自動化技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用探討

王婧怡 鄭立民 王茜

摘 要 在科學技術的推動下，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設進程不斷加快。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，自動化控制技術的應用有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，并減輕了農(nóng)民的勞動強度，促進了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益的快速增長。分析了在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引入自動化技術的重要性和必要性，從農(nóng)業(yè)機械、無土栽培、節(jié)水灌溉和溫室大棚等方面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動化控制技術的應用情況進行了分析，并探討了利用新型科學技術對農(nóng)業(yè)機械進行創(chuàng)新、提高農(nóng)民對新型農(nóng)業(yè)機械的熟悉程度、完善自動化技術的基礎設施等發(fā)展策略。

關鍵詞 農(nóng)業(yè)生產(chǎn);自動化技術;農(nóng)業(yè)機械

中圖分類號：S24 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.08.054

農(nóng)業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其重要性不言而喻。農(nóng)業(yè)要緊跟我國社會經(jīng)濟化、現(xiàn)代化的步伐，推進現(xiàn)代化發(fā)展。隨著我國科學技術的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)也逐漸與自動化技術相融合，推進了我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化建設。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要利用自動化技術對農(nóng)業(yè)進行自動化管理，既大幅提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，又減輕了農(nóng)民的工作負擔和耕作強度，促進了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展。根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況結合相關的理論依據(jù)對農(nóng)業(yè)進行分類化、系統(tǒng)化的精準管理，并利用數(shù)據(jù)信息對農(nóng)業(yè)技術和管理進行優(yōu)化改革。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程中，相關部門的技術人員要以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢為根本依據(jù)，結合現(xiàn)代化的處理技術和自動化應用對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率進行進一步提升。隨著自動化技術日益趨于完善，其在農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮的作用也逐步擴大，促進高效率、低錯誤、集成度高、系統(tǒng)化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的形成和發(fā)展。

1 引入自動化技術的重要性和必要性

社會高速發(fā)展之下，人們對糧食的產(chǎn)量和質量的要求也逐漸提高。目前傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的糧食已經(jīng)難以滿足人們的需求，因此對生產(chǎn)技術進行改革創(chuàng)新迫在眉睫。跨國經(jīng)濟的不斷深入和發(fā)展，使我國有更多的機會接觸國外的先進技術，在一定程度上有利于我國技術和科技水平的提高。但目前我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平同發(fā)達國家相比仍舊有一定差距，為了更好地提升我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術水平，縮小同發(fā)達國家間的差距，可在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運用自動化控制技術，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、機械化和自動化。當代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標志就是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的自動化，具有時代意義。

2 主要的農(nóng)業(yè)自動化技術

2.1 機器視覺技術

想要實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)領域的現(xiàn)代化發(fā)展，促進農(nóng)業(yè)的自動化生產(chǎn)和高效生產(chǎn)，首先要對作業(yè)目標進行精準定位，保證目標對象的精準度。目前為止，西方發(fā)達國家已經(jīng)將機器視覺技術普遍應用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用視覺技術對農(nóng)作物的生長情況、病蟲害情況、外部環(huán)境因素等進行分析。利用機器視覺技術所確定的目標對象涉及面極廣，不僅僅限于農(nóng)作物的表面情況和種類判斷，還包括了農(nóng)作物周邊環(huán)境，如土壤的覆蓋情況等。想要充分了解農(nóng)作物的生產(chǎn)情況，就必須利用機器視覺技術對農(nóng)作物進行細致的觀察描述，搜集足夠的資料。因為機器視覺技術不僅僅能夠對農(nóng)作物的外觀、外形進行模擬描述，更能夠對細節(jié)處的紋理、明暗情況進行分析檢索，獲取大量細致有效的信息，幫助工作人員充分了解并認識農(nóng)作物的生長全程，以便于后期的管理和判斷。目前，機器視覺技術已經(jīng)在農(nóng)業(yè)自動化進程中得到了普及和利用，例如，技術人員利用機器視覺技術對農(nóng)作物的果實和葉片的生長情況進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)缺水情況就可以下達灌溉命令，促進農(nóng)作物的良好生長;機器視覺技術還可以在動物、家禽領域進行利用，例如，利用該技術對雞蛋的存活率、性別進行判斷。機器視覺技術還能夠與人工智能結合進行使用，利用該技術輔助機器人區(qū)別農(nóng)作物的幼苗和雜草，提高機器人進行除草、種植等工作的效率。

2.2 專家系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)中，農(nóng)民想要正確區(qū)分農(nóng)作物的種類主要依靠農(nóng)作物的葉片、生長習性、分布情況等細節(jié)進行判斷，不僅對農(nóng)民的種植經(jīng)驗和眼力有著較高的要求，更是需要耗費農(nóng)民大量的時間和精力，同時正確率也難以得到充分的保證。但現(xiàn)階段，可以利用圖像掃描、對比，進行農(nóng)作物種類的分析和對比，利用專家系統(tǒng)對其進行判斷。專家系統(tǒng)是一種利用計算機和軟件系統(tǒng)編寫而成的新型的知識識別軟件，專家在其中錄入專業(yè)的農(nóng)作物判斷和培育的專業(yè)知識，以便于農(nóng)民進行學習、應用。簡而言之，利用專家系統(tǒng)中所儲存的知識庫和專業(yè)知識對農(nóng)作物進行判斷和培育，能夠及時解決大多數(shù)問題，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)專業(yè)知識的推廣和宣傳。專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用給人們農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活帶來了巨大的便利。

2.3 數(shù)據(jù)融合技術

數(shù)據(jù)融合技術最早萌芽于20世紀80年代，其作為一種多傳感器信息融合技術，主要用于跨領域的數(shù)據(jù)融合和處理，并對數(shù)據(jù)進行綜合性的處理分析，生成新的有用的信息，這類信息的獲取往往不能夠僅依靠單一的傳感器，而是需要多方面、多層次的數(shù)據(jù)的支持。隨著時代的不斷進步和發(fā)展，數(shù)據(jù)融合技術逐漸從軍事領域的應用向外進行擴張，已經(jīng)成為多個領域常用的技術之一。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合技術在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術上的廣泛應用，需要我國專業(yè)的技術人員向發(fā)達國家學習相關先進技術，并結合我國的國情進行創(chuàng)新改進，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域中數(shù)據(jù)融合技術的適宜應用。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的集成化主要依賴于專家系統(tǒng)的廣泛運用和計算機信息化技術的信息運輸，但想要進一步提高農(nóng)業(yè)技術的精準度，就需要利用數(shù)據(jù)融合技術進行更為深入的研究和理解。利用數(shù)據(jù)融合技術可以對影響農(nóng)作物生產(chǎn)的多重因素，如水資源、溫度情況、土壤情況等因素進行評估，給予主控人員更為精準、高效的數(shù)據(jù)基礎和更為簡潔易懂的算式算法，使得主控人員能夠做出更為準確的判斷，以此推進我國農(nóng)業(yè)自動化進程。

3 自動化技術在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用

3.1 在農(nóng)業(yè)機械領域中的應用

現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機械已經(jīng)成為自動化技術的主要應用載體。目前雖然谷物脫粒機﹑割麥機、灌溉設備等傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依然占據(jù)著較大的應用比重，但由于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模進一步擴大，因而對生產(chǎn)效率提出了更高的要求。因此，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)要求，唯有利用自動化技術對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用的機械進行優(yōu)化改革，例如，傳統(tǒng)的收割機只能夠機械地對農(nóng)作物進行收割，需要農(nóng)民后期再進行處理，而將收割機與計算機結合，利用計算機對收割機進行控制管理，就能夠實現(xiàn)一體化的收割、處理、脫粒等，使得農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和處理效率都得到了大幅提高，減輕了農(nóng)民的工作壓力和負擔。其中，自動化控制技術在農(nóng)業(yè)機械中應用的主要原理是在機械控制系統(tǒng)中應用視覺技術，能夠對采集目標進行準確定位，然后由控制中心發(fā)出控制指令，利用機械手進行現(xiàn)場的自動化收割，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[1]。

3.2 在無土栽培中的應用

作為近年來新興的農(nóng)業(yè)技術之一，無土栽培和培育工作主要是利用營養(yǎng)液對農(nóng)作物進行培育，使得農(nóng)作物能夠脫離土壤因素的制約，使得農(nóng)作物的生長環(huán)境更為優(yōu)越，提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率的同時進一步對其果實的質量和口感進行提升，滿足了人們日益增長的需求。無土栽培工作可以利用計算機技術等現(xiàn)代高科技技術對農(nóng)作物的生長情況進行全面實時的檢測，根據(jù)農(nóng)作物生長情況的變化對培養(yǎng)植株的培養(yǎng)液進行改進，選取最佳的營養(yǎng)成分配比[2]。

3.3 在節(jié)水灌溉中的應用

水資源的合理利用是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關鍵。由于我國地下水資源分配不均勻和降水量不均衡，對農(nóng)業(yè)所用的水資源進行高效利用和控制是促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重點。隨著技術的高速發(fā)展，我國在農(nóng)業(yè)用水中引入了節(jié)水灌溉設備，將水資源最大化地利用起來，實現(xiàn)了水資源的節(jié)約利用。目前為止，節(jié)水灌溉的自動化技術的利用主要是通過計算機和相關設備對土壤中的含水量進行測量，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至總控人員，總控人員根據(jù)實際情況結合相關理論依據(jù)進行含水量的調節(jié)，利用灌溉系統(tǒng)進行澆水，土壤中含水量的數(shù)據(jù)一旦達到標準就利用自動化設備對灌溉設備下達停止工作的指令，遠程對灌溉進行控制，保證水資源能夠最大化地得到利用。在節(jié)水灌溉設備上利用自動化技術不僅僅能夠提高水資源的利用率，達到資源節(jié)約的效果，更能夠提高農(nóng)作物的營養(yǎng)含量，產(chǎn)出高質量的綠色農(nóng)作物產(chǎn)品[3]。

3.4 在溫室大棚中的應用

利用溫室大棚對農(nóng)作物進行培育可以提高農(nóng)作物的光合作用效率，在保證農(nóng)作物質量的基礎上縮短農(nóng)作物生長所需要的時間，大幅提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。在進行溫室大棚的環(huán)境調控時，主要針對節(jié)能供水、照明系統(tǒng)、溫度控制3個方面進行控制，可以利用自動化控制設備對大棚中的含水量、溫度情況、空氣中二氧化碳的濃度和照明情況等數(shù)據(jù)進行搜集分析，并及時對數(shù)據(jù)進行調整，保證農(nóng)作物能夠在溫室大棚中正常生長，并將相關數(shù)據(jù)作為理論依據(jù)記入檔案，以便于后期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進行參考。

4 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展策略

4.1 利用新型科學技術對農(nóng)業(yè)機械進行創(chuàng)新

科學技術是第一生產(chǎn)力，有利于促進農(nóng)業(yè)機械設備的改造和升級。要加快農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展的步伐，就需要加強對機械設備的技術創(chuàng)新。政府部門的相關管理人員可以創(chuàng)立、運營相關平臺，并吸引專業(yè)技術人員在平臺上進行交流，共同實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的優(yōu)化創(chuàng)新。同時政府部門要與相關高校聯(lián)合共同開設農(nóng)業(yè)機械創(chuàng)新專業(yè)，為農(nóng)業(yè)機械設備的設計和創(chuàng)新培養(yǎng)專業(yè)化的人才，并讓專業(yè)人員進行實地考察，到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場了解農(nóng)業(yè)的地理情況、生產(chǎn)流程，在理論依據(jù)的基礎上結合當?shù)氐膶嶋H情況對農(nóng)業(yè)機械設備進行改造，加快開發(fā)中小型、復合型、規(guī)格多元化、生產(chǎn)效率高的農(nóng)業(yè)機械設備，以此推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化和現(xiàn)代化進程[4]。

4.2 提高農(nóng)民對新型農(nóng)業(yè)機械的熟悉程度

推進農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、自動化發(fā)展不僅要在農(nóng)業(yè)設備上進行改進，也要提升農(nóng)業(yè)機械設備的使用者的素質和綜合能力。目前，我國農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民的普遍文化水平較低，對于新型的農(nóng)業(yè)機械設備的應用不能夠熟練掌握，導致農(nóng)業(yè)設備雖然得到了改進但其作用卻沒有得到充分的發(fā)揮。由此可見，技術人員在指導農(nóng)民使用新型農(nóng)業(yè)機械設備時應注意基礎知識的普及和宣傳，反復強調機械設備的使用注意事項和運行原理，提高農(nóng)民對新型農(nóng)業(yè)機械的熟悉程度，以加快新型農(nóng)業(yè)機械在農(nóng)村地區(qū)的普及和應用。

4.3 完善自動化技術的基礎設施

完善系統(tǒng)的自動化基礎設施能夠保證自動化技術在農(nóng)業(yè)領域的推廣應用。因此，政府部門應當重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化基礎設施的建設完善，唯有完善的基礎設施才能夠保證農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展。加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化基礎設施建設是一項打根基、利戰(zhàn)略、擴內需和保發(fā)展的重要舉措，這就需要政府有關部門加大資金投入，抓住發(fā)展機會，積極購置一批先進的農(nóng)業(yè)機械設備和自動化控制技術，進而擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化的推廣規(guī)模。在建設基礎設施的過程中，政府部門不僅要投入大量資金，從政策和經(jīng)濟上支持基礎設施的建設完善，還要在各個區(qū)域安排農(nóng)業(yè)自動化設備檢修、維護站點，保證農(nóng)業(yè)自動化設備出現(xiàn)故障時能夠及時得到幫助，排除相關問題和安全使用

隱患[5]。

5 結語

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展狀況對我國國民經(jīng)濟的安全高速發(fā)展具有重要作用，想要促進我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、自動化發(fā)展，不僅需要政府部門和相關企業(yè)的管理人員提高對農(nóng)業(yè)自動化發(fā)展的重視程度，更需要社會各屆聚焦于農(nóng)業(yè)的自動化發(fā)展，共同推動農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，促進自動化技術在農(nóng)業(yè)領域的廣泛應用。

參考文獻：

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（責任編輯：劉寧寧）