如下。

1）在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的發(fā)展方面。在人們?nèi)粘Ｐ枨蟛粩嘣黾雍臀覈?guó)技術(shù)水平得到有效提升的背景下，雖然我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械制造行業(yè)得到了快速的發(fā)展，并且取得了較為突出的成就。但是和西方國(guó)家相比，還存在較為明顯的差距，如我國(guó)的核心技術(shù)掌握力度不足、創(chuàng)新能力還有待提高。在現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造研發(fā)的過(guò)程中，過(guò)度地依靠國(guó)外的技術(shù)力量，或者是對(duì)其裝備加以改進(jìn)，并未從根本上進(jìn)行自我研究。另外，由于技術(shù)掌握不足，在進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的資金，機(jī)械裝置投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中也會(huì)產(chǎn)生巨額的成本[4]。

2）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的服務(wù)方面。根據(jù)對(duì)其他國(guó)家的研究調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，其已經(jīng)形成了完善的農(nóng)業(yè)市場(chǎng)推廣服務(wù)體系，農(nóng)業(yè)種植者和生產(chǎn)者能夠根據(jù)市場(chǎng)的需求有效調(diào)整自己的生產(chǎn)活動(dòng)，一定程度上避免了農(nóng)產(chǎn)品滯銷現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)種植者經(jīng)濟(jì)效益的提升發(fā)揮了重要的作用；而我國(guó)的農(nóng)業(yè)市場(chǎng)推廣服務(wù)體系還有待完善[5]。

3）技術(shù)方面的推廣力度不夠。許多農(nóng)業(yè)種植者并未充分認(rèn)識(shí)到機(jī)械自動(dòng)化裝置的優(yōu)勢(shì)，在種植和生產(chǎn)的活動(dòng)中，仍采取傳統(tǒng)小農(nóng)生產(chǎn)的方式，限制了農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。后期的農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)體系和保障體系方面建設(shè)得也不夠完善，大部分農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)機(jī)械出現(xiàn)了問(wèn)題之后，因無(wú)人維修，只能被迫地將其擱置[6-7]。

4）政府的補(bǔ)貼政策有待加強(qiáng)。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)化水平較高，因此其價(jià)格也相對(duì)較為高昂。在一些農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平較低的地區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民難以有余量資金購(gòu)買農(nóng)業(yè)機(jī)械，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械難以在農(nóng)村地區(qū)得到大范圍的推廣普及。

4 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化的未來(lái)方向

經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化的研發(fā)工作已經(jīng)取得了一定的成就，將這些生產(chǎn)裝置投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)后，能有效提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化的水平，如玉米自動(dòng)收割機(jī)與脫粒烘干的一體化裝置。該裝置的應(yīng)用，能夠有效監(jiān)測(cè)大棚中的溫度、濕度、肥料等，并且能夠根據(jù)玉米的生長(zhǎng)需求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)階段，我國(guó)許多農(nóng)業(yè)自動(dòng)化裝置中都充分融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、GPS 技術(shù)等新興的高端技術(shù)，未來(lái)的發(fā)展呈現(xiàn)出一片良好的態(tài)勢(shì)[8]。

4.1 升級(jí)改造原有農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化與智能化

近年來(lái)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化不斷發(fā)展的過(guò)程中，在半自動(dòng)化裝備的研發(fā)方面已經(jīng)取得了一定的成效，并且積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。為此，相關(guān)技術(shù)人員需要不斷加大技術(shù)研發(fā)力度，將半自動(dòng)化裝置作為研發(fā)的重點(diǎn)，在研究的過(guò)程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)錯(cuò)誤，從而為全自動(dòng)化裝置的研究和應(yīng)用提供可參考的經(jīng)驗(yàn)。另外，還需要對(duì)這些裝備進(jìn)行不斷改進(jìn)，從人們的日常需求和國(guó)家未來(lái)發(fā)展規(guī)劃的角度出發(fā)，使研發(fā)出來(lái)的半自動(dòng)化裝置能夠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中得到廣泛的應(yīng)用，并保障其積極作用的有效發(fā)揮[9-10]。

4.2 加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)所需傳感器及控制系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的過(guò)程中，需要借助傳感器和控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。為此，在今后的工作中，相關(guān)研發(fā)人員需要提高對(duì)傳感器和控制系統(tǒng)研發(fā)的重視度。

根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前階段的農(nóng)業(yè)種植活動(dòng)中所利用的各項(xiàng)裝置對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的傷害較大，并且在種植、采摘、后期的加工活動(dòng)中都會(huì)對(duì)其品質(zhì)產(chǎn)生或多或少的影響，有礙農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益的提升。因此，在后期的研發(fā)過(guò)程中，需要著重考慮自然環(huán)境對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響，改進(jìn)技術(shù)和相關(guān)裝備，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠?qū)r(nóng)作物周圍生長(zhǎng)的環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，從而降低自然環(huán)境對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。在此基礎(chǔ)之上，農(nóng)業(yè)的種植者能夠根據(jù)裝置所反映的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行有效的改善，為其創(chuàng)造一個(gè)良好的外部環(huán)境[11-12]。

4.3 提高環(huán)境適應(yīng)能力與耐久性

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的特點(diǎn)來(lái)看，其多是被暴露在外界的自然環(huán)境之中，并且一些暴雨、大雪等天氣會(huì)對(duì)裝置的正常使用和后期的維護(hù)產(chǎn)生一定的影響。為此，在進(jìn)行裝置的研發(fā)過(guò)程中，技術(shù)人員需要著重考慮外界自然環(huán)境的影響，并不斷提高裝備的耐久性和環(huán)境的適應(yīng)能力，為農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

5 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)看，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。技術(shù)的推廣能夠有效改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式中所存在的各種弊端，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。同時(shí)，自動(dòng)化與智能化機(jī)械的使用，也有效避免了不必要的人力成本，能更好地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，而且自動(dòng)化裝置的研發(fā)還能夠?yàn)槠渌袠I(yè)的發(fā)展提供一定的參考經(jīng)驗(yàn)。因此，在今后的工作中，相關(guān)技術(shù)研發(fā)人員需要根據(jù)我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，加大對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的研發(fā)力度，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展質(zhì)量。