信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應(yīng)用

南陽職業(yè)學院 謝琳 李東洋

引言

農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的智能化服務(wù)可以減少工作人員手動操作時間，大大提升工作效率，從而使相關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加完善[1]。作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，自動化、信息化控制技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中得到了快速廣泛的應(yīng)用，大幅度提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量[2]?，F(xiàn)代化的智能農(nóng)業(yè)機械設(shè)備指的是在設(shè)備當中安裝CPU 中央處理器，以及科技感十足的無線信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和負責不同功能的傳感器，不僅可以對作業(yè)過程進行監(jiān)控，還可以快速地繞開不利于工作的環(huán)境條件，把機械設(shè)備一直控制在最好的工作狀態(tài)之中，從而大大提升了工作的操作安全性和技術(shù)的可靠性[3-4]。由此可見，構(gòu)建信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)可提升農(nóng)業(yè)機械的適應(yīng)性與使用性能，研究信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)對我國農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。

1 信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國是人口眾多、地形復雜、人均資源不足、氣候環(huán)境差異顯著的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，由于各個區(qū)域的地理條件差異很大，作業(yè)環(huán)境顯著不同，導致市面上出現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械種類繁多，且智能化相對薄弱的現(xiàn)象。當前，我國農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化、智能化存在著嚴重不足，主要體現(xiàn)為勞動生產(chǎn)率低、土地產(chǎn)出率低、資源利用率低等方面，這直接導致農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)成本高、收入增長慢等巨大問題。特別是在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、信息化的大力推進的當下，國內(nèi)老齡化嚴重，勞動力、耕地等重要且傳統(tǒng)的生產(chǎn)要素正在向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)剝離，相關(guān)資源環(huán)境業(yè)務(wù)也嚴重短缺，這些現(xiàn)實性問題都要求農(nóng)業(yè)必須向信息化、自動化與智能化的方向發(fā)展，大幅度、高效率地提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這是當下農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，是未來農(nóng)業(yè)進步的基礎(chǔ)條件。

1.2 我國信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)智能化的作業(yè)機械主要有智能化播種機械、智能化施肥機械、智能化噴藥機械、智能化灌溉機械和智能化收獲機械等，主要用于作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)控、機械故障報警等方面，東北、新疆等地區(qū)的大型綜合市場已經(jīng)設(shè)有智能化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的站點。并且，我國某些企業(yè)也已經(jīng)意識到智能化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用中的重要性，農(nóng)業(yè)部門和專家也及時總結(jié)出了一些智能化農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的經(jīng)驗。在發(fā)展國內(nèi)智能化農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的同時，我們不斷學習國外先進經(jīng)驗，以更好地發(fā)展智能化農(nóng)業(yè)機械。例如，學習英國有關(guān)精準控制肥料的動力測量和日本發(fā)明的四行半喂入聯(lián)合收割機。經(jīng)過多年的探索研究，我們已逐漸掌握智能農(nóng)業(yè)的相關(guān)重要技術(shù)，致力于促進我國智能化農(nóng)業(yè)機械的快速高效發(fā)展。

1.3 國際信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的國際慣例是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，發(fā)展的特點為：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保障農(nóng)業(yè)的集約、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)以及安全生產(chǎn)，確保農(nóng)業(yè)和工業(yè)化信息化發(fā)展同步協(xié)調(diào)，相互促進?，F(xiàn)階段，大多數(shù)發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件已經(jīng)完全實現(xiàn)了機械化、智能化的生產(chǎn)水平，很多發(fā)達國家已經(jīng)將農(nóng)業(yè)機械設(shè)備和農(nóng)業(yè)園藝融合到一起，把信息化智能化全面落實到實際的農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)中，效果良好。例如美國依靠全球衛(wèi)星定位和相關(guān)計算機技術(shù)，打造農(nóng)業(yè)智能化管理，因點、因苗精確施肥噴藥，高速度推動了農(nóng)機智能的質(zhì)變。

2 信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題

2.1 思想難度

國內(nèi)部分生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械的企業(yè)，盲目追求自身利益，忽視了關(guān)注農(nóng)村的實際需求，沒有樹立起農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)一定要為農(nóng)民服務(wù)、為農(nóng)業(yè)服務(wù)的思想認識，粗制濫造現(xiàn)象普遍，導致在農(nóng)村真正普及信息化智能農(nóng)業(yè)機械進程難度巨大。

2.2 技術(shù)難度

相較于一些西方發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)機械智能化研究而言，我國農(nóng)業(yè)機械信息化智能控制系統(tǒng)研發(fā)稍晚，現(xiàn)有系統(tǒng)技術(shù)科技含量不高，積累的技術(shù)經(jīng)驗也有限，在用的智能化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備型號數(shù)量單一。

2.3 管理難度

國內(nèi)農(nóng)用機械行業(yè)主體薄弱且單一，進入信息化時代后，隨著農(nóng)用機械行業(yè)向著混合型、跨行業(yè)方向發(fā)展，經(jīng)常出現(xiàn)信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)推廣和應(yīng)用步調(diào)不一致問題、各地區(qū)農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)水平嚴重脫節(jié)等問題，給農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的行業(yè)規(guī)范和協(xié)調(diào)發(fā)展帶來嚴重弊端。

3 信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)應(yīng)用的具體情形

3.1 智能傳感器，精準作業(yè)

當前農(nóng)業(yè)機械的信息化智能控制系統(tǒng)普遍安裝應(yīng)用智能傳感器，以達到對車輛裝備以及作業(yè)情況進行實時監(jiān)測的目的，具體表現(xiàn)為：動態(tài)化隨時性地進行農(nóng)業(yè)機械作業(yè)信息數(shù)據(jù)的采集，及時分析預(yù)判農(nóng)作物的生長情況和種植土壤養(yǎng)分等自然條件情況，從而有效規(guī)避高危風險產(chǎn)生，大大減少時間成本和生產(chǎn)成本。實驗和實踐結(jié)果顯示，通過智能傳感器的數(shù)據(jù)分析處理，制定出的詳細作業(yè)計劃和農(nóng)業(yè)工作的可行性操作方案對農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義重大。隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的推廣應(yīng)用，傳感器的智能程度也越來越高，其在農(nóng)用車控制系統(tǒng)中的普及性應(yīng)用，也已經(jīng)成為發(fā)展國家農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的智能化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化所要走的必經(jīng)之路。

3.2 人機交互系統(tǒng)，自動化剛需

當前使用以及研發(fā)的信息化智能農(nóng)用機械的人機交互系統(tǒng)是計算機技術(shù)、微電子、農(nóng)業(yè)機械技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，它們具體是以微型芯片的形式存在，以確保農(nóng)業(yè)機械在最佳條件下運行作業(yè)。另外，因為自動化設(shè)備的操作需求，電子監(jiān)控設(shè)備需要高度精準地安裝在農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中某個位置，這樣才能有效收集信息數(shù)據(jù)，方便操作人員通過觀察顯示儀上的標準數(shù)據(jù)直接作業(yè)，并且可以隨著根據(jù)工作量的多少調(diào)整工作速度和節(jié)奏，順利高效地完成指定工作。同時，操作人員還能夠通過顯示儀上的信息數(shù)據(jù)及時掌握機械設(shè)備的工作情況，在第一時間進行故障排除的相關(guān)工作。

3.3 農(nóng)業(yè)機器人，機械管理信息化

目前，全球面臨著勞動力短缺這一大問題，各國通過提升自動化和機器人技術(shù)水平，打造了一定規(guī)?；?、工業(yè)化的農(nóng)業(yè)機器人集成系統(tǒng)，已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化工程的重點科研內(nèi)容。當前，全球較為先進的農(nóng)業(yè)機器人系統(tǒng)集成了諸如精密機械技術(shù)、通信技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進技術(shù)，具有半智能化的裝備能力、重復編程能力、信息感知能力以及靈活的四肢行動能力，將有望徹底改變?nèi)斯げ僮鬓r(nóng)業(yè)機械的傳統(tǒng)模式，彰顯信息化智能控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械管理應(yīng)用中的優(yōu)勢。例如現(xiàn)階段，我國的東方紅X-804 型號拖拉機的研發(fā)設(shè)計已經(jīng)裝備了DGPS 自動導航控制系統(tǒng)，已經(jīng)將拖拉機無人駕駛的愿景變成了現(xiàn)實。

4 信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)應(yīng)用展望

4.1 高度重視農(nóng)業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集管理和應(yīng)用

當今智能時代，由于在我們農(nóng)業(yè)機械的企業(yè)研發(fā)，尤其是農(nóng)用日常使用中沒有很好地收集和整理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而導致我國農(nóng)業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)嚴重缺乏，以至于企業(yè)和科研院校在研究農(nóng)業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及互作機理這兩個方面時，沒有參照和參考，長此以往，我國農(nóng)業(yè)機械智能化設(shè)計技術(shù)很難得到高效高速的提升。同時，因為信息化智能農(nóng)業(yè)機械控制系統(tǒng)作為信息管理與操作執(zhí)行的綜合性系統(tǒng)，具有信息數(shù)據(jù)多、信息數(shù)據(jù)容量大等特點，在以后的系統(tǒng)應(yīng)用時必然要求信息數(shù)據(jù)的準確性、精確性和廣泛性，所以，這就要求我們應(yīng)順應(yīng)信息時代數(shù)據(jù)“大爆炸”的特點，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源和信息數(shù)據(jù)，著力提升農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的工作效率和工作質(zhì)量。

4.2 重點強調(diào)以用戶需求為導向的農(nóng)業(yè)機械個性化、定制化設(shè)計

當下，隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展和相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷革新，政府在政策等方面對農(nóng)業(yè)也給予大力支持，大部分地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作中逐漸使用上了新型的智能化農(nóng)業(yè)機械器具。類似于因材施教，我們應(yīng)結(jié)合當?shù)氐刭|(zhì)、土壤、氣候以及作業(yè)者本身的特質(zhì)，針對用戶需求，對信息化智能農(nóng)業(yè)機械控制系統(tǒng)應(yīng)順應(yīng)市場需求，進行相對應(yīng)的必要的個性化、定制化設(shè)計和制造，以此來滿足具體的自然條件以及用戶在自身農(nóng)業(yè)工作中的需求，這是以人為本的具體體現(xiàn)，也是節(jié)省資源和能源的必經(jīng)之路。

4.3 著力加強以知識重用為驅(qū)動的產(chǎn)品建模技術(shù)研發(fā)

隨著生產(chǎn)力的進步，任何一個產(chǎn)品都有其產(chǎn)品的生命周期和使用生涯模式，農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品也不例外。在信息化、智能化知識“大爆炸”的今天，結(jié)合發(fā)達國家的研發(fā)現(xiàn)狀，信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)技術(shù)在未來的研究重點必定是以知識重用為驅(qū)動的產(chǎn)品建模技術(shù)。因此，我國信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)技術(shù)必須以此為突破口，著力研發(fā)制作集成產(chǎn)品TDP，并建立統(tǒng)一標準的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品演示模型，從而實現(xiàn)知識重用和全生命周期過程的無縫集成以及信息時代的信息共享。

5 結(jié)語

綜上所述，推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的應(yīng)用勢在必行，這不僅是順應(yīng)信息化時代發(fā)展潮流的客觀需要，也是提高農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)水平與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)效率的有效途徑和必經(jīng)之路。目前，我國信息化智能農(nóng)業(yè)機械方面的相關(guān)技術(shù)水平在世界排名相對靠后，宣傳力度也還有很大的提升空間，很多地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都還沒有普及信息化智能農(nóng)業(yè)機械。所以，新時代的農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)要重視信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的具體應(yīng)用和實踐應(yīng)用，著力提升信息化智能農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)的生產(chǎn)水平及能力，大力加強技術(shù)宣傳和推廣，加強農(nóng)業(yè)機械智能化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計方面的應(yīng)用，改善我國智能化農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用現(xiàn)狀，并與國際接軌。