智能化技術在農(nóng)業(yè)機械中的應用分析

李香服 ， 張 華

（河北工業(yè)職業(yè)技術大學，河北 石家莊 050019）

隨著社會的快速發(fā)展，傳統(tǒng)耕種方式已經(jīng)不適用于現(xiàn)代化社會，采用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械難以滿足各個地區(qū)對食物的需求，還會降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量。而隨著大數(shù)據(jù)技術、信息技術、智能化技術的迅猛發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械中融入智能化技術逐漸受到社會各界的廣泛關注。

1 智能化技術

智能化技術作為新世紀的產(chǎn)物，為各個領域帶來了新的發(fā)展機遇。研究智能化技術，能夠讓設備具有智能化的特點，人們可以實現(xiàn)遠程操控，節(jié)省大量的工作時間，若將其融入農(nóng)業(yè)機械中，可以改變機械工作原理，使其逐漸向智能化方向發(fā)展，減輕農(nóng)民耕種壓力。同時，還能改變農(nóng)民的作業(yè)環(huán)境，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的情況下，大幅度提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段，此技術正處于迅猛發(fā)展狀態(tài)中，不斷完善和更新，使其具有更多元化的功能，可以為各個領域提供幫助，而不僅僅局限于農(nóng)業(yè)機械[1]。

2 應用智能化技術的意義

現(xiàn)階段，在國民經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，智能化技術的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，而將其融入到農(nóng)業(yè)技術中，可以代替人工進行作業(yè)，不需要農(nóng)民實際操作，只需要進行監(jiān)督，便可以展開科學種植，為廣大民眾提供高質(zhì)量的糧食和蔬菜。智能化農(nóng)業(yè)機械可以實現(xiàn)自我監(jiān)測，通過安裝傳感設備，能夠第一時間了解機械設備運轉狀態(tài)[2]。同時，當前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化要求，需要借助智能化技術改善農(nóng)業(yè)機械的性能，確保大幅度提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有幾千年的歷史，人力作業(yè)和牲畜作業(yè)已經(jīng)深深烙印在部分農(nóng)民思想中，難以撼動，但此種方法作業(yè)效率較低，并且應用零星，農(nóng)業(yè)機械常常受到各個區(qū)域地理位置的影響，因此采用智能化機械已經(jīng)成為一項迫在眉睫的工作。

3 農(nóng)業(yè)機械中智能化技術的具體應用

3.1 環(huán)境感知技術

隨著人們生活水平的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生改變，智能化農(nóng)業(yè)機械的優(yōu)勢充分展現(xiàn)出來，智能化農(nóng)業(yè)機械根據(jù)具體農(nóng)作物的特點以及種植環(huán)境進行靈活調(diào)整，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量奠定基礎，為人民群眾提供更多優(yōu)質(zhì)的農(nóng)副產(chǎn)品。當前，一些農(nóng)業(yè)企業(yè)逐漸加大資金投入力度，大量購買智能化機械，以此減少人力成本的投入，提高企業(yè)經(jīng)濟利潤。具體而言，環(huán)境感知技術成為應用比較頻繁的智能化技術，對農(nóng)業(yè)機械展開合理改革和創(chuàng)新，需要專業(yè)技術人員加大研究力度，提高機械的可靠性，保證機械安全穩(wěn)定地運行。

同時，大多相關企業(yè)會根據(jù)市場變化情況，以及人們實際需求，引入智能化技術取代人工操作，避免由于人工操作失誤而產(chǎn)生重大的安全事故。在這一背景下，環(huán)境感知技術的優(yōu)勢逐漸被發(fā)現(xiàn)，將其與農(nóng)業(yè)機械進行有效融合，可幫助農(nóng)民快速完成作業(yè)任務。另外，可以將環(huán)境感知技術與激光雷達等設備進行融合，將各種類型和功能的設備進行有機組合，不斷豐富農(nóng)業(yè)機械的功能，更好地為農(nóng)民服務。農(nóng)業(yè)機械未來發(fā)展過程中，隨著研究力度不斷增大，機械智能化水平會顯著提升，能夠實現(xiàn)主動檢測障礙物[3]。

3.2 自動化控制技術

目前，若想更充分實現(xiàn)農(nóng)機智能化，加快農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，需要注重自動化控制技術的應用。近年來，隨著科學技術研發(fā)不斷深入，自動化控制技術深受各個行業(yè)的喜愛，已經(jīng)在發(fā)達國家被廣泛應用，在國內(nèi)的應用范圍也日漸廣泛，為很多領域提供幫助，促使生產(chǎn)具有自動化的特點，能夠有效幫助企業(yè)減少資金的投入，還能保證生產(chǎn)質(zhì)量。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，農(nóng)民在進行生產(chǎn)活動或者進行田間管理時，會借助一些農(nóng)業(yè)機械開展工作，并在機械上安裝監(jiān)控系統(tǒng)。譬如，在收割機和拖拉機中安裝監(jiān)控平臺，以便于操作人員及時了解田間實際情況，使其可以不斷調(diào)整作業(yè)計劃，避免影響整個收割效率。同時，還可以將自動化控制技術融入一些比較大型的農(nóng)機設備中，應用效果更加明顯。例如：一些大型的收割機、插秧裝置等，通過安裝自動化控制系統(tǒng)，能夠幫助工作人員系統(tǒng)化管理整個生產(chǎn)和加工流程，真正實現(xiàn)24小時監(jiān)控，節(jié)省人工成本和物力成本的投入，還能讓農(nóng)副產(chǎn)品的質(zhì)量有質(zhì)的飛躍[4]。

現(xiàn)如今，自動化控制技術應用手段得到有效完善，機械自動化水平顯著提升，通過引入智能化技術，結合具體生產(chǎn)情況，建立完善的自動化控制系統(tǒng)和平臺，能夠幫助工作人員及時獲得農(nóng)作物的全部信息。主要工作原理是，通過對農(nóng)作物進行系統(tǒng)性的研究和分析，之后結合各種農(nóng)作物的生長習慣，以及對生活環(huán)境的要求、具體種植特點等，掌握影響作物正常生長的因素，利用傳感裝置將各項信息進行整理和匯集。再用傳感裝置對所有信息數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化統(tǒng)計，將統(tǒng)計結果上傳至計算機系統(tǒng)，經(jīng)過自動控制系統(tǒng)仔細研究，制定完善的工作計劃。通過以上闡述可以充分發(fā)現(xiàn)自動化控制技術的優(yōu)勢和特點，擴大農(nóng)業(yè)機械的應用范圍，實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)和自我操縱，確保農(nóng)機長期處于安全運行狀態(tài)，避免出現(xiàn)各類故障[5]。

3.3 農(nóng)機定位技術

應用農(nóng)機定位技術，在農(nóng)業(yè)機械進行自動作業(yè)時，能夠方便農(nóng)民實時監(jiān)測其運行狀態(tài)以及運行線路，顯著提升機械的自動化駕駛水平。具體而言，通過有效引入定位技術，幫助農(nóng)民在短時間內(nèi)了解農(nóng)機位置和農(nóng)機速率測定等多個內(nèi)容，不需要委派專業(yè)人員到現(xiàn)場查看，就能夠實現(xiàn)遠程調(diào)控，之后根據(jù)作業(yè)情況，靈活調(diào)整后期工作方案，自動完成整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時，作業(yè)過程中可以通過全球定位系統(tǒng)，幫助工作人員及時獲得設備的基本情況，結合有關調(diào)查結果得出，國內(nèi)在應用智能化農(nóng)業(yè)機械時，大多通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，提高定位效果，為實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供便利。

應用農(nóng)機定位技術時，還可以借助機器視覺定位方法，在此種技術的支持下，能夠短時間內(nèi)完成對影像的整理和分析工作，掌握農(nóng)業(yè)機械實時位置，并且機械還能主動測量與農(nóng)作物之間的距離，實現(xiàn)科學生產(chǎn)。此外，還可以通過慣性導航定位的方法，通過發(fā)揮慣性測量單元的作用，快速掌握機械的慣性和旋轉等各項信息，幫助機器快速計算出后期工作位置。若想提升智能化技術應用效果，需要結合具體情況，重視前期準備工作，采用合理的技術和系統(tǒng)，達到精準定位的目的[6]。

3.4 電子智能技術

近年來，國家加大各地區(qū)環(huán)境治理力度，倡導低碳環(huán)保理念和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，促使各種電子智能得到有效推廣和應用，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供很多幫助，促進農(nóng)業(yè)飛速發(fā)展，有效彌補傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的弊端，展開準確施工，深受種植戶的喜愛。譬如，應用電子智能技術，再根據(jù)農(nóng)機作業(yè)特點，制造出一種多功能農(nóng)業(yè)機械，可以獨立完成耕種、采摘等環(huán)節(jié)，最大限度上減少資金的投入。不僅如此，為了顯著提高生產(chǎn)效率，種植戶可以投入適當?shù)馁Y金，搭建太陽能發(fā)電裝置，保證溫室大棚具有充足的電力能源，減少電能的消耗。種植戶可以根據(jù)電子系統(tǒng)實時了解溫室大棚內(nèi)部的溫度，之后進行合理調(diào)整[7]。此外，也可以將互聯(lián)網(wǎng)技術融入到農(nóng)業(yè)機械。具體而言，通過合理應用農(nóng)業(yè)信息感知設備，借助互聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢，對農(nóng)作物的特點、生長環(huán)境、作業(yè)工具等進行虛擬驗收，提高信息交流效果，以此實現(xiàn)智能化管理農(nóng)業(yè)對象以及整個生產(chǎn)流程?，F(xiàn)階段，此種技術多被應用于育種、監(jiān)測農(nóng)業(yè)環(huán)境等工作，具有良好的發(fā)展空間，農(nóng)戶利用手機軟件即可遠程觀看農(nóng)作物，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與監(jiān)測有機融合，靈活控制整個作業(yè)過程。

3.5 跟蹤控制技術

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到社會廣泛關注，其不僅關系到農(nóng)民經(jīng)濟收入，還影響國家未來發(fā)展，故需要加強對農(nóng)業(yè)機械的研究力度，重視智能化技術的應用，促使機械設備具有自動作業(yè)、實時監(jiān)測等功能?；诖?，采用農(nóng)業(yè)機械展開生產(chǎn)活動時，需要注重路徑規(guī)劃工作，為機械設備順利開展工作提供充足保障。根據(jù)有關研究，在很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，農(nóng)民為了提高作業(yè)效率，會利用一些輔助機械設備在規(guī)定作業(yè)線路內(nèi)進行作業(yè)。在這一背景下，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)路徑控制作為首要工作任務，其直接決定機械運轉效率。當處于農(nóng)業(yè)作業(yè)前期準備階段時，農(nóng)戶都會提前應用現(xiàn)有資源，根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗，結合作業(yè)地點實際情況，系統(tǒng)化開展路徑規(guī)劃工作，從各個方面保證機械運行效果[8]。目前，很多地區(qū)農(nóng)業(yè)部門能夠利用一些先進設備，解決線路規(guī)劃問題，制定最優(yōu)的作業(yè)方案，但仍然存在一些問題，且無法從根本上解決。而將智能跟蹤控制技術融入農(nóng)業(yè)機械中，不需要操作人員實時進行監(jiān)督，可系統(tǒng)化記錄整個作業(yè)軌跡和流程，故此技術具有獨特優(yōu)勢。

具體作業(yè)過程中，機械會根據(jù)預期設計方案，嚴格按照路線進行作業(yè)，一旦出現(xiàn)偏差或與軌跡不符合的現(xiàn)象，機械會第一時間發(fā)現(xiàn)并及時調(diào)整。而若想達到這一目的，在應用跟蹤控制技術時，需要重視以下兩個方面，不斷加大研究力度，具體為：1）需要重視模型控制技術的應用，研究得出，在加快農(nóng)業(yè)作業(yè)效率的基礎上，保障農(nóng)作物的質(zhì)量。還應要求技術人員能夠不斷充實自身知識儲備，掌握機械運動類型以及動力學等知識，以便于順利完成控制器的設計和優(yōu)化等工作，體現(xiàn)知識點的應用價值。為了保證生產(chǎn)工作按時開展，應結合實際做好模型應用和建模等工作，通過靈活運用運動學的知識，參考慣性等科學合理的設計模型，讓農(nóng)民可以靈活控機械的運行狀態(tài)。在這一過程中還要注重數(shù)學模型輔助工作，要求各個工作人員能夠正視模型中存在的問題，達到預期應用效果，提高農(nóng)業(yè)機械的智能化水平。2）融入數(shù)據(jù)控制技術。目前社會已經(jīng)進入數(shù)據(jù)化時代，各種先進技術，例如，大數(shù)據(jù)技術、信息技術、互聯(lián)網(wǎng)技術等被應用到各個行業(yè)中，其中人工智能網(wǎng)絡系統(tǒng)被引入農(nóng)業(yè)機械中，顯著提升了農(nóng)機自動化操作水平[9]。

4 農(nóng)業(yè)機械中智能化技術的應用前景

在未來發(fā)展過程中，若想讓農(nóng)業(yè)機械具有更高的智能化水平，緊跟時代的發(fā)展，需要國家提供相應的政策，并要確保當?shù)鼐哂休^多的經(jīng)濟支持，可以引進一些先進現(xiàn)代化技術，促使農(nóng)業(yè)機械具有更多的功能，為促進農(nóng)業(yè)發(fā)展作出巨大貢獻。具體而言，在對農(nóng)業(yè)機械進行創(chuàng)新和改革的過程中，需要大量的經(jīng)濟支持、技術支持、政策支持，這是全面實現(xiàn)智能化的基礎。

自古以來，我國就是人口大國、農(nóng)業(yè)大國，對農(nóng)作物的需求量逐年提升，并且隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們生活水平顯著提升，人們對食品質(zhì)量的要求不斷提高。但由于傳統(tǒng)種植方法存在很多弊端，無法滿足人們的要求，而通過引進智能化技術，不僅可以有效減輕農(nóng)戶作業(yè)壓力，還能實現(xiàn)科學種植，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植水平。在這一過程中還應注重生態(tài)環(huán)保理念，選擇科學合理的智能化技術，構建完善的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)體系。站在全局角度考慮，目前農(nóng)業(yè)機械正朝著全方位智能化方向發(fā)展，在不久的將來，隨著時代的進步，農(nóng)業(yè)機械不僅僅可以融入智能化技術，還可以將大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術融入，真正進入智慧農(nóng)業(yè)時代，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程[10]。

5 總結

綜上所述，農(nóng)業(yè)機械不僅僅與農(nóng)民經(jīng)濟收入息息相關，還關系到國家未來發(fā)展，需要政府提高重視程度，對農(nóng)業(yè)機械進行合理改造和創(chuàng)新，不斷優(yōu)化機械作業(yè)原理，提高整個設備的運行質(zhì)量，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟飛速發(fā)展。而這一過程中，需要重視智能化技術的應用，引進跟蹤控制技術、電子智能技術、農(nóng)機定位技術、自動化控制技術等，促使農(nóng)業(yè)機械具有較高的自動化運行水平，助推農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化。