強(qiáng)化物質(zhì)裝備支撐加快高端智能農(nóng)機(jī)裝備自主化

文丨本刊記者 楊平

機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，也是衡量一個國家農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，我國小麥、水稻、玉米三大糧食作物耕種收綜合機(jī)械化率均已超過80%，基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已從主要依靠人力畜力轉(zhuǎn)向主要依靠機(jī)械動力的新階段，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展也進(jìn)入了新時期。農(nóng)機(jī)制造水平穩(wěn)步提升，農(nóng)機(jī)裝備總量持續(xù)增長，農(nóng)機(jī)作業(yè)水平快速提高。機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收、機(jī)械植保和機(jī)電灌溉作業(yè)面積合計(jì)超過63億畝，農(nóng)機(jī)化服務(wù)總收入5400億元。

智能農(nóng)機(jī)裝備是集復(fù)雜農(nóng)業(yè)機(jī)械、智能感知、智能決策、智能控制、大數(shù)據(jù)、云平臺物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備。通過對傳感器收集的各種信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算、傳導(dǎo)、傳遞，進(jìn)而在動態(tài)作業(yè)環(huán)境下發(fā)出適宜指令驅(qū)動農(nóng)業(yè)機(jī)械來完成正確的動作，實(shí)現(xiàn)工作效率化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、人機(jī)交互人性化、操作傻瓜化、自主、高效、安全、可靠地完成農(nóng)業(yè)作業(yè)任務(wù)，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

智能農(nóng)機(jī)代表著農(nóng)業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力，是提高生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國際農(nóng)業(yè)及裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)競爭的焦點(diǎn)。只有實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動，加快推動智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，保障糧食安全、食品安全和生態(tài)安全意義重大。

立足“智能、高效、環(huán)保”，瞄準(zhǔn)“關(guān)鍵核心技術(shù)自主化、主導(dǎo)裝備產(chǎn)品智能化、薄弱環(huán)節(jié)機(jī)械化”的目標(biāo)，進(jìn)行智能裝備、精益制造、精細(xì)作業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈與基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵攻關(guān)、裝備研制與示范應(yīng)用創(chuàng)新鏈相結(jié)合的一體化科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是中國農(nóng)機(jī)必走之路。

我國農(nóng)機(jī)領(lǐng)域在“黃金十年”間，研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系逐步建立，產(chǎn)品技術(shù)和制造水平不斷提高，技術(shù)創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品基本滿足了國內(nèi)市場需求。但產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，行業(yè)長期存在的應(yīng)用基礎(chǔ)研究薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)存在卡脖子技術(shù)瓶頸、核心部件和高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾以及產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新協(xié)同能力不強(qiáng)等問題凸顯。立足“智能、高效、環(huán)?！保闇?zhǔn)“關(guān)鍵核心技術(shù)自主化、主導(dǎo)裝備產(chǎn)品智能化、薄弱環(huán)節(jié)機(jī)械化”的目標(biāo)，進(jìn)行智能裝備、精益制造、精細(xì)作業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈與基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵攻關(guān)、裝備研制與示范應(yīng)用創(chuàng)新鏈相結(jié)合的一體化科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是中國農(nóng)機(jī)必走之路。

因此,“十三五”期間，科技部圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對高端技術(shù)和市場重大產(chǎn)品的緊迫需求，全面推進(jìn)了農(nóng)機(jī)裝備關(guān)鍵核心技術(shù)和重大裝備創(chuàng)新，在農(nóng)機(jī)作業(yè)信息感知與精細(xì)生產(chǎn)管控技術(shù)、農(nóng)機(jī)裝備智能化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)、農(nóng)機(jī)智能作業(yè)管理技術(shù)，以及智能農(nóng)業(yè)動力、糧食與經(jīng)濟(jì)作物高效智能收獲技術(shù)裝備、高效精準(zhǔn)環(huán)保多功能農(nóng)田作業(yè)裝備、設(shè)施智能化精細(xì)生產(chǎn)技術(shù)裝備、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后智能化干制與精細(xì)選別技術(shù)裝備、畜禽與水產(chǎn)品智能化產(chǎn)地處理技術(shù)裝備、丘陵山區(qū)及水田機(jī)械化作業(yè)技術(shù)裝備等11個方向開啟重點(diǎn)研發(fā)，促進(jìn)了我國農(nóng)機(jī)裝備科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動我國成為世界農(nóng)機(jī)裝備制造大國，支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入機(jī)械化為主導(dǎo)的新階段，為保障國家糧食、促進(jìn)鄉(xiāng)村振興做出重要貢獻(xiàn)。

丘陵山地拖拉機(jī)

2018年12月，國務(wù)院印發(fā)的《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，瞄準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化需求，加快推進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新，研發(fā)適合國情、農(nóng)民需要、先進(jìn)適用的各類農(nóng)機(jī)，既要發(fā)展適應(yīng)多種形式適度規(guī)模經(jīng)營的大中型農(nóng)機(jī)，也要發(fā)展適應(yīng)小農(nóng)生產(chǎn)、丘陵山區(qū)作業(yè)的小型農(nóng)機(jī)以及適應(yīng)特色作物生產(chǎn)、特產(chǎn)養(yǎng)殖需要的高效專用農(nóng)機(jī)。

我國丘陵山區(qū)縣級行政區(qū)占全國的2/3，耕地面積約占全國耕地總面積的63.2%。山地丘陵地形，使農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展面臨種種難題。

丘陵山地拖拉機(jī)作為丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要動力來源，它的功能、質(zhì)量、價格直接影響到丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)民生活質(zhì)量。因此，研發(fā)高效輕便、坡地適應(yīng)性高、機(jī)動靈活、滿足多樣農(nóng)業(yè)作業(yè)需求的丘陵山地拖拉機(jī)，提升我國丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)水平、縮小與國外主流產(chǎn)品差距、支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重大意義?！笆濉逼陂g農(nóng)機(jī)科研院所、高校及相關(guān)企業(yè)的針對性研發(fā)使得丘陵山地農(nóng)業(yè)裝備取得創(chuàng)新性進(jìn)展。

四川川龍拖拉機(jī)制造有限公司聯(lián)合吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)等單位成功申報國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能農(nóng)機(jī)裝備重點(diǎn)專項(xiàng)“丘陵山地拖拉機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與整機(jī)開發(fā)”項(xiàng)目。破解目前丘陵山地拖拉機(jī)整機(jī)傳動與驅(qū)動效率低、動力不足、大坡地作業(yè)適應(yīng)性差、智能化水平低、不能滿足機(jī)組作業(yè)多樣性需求等瓶頸技術(shù)問題。為解決動力傳遞與驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)載波動大帶來的動力失配、燃油經(jīng)濟(jì)性差、排放高等問題，研究動力傳遞與驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配與控制方法；針對丘陵山地拖拉機(jī)高扭矩儲備、高效、輕便等特殊性能要求，開發(fā)丘陵山地拖拉機(jī)專用柴油機(jī)；為滿足丘陵山地拖拉機(jī)作業(yè)效率高、作業(yè)多樣性需求，研發(fā)高效多點(diǎn)動力輸出傳動箱；針對丘陵山地拖拉機(jī)在坡地作業(yè)的整機(jī)穩(wěn)定性、通過性等高作業(yè)要求，研制具有車身姿態(tài)自動調(diào)整功能的前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋以及履帶行走機(jī)構(gòu)；針對丘陵坡地地形復(fù)雜、耕作阻力波動大、農(nóng)業(yè)作業(yè)多樣等問題，研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的坡地自適應(yīng)電控液壓懸掛系統(tǒng)；為了提高丘陵山地拖拉機(jī)智能化水平，研究丘陵山地拖拉機(jī)智能操控、遠(yuǎn)程故障診斷、自主作業(yè)技術(shù)，開發(fā)整機(jī)集成控制系統(tǒng)。通過丘陵山地拖拉機(jī)整機(jī)集成和智能化制造，創(chuàng)制3種新型丘陵山地拖拉機(jī)，解決丘陵山區(qū)農(nóng)用動力瓶頸問題。

基于北斗的農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)系統(tǒng)

信息技術(shù)進(jìn)一步提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能感知水平。農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，未來我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求農(nóng)機(jī)裝備向更加智能化的方向發(fā)展。

基于北斗的農(nóng)機(jī)定位與導(dǎo)航技術(shù)

基于北斗的農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)導(dǎo)航定位、導(dǎo)航控制和自動駕駛作業(yè)等功能，具有作業(yè)效率高、不受時間和天氣影響等特點(diǎn)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐，是智能農(nóng)機(jī)裝備的重要關(guān)鍵技術(shù)。歐美等國家和地區(qū)的應(yīng)用結(jié)果表明，采用農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)技術(shù)能顯著提高勞動生產(chǎn)率、資源利用率和土地產(chǎn)出率，降低作業(yè)成本。雷沃重工股份有限公司和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)于2004年在我國率先開展了基于北斗的農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)技術(shù)的系統(tǒng)研究，突破了導(dǎo)航定位、路徑跟蹤、電液轉(zhuǎn)向、線控?fù)Q檔、線控油門、機(jī)具操控、自動避障、主從導(dǎo)航、車載終端和系統(tǒng)集成10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了導(dǎo)航定位、導(dǎo)航控制和自動駕駛作業(yè)三大創(chuàng)新成果，打破了國外企業(yè)對我國農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的壟斷。

該技術(shù)成果已成功應(yīng)用于拖拉機(jī)、播種機(jī)、插秧機(jī)、噴霧機(jī)和收獲機(jī)，在旱地和水田的糧食作物(水稻、玉米、小麥)和經(jīng)濟(jì)作物(棉花、西紅柿、辣椒)的耕整、起壟、種植(播種和插秧)、植保和收獲等環(huán)節(jié)中應(yīng)用，旱地導(dǎo)航精度達(dá)到±2.5cm，水田導(dǎo)航精度達(dá)到±5cm，增產(chǎn)增收3%～5.3%。其成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

目前，該技術(shù)成果已批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)作業(yè)裝備前裝和后裝、電控液壓轉(zhuǎn)向和電動方向盤轉(zhuǎn)向以及單/雙天線導(dǎo)航，并形成系列產(chǎn)品，已在廣東、山東、新疆、黑龍江、陜西、河南和湖北等7省進(jìn)行了推廣應(yīng)用，近三年累計(jì)裝機(jī)近2000臺套，推廣面積397.5萬畝，節(jié)本增收4.93億元。該技術(shù)的應(yīng)用，顯著提高了勞動生產(chǎn)率，大幅降低了勞動強(qiáng)度，打破了國外技術(shù)壟斷，促進(jìn)了我國智能農(nóng)機(jī)裝備相關(guān)技術(shù)水平的提升，提升了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航及自動作業(yè)技術(shù)的自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)化能力。