人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中的應用

代 潔 ，王 京

（南陽職業(yè)學院，河南 南陽 474550）

將人工智能技術應用到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械，可以降低人力投入，減少生產(chǎn)成本。一方面，人工智能技術能夠推進農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)代化發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，使農(nóng)業(yè)資源得到充分的發(fā)揮，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標準化和科學化得到保障。例如耕種、病蟲害防治、收割等方面，農(nóng)業(yè)機械智能技術可以代替人工操作，還可以進行收集和分析環(huán)境資料等任務。另一方面，農(nóng)業(yè)機械智能技術可以根據(jù)具體的生產(chǎn)任務，靈活地進行相應的調整，能適合多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時，還能將人工勞動強度降到最低，提高經(jīng)濟效益。因此，人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中起到十分重要的作用。

1 人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中的意義

1.1 人工智能技術是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要

目前，我國農(nóng)業(yè)機械所需的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素如耕地、水、勞動力等正在逐步下降，對農(nóng)業(yè)技術的需求則呈現(xiàn)出剛性的增長趨勢[1]。由于我國農(nóng)業(yè)機械的內外環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，這就使傳統(tǒng)的發(fā)展方式很難與之相適應。而在現(xiàn)代化過程中，由于自然因素和外部因素的引入，農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代信息化既是一個“慢變量”，也是一個“關鍵變量”。要想發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械，就必須提高計算機人工智能技術，提高資源利用率，走信息化、現(xiàn)代化以及智能化的可持續(xù)發(fā)展道路。

1.2 人工智能技術推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展

計算機人工智能技術的全面推進，使得農(nóng)村經(jīng)濟得到了快速發(fā)展[2]。通過引入先進計算機人工智能技術，可以促進農(nóng)村機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為農(nóng)民耕作提供更好的服務，提高農(nóng)民的生產(chǎn)和生活水平，從而推動農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)相比，農(nóng)業(yè)機械智能信息化節(jié)省了大量的人力物力，節(jié)約了生產(chǎn)成本，全面地提高了我國農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化水平。因此，引入計算機人工智能技術，可以更好地發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械的優(yōu)越性，推動農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以此提高農(nóng)民的收入，促進整個農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展。

1.3 人工智能技術是促進農(nóng)民增收的根本保證

近年來，由于農(nóng)村青壯年勞動力大量外出打工，農(nóng)村“老齡化”的狀況十分嚴重，造成了大量的耕地被人為拋荒，并由此間接造成了諸如“留守兒童”和“留守老人”此類的社會問題[3]。年輕人寧可外出工作，也不愿意去種地，主要是因為種地收入不高，難以維持正常的生活水平。要改變這種狀況，就必須在農(nóng)業(yè)機械技術上進行創(chuàng)新，發(fā)展成現(xiàn)代化、規(guī)模化、智能化以及信息化的產(chǎn)業(yè)，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，進而實現(xiàn)農(nóng)民增收。

2 人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中的挑戰(zhàn)

2.1 主體的挑戰(zhàn)

一般而言，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的主體應該是農(nóng)業(yè)企業(yè)或農(nóng)民。農(nóng)民通常是直接參與到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設備的操作中，成為農(nóng)產(chǎn)品市場中的重要參與者，利用市場的需要，反過來促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械智能化技術的創(chuàng)新。然而，當前所面對的挑戰(zhàn)是：廣大農(nóng)民的農(nóng)業(yè)機械智能化意識不強、廣大農(nóng)民受教育程度普遍較低、計算機人工智能技術的推廣受到制約以及對智能化技術的接受程度有限等。同時，由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械智能化技術創(chuàng)新投入大、周期長，對資金薄弱的農(nóng)戶和個人來說，也會影響到他們的創(chuàng)新熱情。而農(nóng)業(yè)科研院所和高校是國家領導下的科技創(chuàng)新主體，他們的任務就是培養(yǎng)人才和承擔重要的科研項目，但事實上，絕大多數(shù)的農(nóng)業(yè)科研機構都存在資金短缺的問題，很難在短時間內發(fā)展起來，尤其是科研投入和產(chǎn)出不掛鉤，造成科技成果轉化的時間過長，科技要素流通不暢成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械智能化技術創(chuàng)新主體錯位后面臨的最大挑戰(zhàn)。

2.2 推廣人才的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械人工智能化技術的推廣是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械技術創(chuàng)新的關鍵環(huán)節(jié)[4]?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械人工智能化技術的推廣是科技興農(nóng)的重要手段，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技成果向實際生產(chǎn)力轉化的關鍵。一種新技術的成熟運用，通常要6～7年的時間。分散而不協(xié)調，推廣時間長，成果轉化效率低下，是當前我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械智能化技術推廣的現(xiàn)實狀況。此外，由于縣、鄉(xiāng)兩級農(nóng)業(yè)機械智能化技術推廣機構設置不健全、人員配備不足、技術推廣效果不佳等原因，在很多地方，農(nóng)業(yè)機械智能化技術推廣制度形同虛設，缺乏及時、高效的技術指導，難以及時應對自然災害和疾病。近年來，在農(nóng)村逐漸興起了一種新的農(nóng)業(yè)機械技術服務組織，這些服務單位大都是在農(nóng)村設立的，以銷售智能農(nóng)機、智能碾米機等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設備為主要收入來源，但由于智能農(nóng)機、智能碾米機功能繁多，價格較高。盡管在國家大力扶持下，涌現(xiàn)了一批新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械技術推廣組織，但是因規(guī)模、人員、技術力量、資金等方面的限制，發(fā)展速度較慢，推廣速度較慢，競爭意識較弱，難以有效地打通農(nóng)業(yè)機械智能化技術推廣和應用的渠道。

3 農(nóng)業(yè)機械中常用的人工智能技術類型

3.1 新能源智能技術

新能源技術是農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的主要方向[5]?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械在新能源開發(fā)和利用上具有獨特的優(yōu)越性，占有舉足輕重的地位。就目前而言，可以開發(fā)和利用的農(nóng)用新能源有很多種，比如風力、水力、太陽能等，它們都是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中重要的能源，既綠色又節(jié)能，同時還可以減少對周圍環(huán)境的影響。例如，利用新能源智能技術，可以為花卉、有機蔬菜、牲畜等供給熱量和動力。比如，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械設備上加裝智能日光燈，可以起到誘捕害蟲、控制病蟲害、降低農(nóng)藥殘留量以及減少病蟲危害其他農(nóng)副產(chǎn)品的作用[6]。此外，還可以將某些十分尖端的新能源技術應用到現(xiàn)代農(nóng)機設備中，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細操作打下了堅實的基礎。

3.2 自動化智能技術

在農(nóng)業(yè)機械設備上安裝計算機自動控制系統(tǒng)，使之能夠真正地進行機械化操作，實現(xiàn)自動化管理，這些是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械自動化的生產(chǎn)要素[7]。當前，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中運用自動化智能控制技術，是一種十分普遍的現(xiàn)象，其中最常見的就是安裝控制系統(tǒng)和電子監(jiān)控裝備。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設備的駕駛艙中也可以設置相應的智能顯示屏，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)作業(yè)的實時監(jiān)測。此外，還可以設置監(jiān)測農(nóng)作物生長狀況的檢測設備，確保其能夠在合適的環(huán)境下正常生長[8]。同時，運用電子儀器，全面監(jiān)控農(nóng)業(yè)機械工作的全過程，并及時解決各種問題，可確保調整控制的時間，為以后的管理工作提供重要依據(jù)。最后，相關工作人員要對監(jiān)測到的信息進行分析與回饋，從而調控與調節(jié)農(nóng)業(yè)自動化操作，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再依賴于大自然環(huán)境，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更具有可控性。

3.3 CAD技術

在三維設計體系中，應用軟件設計可以優(yōu)化農(nóng)業(yè)機械具體的結構，并進行理論上的設計。將智能化CAD技術應用農(nóng)業(yè)機械設備，主要是采用了模塊式變形設計，確定組件的定位和組裝的過程，并對此進行預先設計，從而可以清楚地了解農(nóng)業(yè)機械設備的實際使用情況[9]。因為早期計算機的配置性能較差，使用成本較低，因此，在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械設備設計中，存在許多缺陷。然而智能CAD技術可以進行參數(shù)性3D結構設計，易于修改，易于理解，滿足了農(nóng)業(yè)機械裝備的工程設計要求。在農(nóng)業(yè)機械裝備設計過程中，通過CAD技術進行智能化設計，可以使產(chǎn)品的設計思想更直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，使產(chǎn)品的精度和品質都得到極大地提升。以農(nóng)業(yè)機械設備中的底盤為例，可以采用 CAD技術進行三維仿真和結構的設計?？梢罁?jù)工件的定位，設定坐標系統(tǒng)，并按坐標進行組裝。通過CAD技術，改進了農(nóng)業(yè)機械設備的總體穩(wěn)定性和操作性，并且在精細的參數(shù)下進行設計可以得到更為精確的結果。

4 人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中的應用

4.1 農(nóng)業(yè)機械設備制造

早期的農(nóng)業(yè)機械裝備主要依靠人工來制造，工藝簡陋，技術含量低。而應用計算機人工智能技術，可以根據(jù)不同的程序，通過多種軟件，精確地反映人們對農(nóng)業(yè)機械設備與機器的需求，并在電腦上模擬、修正機器的尺寸和功能[9]。這不僅可以定量化，而且還可以使用編程技術實現(xiàn)對產(chǎn)品的設計需求，從而達到精確生產(chǎn)水平，進一步推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展。

4.2 農(nóng)業(yè)機械設備維修

隨著農(nóng)業(yè)機械設備技術水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)機械設備的功能性越來越強，同時，出現(xiàn)問題的概率也越來越高。相關工作人員必須對常規(guī)維修技術進行改造，利用計算機智能技術準確地判斷問題，并通過更換零件來解決問題。例如，車載解碼器、激光平整機的產(chǎn)生和接收裝置、GPS在農(nóng)田中平行線度的自動控制等，都是利用計算機人工智能技術來實現(xiàn)的。

4.3 農(nóng)業(yè)機械設備功能實現(xiàn)

隨著農(nóng)業(yè)機械化和現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械設備的功能也從單純的農(nóng)業(yè)作業(yè)向精密的農(nóng)業(yè)作業(yè)方向轉變[10]。例如，自動控制聯(lián)合收獲機的脫粒深度、播種機播種數(shù)量、蘋果采摘機對蘋果成熟度的判定、蘋果在搖晃時采摘手的動態(tài)定位等，這些功能都需要計算機人工智能技術對相關位置與參數(shù)進行精確計算，再發(fā)出行動指令才能實現(xiàn)。

4.4 農(nóng)業(yè)機械設備作業(yè)質量監(jiān)控

傳統(tǒng)的作業(yè)質量監(jiān)測方法是對農(nóng)業(yè)機械設備運行后的手工取樣進行檢驗和加工。例如，監(jiān)測播種密度、漏播程度、脫粒強度、清選結果等，都是事后取樣檢驗，從而評價農(nóng)業(yè)機械設備的工作品質，卻不能對農(nóng)業(yè)機械設備運行狀況進行即時監(jiān)測和處理。而計算機人工智能技術可以監(jiān)控農(nóng)業(yè)機械設備運行過程中的實時狀況，并可以通過自動化調控或人為干預來實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控與調節(jié)，快速檢測與處置農(nóng)業(yè)機械設備故障，提高農(nóng)業(yè)機械設備作業(yè)質量監(jiān)控水平。

4.5 農(nóng)業(yè)機械信息管理

農(nóng)業(yè)機械信息的采集、處理、分析和交換是農(nóng)業(yè)機械信息管理工作的主要內容，同時還涉及農(nóng)業(yè)企業(yè)的信息收集、存儲、監(jiān)控、分析和反饋等方面的內容。為此，開發(fā)具有深度、覆蓋面廣、功能強大的農(nóng)業(yè)機械計算機管理體系，受到了農(nóng)業(yè)機械相關部門和有關單位的高度關注。通過引入計算機人工智能技術，可以為農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展提供新的機會和新的挑戰(zhàn)。

5 結語

綜上所述，計算機人工智能技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中發(fā)揮著十分重要的作用。要想促進人工智能技術的發(fā)展，政府就必須加強科技投入，從資金、技術、人才、政策等各個方面給予大力的支持，不斷提高技術人才的技術水平和素質水平，還要主動改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員對人工智能技術的思想觀念，逐步接受新技術、新觀念，加強信息化技術在農(nóng)業(yè)機械方面的應用，大力推廣現(xiàn)有的技術成果。只有這樣才能真正從根本上發(fā)展人工智能和計算機技術，增加經(jīng)濟效益和社會效益，增強我國的計算機人工智能農(nóng)業(yè)機械技術，把我國的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推向一個新的高度。