我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化及農(nóng)業(yè)智能化應(yīng)用的研究與思考
——基于濰柴雷沃“北斗導(dǎo)航作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)”

吳 瀟

（宿遷學(xué)院，江蘇 宿遷 223800）

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，大多數(shù)工序需依靠大量的人力物力，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展很大程度上減輕了人力負(fù)擔(dān)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的勞動時間，降低了生產(chǎn)成本，而且極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約農(nóng)業(yè)資源、降低成本消耗、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量以及維持生態(tài)相對穩(wěn)定的目標(biāo)。

1 農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展概述

1.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展

筆者以濰柴雷沃重工參與的“基于北斗的農(nóng)業(yè)機(jī)械自動導(dǎo)航作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”為例。該項(xiàng)目是繼“CVT智能拖拉機(jī)”之后延續(xù)性的最新技術(shù)應(yīng)用裝備，這也代表著在中國農(nóng)機(jī)發(fā)展史上將首次擁有裝備了北斗導(dǎo)航的智能拖拉機(jī)。無論是對于長期被國外壟斷的大馬力CVT拖拉機(jī)技術(shù)及核心零部件，還是對于拖拉機(jī)整機(jī)系統(tǒng)缺乏智能機(jī)動性的問題，雷沃P7000大馬力CVT拖拉機(jī)的問世都是我國大馬力重型智能拖拉機(jī)在動力系統(tǒng)、無級變速傳動系統(tǒng)、液壓電控智能化控制系統(tǒng)等核心技術(shù)方面的一大突破。作為農(nóng)機(jī)智能化進(jìn)程的首要組成部分，拖拉機(jī)的升級改革，也預(yù)示了未來中國農(nóng)機(jī)極有可能實(shí)現(xiàn)全方位的智能升級、改革換代，促進(jìn)更多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域邁入智能化時代，乃至最終實(shí)現(xiàn)“無人農(nóng)業(yè)”。

1.2 農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)及應(yīng)用

1.2.1數(shù)據(jù)挖掘與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

1）數(shù)據(jù)挖掘。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展進(jìn)程中依靠的并不單是一種新的理論探索，而是要結(jié)合各種新興技術(shù)與理論，發(fā)展研究前沿高新信息技術(shù)并形成作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining, DM）一般指從大量的、不完全的、有干擾的、動態(tài)模糊的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含的、未知的又具有潛在價值的信息和知識的過程[1]。而空間數(shù)據(jù)挖掘（Spatial Data Mining, SDM），則是指從空間數(shù)據(jù)庫中提取對用戶有益的空間模式與特征、方法和技術(shù)。通俗來講，空間數(shù)據(jù)挖掘是依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界對實(shí)體測量、記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲得的知識模型。面對龐大復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)集以及多種因素的干擾，需要特別的理論方法來解決空間數(shù)據(jù)挖掘中的存在的問題。

2）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision Agriculture）是指憑借信息技術(shù)的支持，根據(jù)空間變化，定位、定時、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)操作的技術(shù)與管理系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)（統(tǒng)稱“3S”技術(shù)）在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的不斷示范應(yīng)用，該技術(shù)逐步趨于成熟，在我國農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域中具有一定的發(fā)展前景，也是高新技術(shù)應(yīng)用中極富研究價值的領(lǐng)域之一。同時，自動化技術(shù)與之相結(jié)合，可以在一定條件下減少投入、增加收入、維護(hù)生態(tài)[2]。

1.2.2主要智能決策技術(shù)及其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Networks）是一種應(yīng)用程度很高，以模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為作為可聯(lián)想、學(xué)習(xí)的能力并將這個特征應(yīng)用于類似的大腦神經(jīng)分布信息處理的數(shù)學(xué)模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也通常和遺傳算法、模糊計(jì)算配合使用，外界通常囊括為“軟計(jì)算方法”[3]。

2）貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)曾于20世紀(jì)80年代風(fēng)靡一時，是當(dāng)時處理人工智能中的不確定信息的重要方法，而之后信息技術(shù)的快速發(fā)展，使其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療診斷等各種專業(yè)領(lǐng)域的智能系統(tǒng)中。隨著“3S”技術(shù)的發(fā)展，大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的獲取工作逐漸順利展開。未來，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)如果能夠?qū)崿F(xiàn)與遙感相結(jié)合，將成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的一大助力。

3）灰色系統(tǒng)理論。該理論是1982年由我國學(xué)者鄧聚龍?zhí)岢龅?，是對于一些少?shù)據(jù)、貧信息、不確定性問題的一種新的解決方法。鄧聚龍依據(jù)控制論的觀點(diǎn)和理論，主要把灰色系統(tǒng)作為研究對象，而白化、淡化、量化、模型化、最優(yōu)化灰色系統(tǒng)則是任務(wù)核心，對后期灰色系統(tǒng)的一系列發(fā)展預(yù)測和調(diào)控則是最終目的。

1.2.3建設(shè)智慧農(nóng)機(jī)

順應(yīng)智能時代的發(fā)展，農(nóng)機(jī)的轉(zhuǎn)型升級是必然的，農(nóng)民用于生產(chǎn)作業(yè)的農(nóng)業(yè)機(jī)械必須擺脫笨重低能的劣性。我國大多數(shù)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品不僅機(jī)械化程度低、質(zhì)量低、缺乏高端技術(shù)，而且技術(shù)性能、產(chǎn)品操作可行性等多項(xiàng)指標(biāo)僅達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品的初期水平，只有少數(shù)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品能夠稱得上達(dá)到了中期水平，更別提追上最新的國際技術(shù)水平。因此，為了在國際農(nóng)機(jī)更新?lián)Q代的重要關(guān)頭把握住機(jī)會，我國陸續(xù)推動了一些建設(shè)智慧農(nóng)機(jī)的可行性規(guī)劃，如“中國制造2025”計(jì)劃、“十三五”規(guī)劃等，也提供了農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策，加大了深松作業(yè)補(bǔ)助政策支持力度，為建設(shè)“智慧農(nóng)機(jī)”等國家級項(xiàng)目和省級地方級研發(fā)項(xiàng)目提供了一系列助力。我國農(nóng)業(yè)有關(guān)部門將落實(shí)到位關(guān)于規(guī)劃中支持農(nóng)機(jī)智能化發(fā)展的政策措施，建立健全農(nóng)機(jī)抵押貸款、擔(dān)保貸款、貸款貼息、保險(xiǎn)補(bǔ)助等便民利民的政策保障體系。

1.3 農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展存在的問題

1）農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)建設(shè)條件匱乏。當(dāng)下，國家規(guī)劃了多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)，尤其加大了對新農(nóng)村建設(shè)和精準(zhǔn)扶貧的力度。但由于我國農(nóng)村地區(qū)大多都保持著過去經(jīng)營作業(yè)的習(xí)慣，整體農(nóng)業(yè)發(fā)展速度緩慢，經(jīng)濟(jì)水平也一直處于低水平甚至極度落后狀態(tài)。并且，在大面積缺乏農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和推動農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的情況下，建設(shè)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)有一定的困難。基礎(chǔ)設(shè)施的不足體現(xiàn)在許多方面，比如農(nóng)民耕作的農(nóng)田易損、雨期道路泥濘不易通行、排水系統(tǒng)工作慢、照明不持續(xù)等等[4]。以上種種問題，追根溯源可以發(fā)現(xiàn)，還是由于脫離了現(xiàn)代化種植、養(yǎng)殖技術(shù)，缺少專業(yè)人員對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進(jìn)行統(tǒng)籌管理。此外，一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，需要提供群眾滿足合理需求的切實(shí)保障，價格高昂的現(xiàn)代化智能農(nóng)機(jī)無疑滿足不了這個需求，不是每個農(nóng)民都有足夠的資金能購買得起農(nóng)機(jī)設(shè)備。但無論如何，現(xiàn)代化智能農(nóng)機(jī)出現(xiàn)在大眾視野、應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是必然的、必要的。促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)多領(lǐng)域轉(zhuǎn)型變革需要基礎(chǔ)條件和固定保障，農(nóng)機(jī)正是農(nóng)業(yè)行業(yè)中不可或缺的重要裝備。因此，在推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展的過程中，需要優(yōu)先注重智慧農(nóng)機(jī)的發(fā)展。

2）農(nóng)民受教育程度低，農(nóng)業(yè)發(fā)展缺乏高素質(zhì)管理型人才，整體農(nóng)民教育體系建立準(zhǔn)備不充分。通過現(xiàn)階段暢通的互聯(lián)網(wǎng)信息交流渠道，越來越多的人從農(nóng)村轉(zhuǎn)移到城市中生活，年輕人鼓足了勁想擺脫農(nóng)民的頭銜，在更大的窗口創(chuàng)造自我價值，年輕人擁有這份上進(jìn)心是時代之幸，但同樣會對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化智能化發(fā)展造成一定不利影響。首先，農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及地域優(yōu)勢都較為薄弱。再者，缺乏相應(yīng)的政策保障吸引人才，所以培養(yǎng)農(nóng)民職業(yè)素養(yǎng)的教育體系尚未建立好，工作落實(shí)不到位，培養(yǎng)計(jì)劃缺乏科學(xué)性、系統(tǒng)性，難以形成一套有規(guī)有矩的方案，這也是智慧農(nóng)業(yè)乃至農(nóng)業(yè)全面發(fā)展的一大阻礙。

2 推動我國農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的策略

綜合考慮上述對我國農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的種種桎梏，應(yīng)該明確在智能化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中，智慧農(nóng)機(jī)是最重要的發(fā)展決策點(diǎn)之一。關(guān)鍵點(diǎn)在于結(jié)合我國基本國情及發(fā)展?fàn)顟B(tài)，合理適度地挖掘智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的潛力，筆者將從以下幾點(diǎn)談?wù)勛陨韺ν苿游覈r(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的一些見解。

2.1 加大智能化農(nóng)機(jī)的創(chuàng)新研發(fā)力度

客觀而言，目前我國農(nóng)機(jī)水平還算不上一流，而創(chuàng)新與研發(fā)新型農(nóng)機(jī)是相關(guān)研究人員和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。智能化播種機(jī)械、智能化施肥機(jī)械、智能化噴藥機(jī)械和智能化灌溉機(jī)械等多種智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械，是當(dāng)下常用的智慧農(nóng)機(jī)，但這類農(nóng)機(jī)大多以“模仿”學(xué)習(xí)為主[5-9]。國家應(yīng)該大力鼓勵科技創(chuàng)新，給予充足的資金與人力支持，助力科研人員集中攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，例如農(nóng)機(jī)自動定位導(dǎo)航、農(nóng)機(jī)自我評估作業(yè)以及自主調(diào)整維護(hù)功能等，將進(jìn)一步提高智慧農(nóng)機(jī)信息能力作為更高技術(shù)追求，不斷促進(jìn)農(nóng)機(jī)科技創(chuàng)新。對智慧農(nóng)機(jī)應(yīng)該從多方面落實(shí)研究，例如農(nóng)業(yè)有多方面的養(yǎng)殖需求（畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、木林水果以及加工農(nóng)產(chǎn)品），針對具體問題采取具體的解決措施，這樣才能不斷完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期存在的漏洞，逐漸提高智慧農(nóng)機(jī)的預(yù)估可行性和農(nóng)戶對智能化農(nóng)機(jī)的接受度[10-11]。與此同時，科研部門應(yīng)與智能信息相關(guān)部門合作，雙管齊下。機(jī)械水平的先進(jìn)程度不能單向增長，應(yīng)該與控制信息共享程度齊頭并進(jìn)，機(jī)械指令決不能脫離人類的控制信號。通過分析智能控制下的智慧農(nóng)機(jī)，相信與原先的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式相比，會更加先進(jìn)、智能、人性化。

2.2 構(gòu)建農(nóng)機(jī)與智能化信息綜合交互平臺

農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展是依靠多領(lǐng)域的共同協(xié)作而達(dá)成的共同目標(biāo)，從智慧農(nóng)機(jī)的創(chuàng)新與研發(fā)來講，最終是為了便民利民。更好地信息共享，提高智能化農(nóng)業(yè)信息的普及率與接受度不能只空喊口號，而是要構(gòu)建一個所有人都清晰可見的、可選擇的、符合實(shí)踐要求的農(nóng)業(yè)智能信息綜合類交互服務(wù)平臺。其目的在于使抽象不可見的新型智慧農(nóng)機(jī)以圖文并茂的形式展現(xiàn)在大眾面前，供大眾了解并選擇，或是通過多方的合作與經(jīng)營，大力推崇全自助式的交互服務(wù)平臺。為了達(dá)成預(yù)期的目標(biāo)，政府應(yīng)該給予大力支持，例如發(fā)布全面的農(nóng)機(jī)信息服務(wù)通告、建設(shè)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)運(yùn)營服務(wù)平臺、完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)結(jié)果的監(jiān)測與后續(xù)處理管理系統(tǒng)，主要任務(wù)是對于農(nóng)機(jī)基本功能的判定、對新型農(nóng)機(jī)的推廣以及對智慧農(nóng)機(jī)高科技零件的維修等等。

2.3 推動農(nóng)業(yè)智能化應(yīng)用與大數(shù)據(jù)互通互聯(lián)

農(nóng)業(yè)智能化的發(fā)展是智能化時代的必然結(jié)果，目前有關(guān)智慧農(nóng)機(jī)的一系列研究創(chuàng)造以及以后更多的智能化應(yīng)用，都要與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，信息網(wǎng)絡(luò)只是載體，硬件流通才是根本。開放共享，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)向標(biāo)，而與大數(shù)據(jù)資源平臺合作，將發(fā)揮出巨大優(yōu)勢，為智慧農(nóng)機(jī)構(gòu)建良好、科學(xué)、有保障的全新經(jīng)營環(huán)境，真正提高農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展的水平及其創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3 結(jié)語

我國在農(nóng)業(yè)方面發(fā)展迅速，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化方面也取得了許多成績，通過學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，并結(jié)合我國國情研制出獨(dú)具中國特色的農(nóng)業(yè)機(jī)械，是與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式區(qū)別開的突破性成果。如今，我國應(yīng)該繼續(xù)砥礪前行，努力從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。智慧農(nóng)業(yè)是發(fā)展的核心趨勢，我國應(yīng)圍繞這一發(fā)展主題大膽創(chuàng)新，潛心研究，攻克更多的核心技術(shù)難題[12-14]。為了更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智能化的目標(biāo)，應(yīng)該將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)科技相結(jié)合，加大對智慧農(nóng)機(jī)等專業(yè)科研項(xiàng)目的投入力度，促進(jìn)國內(nèi)智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械與大數(shù)據(jù)時代融合發(fā)展，搭建起更適合智能化時代的多方位交互服務(wù)平臺。