智能農(nóng)機裝備技術的發(fā)展與創(chuàng)新

任 寧 ，李海利 ，武 萌 ，沈 帥 ，成佳炯

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)裝備研究所，浙江 杭州 310021；2.東南丘陵山地農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室，浙江 杭州 310021；3.臨海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局（臨海市特產(chǎn)技術推廣總站），浙江 臺州 317000）

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎，也是人類生存和發(fā)展的重要保障。隨著科技的進步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉變，智能農(nóng)機裝備技術已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障糧食安全、促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展作出了重要貢獻。本文旨在對智能農(nóng)機裝備技術的發(fā)展歷程、發(fā)展策略進行論述，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展提供參考。

1 智能農(nóng)機裝備技術的定義和發(fā)展歷程

智能農(nóng)機裝備技術是指利用先進的傳感器、自主導航、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術，將農(nóng)業(yè)機械和裝備智能化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的自動化和信息化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保障糧食安全和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的新型農(nóng)業(yè)技術[1]。我國智能農(nóng)機裝備的發(fā)展起步時間較晚，在20 世紀90 年代初期，我國開始研發(fā)智能化拖拉機和聯(lián)合收割機等農(nóng)機裝備。當時，智能農(nóng)機裝備技術還處于起步階段，主要采用傳感器技術、遙感技術等來實現(xiàn)農(nóng)機裝備的自動控制和監(jiān)測。進入21 世紀后，我國開始加大智能農(nóng)機裝備的研發(fā)和應用力度，逐步開發(fā)出多種智能農(nóng)機裝備，如智能化拖拉機、自動化植保機、無人機等。

同時，我國還逐步加強農(nóng)機裝備的自主創(chuàng)新能力，引入了一批先進的智能農(nóng)機裝備技術，提高了農(nóng)機裝備的智能化和自動化水平。近年來，我國智能農(nóng)機裝備得到了快速發(fā)展，其發(fā)展速度和技術水平均已達到國際較高水平。在技術方面，我國已經(jīng)實現(xiàn)了多項技術突破，如農(nóng)機裝備的自主導航技術、智能化拖拉機的電子化控制技術、自動化植保機的圖像識別技術等；在產(chǎn)品方面，我國智能農(nóng)機裝備的種類和規(guī)模也得到了快速增長，如智能化收獲機、全自動播種機等。在未來，我國智能農(nóng)機裝備的發(fā)展還將繼續(xù)加強，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質量，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展作出更大貢獻。

2 智?能農(nóng)機裝備技術種類及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

2.1 智能傳感器技術

智能傳感器技術是智能農(nóng)機裝備技術的核心之一，通過采集環(huán)境信息、農(nóng)田信息和作物信息等數(shù)據(jù)，為農(nóng)機裝備的智能化提供基礎數(shù)據(jù)支持[2]。目前，智能傳感器技術已經(jīng)被廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，例如氣象傳感器、土壤濕度傳感器、氮肥傳感器等，通過傳感器可以實時采集農(nóng)作物生長信息，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調節(jié)農(nóng)機裝備的作業(yè)參數(shù)。

氣象傳感器可以通過采集氣象信息，如溫度、濕度、光照等來預測天氣狀況，提供決策支持[3]。例如，通過智能氣象站可以實時采集作業(yè)環(huán)境的氣象信息，分析系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)預測未來天氣，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加準確的決策支持。土壤濕度傳感器可以通過采集土壤濕度信息來實現(xiàn)對灌溉系統(tǒng)的智能化控制，提高水資源利用率。例如，通過智能土壤濕度傳感器實時監(jiān)測土壤濕度變化，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋調節(jié)灌溉系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化控制，精準地為農(nóng)作物供水，提高農(nóng)作物的生長質量和產(chǎn)量。氮肥傳感器可以通過采集農(nóng)作物的氮素含量信息，來實現(xiàn)對施肥量的智能化控制。例如，通過智能化氮肥傳感器實時監(jiān)測農(nóng)作物的氮素含量變化，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調節(jié)施肥量，避免肥料過量使用，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

2.2 自主導航技術

自主導航技術的廣泛應用為智能農(nóng)機裝備的智能化和自動化提供了重要支撐，通過自主導航技術，智能農(nóng)機裝備可以實現(xiàn)自主識別農(nóng)田內的地形、障礙物等信息，實現(xiàn)自主導航和避障，提高農(nóng)機裝備的作業(yè)精度和效率[4]。在拖拉機駕駛方面，可以通過激光雷達、GPS、圖像識別等技術實現(xiàn)拖拉機的自主導航和避障，通過激光雷達技術可以實時采集拖拉機周圍的地形信息，通過GPS 技術可以實時定位拖拉機的位置，通過圖像識別技術可以實時識別農(nóng)田內的農(nóng)作物和障礙物等信息，融合分析獲取的數(shù)據(jù)，自動調節(jié)拖拉機作業(yè)參數(shù)，實現(xiàn)拖拉機的自主導航和避障，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率。除拖拉機駕駛外，自主導航技術在植保無人機方面也有廣泛的應用，通過GPS 等技術實現(xiàn)無人機的自主導航和避障，實現(xiàn)農(nóng)田內的精準植保作業(yè)[5]，植保無人機通過GPS 技術實時定位無人機的位置，并通過與預設的飛行軌跡、飛行路線等進行實時的匹配和反饋，實時自動調整無人機的飛行參數(shù)，實現(xiàn)自主導航。

2.3 人工智能技術

人工智能技術是智能農(nóng)機裝備技術的另一個重要組成部分，通過機器學習、深度學習等技術實現(xiàn)對農(nóng)作物、病蟲害等信息的自動識別和處理，從而實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和自動化管理。同時，人工智能技術不僅可以實現(xiàn)對農(nóng)作物、病蟲害等信息的自動識別和處理，還可以將圖像、聲音、氣味等信息與農(nóng)作物的生長狀態(tài)進行融合，從而提高農(nóng)作物種植管理的智能化和自動化水平[6]。在農(nóng)作物生長過程中，環(huán)境因素和人為因素都會影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往采用人工肉眼觀察農(nóng)作物的生長狀況，不僅效率低下、成本較高，而且也容易出現(xiàn)誤判。而人工智能技術可以通過實時采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)并進行處理，再結合農(nóng)作物生長狀態(tài)以及氣象條件等信息進行綜合分析判斷，從而為農(nóng)作物的生長提供一個精準化、自動化、智能化的環(huán)境信息。以新疆棉花種植為例，智能農(nóng)機裝備技術可以通過環(huán)境傳感器實時獲取棉花生長過程中土壤溫濕度、光照強度等信息，然后基于人工智能算法建立棉花長勢監(jiān)測模型，再結合傳感器數(shù)據(jù)對棉花長勢進行實時監(jiān)測和預警。一旦棉花出現(xiàn)葉片變黃、葉片變厚等異常情況，智能農(nóng)機裝備技術便會自動向農(nóng)戶發(fā)送預警信息。

3 智能農(nóng)機裝備技術發(fā)展創(chuàng)新策略

3.1 加強技術研究和開發(fā)

在推動智能農(nóng)機裝備技術創(chuàng)新發(fā)展的過程中，需要將加強技術研究和開發(fā)作為第一要務[7]。以市場需求為導向，強化政府的引導作用，制定相關的政策和規(guī)劃，為智能農(nóng)機裝備技術的發(fā)展創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。智能農(nóng)機裝備技術具有較高的研究價值和廣闊的發(fā)展前景，政府應在政策方面對其進行支持和引導[8]。積極制定相關政策法規(guī)，鼓勵科研院所、生產(chǎn)企業(yè)、用戶等多方共同參與智能農(nóng)機裝備技術研究與開發(fā)，充分發(fā)揮市場對智能農(nóng)機裝備技術研發(fā)和應用的引領作用。此外，進一步提高對智能農(nóng)機裝備技術研究人才的重視程度，加強技術研究開發(fā)人才的培養(yǎng)和引進，提高高校和科研機構的技術研發(fā)力量，提升智能農(nóng)機裝備技術的研發(fā)水平。同時，也需進一步注重知識產(chǎn)權的保護，為技術創(chuàng)新提供保障。

3.2 強化標準化和規(guī)范化建設

制定相關標準和規(guī)范，統(tǒng)一智能農(nóng)機裝備技術的研發(fā)和應用標準，提高智能農(nóng)機裝備的通用性和互操作性，推動技術的廣泛應用[9]。標準化和規(guī)范化建設可以提高智能農(nóng)機裝備的通用性和互操作性，降低技術應用的成本和風險，推動技術的廣泛應用。在標準化建設方面，應針對智能農(nóng)機裝備技術的特點和需求，制定相應的標準和規(guī)范。例如，制定各智能農(nóng)機裝備的通信協(xié)議標準，實現(xiàn)不同品牌和類型的智能農(nóng)機裝備之間的信息互聯(lián)互通。在規(guī)范化建設方面，應制定相應的技術規(guī)范，規(guī)范智能農(nóng)機裝備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和應用等環(huán)節(jié)，推動技術的規(guī)范化發(fā)展。例如，制定智能農(nóng)機裝備的安全規(guī)范，規(guī)范智能農(nóng)機裝備的安全設計和生產(chǎn)標準，保障用戶使用安全，通過標準化和規(guī)范化建設，可以推動技術的互通和交流，促進技術的共享和合作，實現(xiàn)技術的協(xié)同創(chuàng)新和優(yōu)化。

3.3 推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新

加強產(chǎn)學研合作，推動智能農(nóng)機裝備技術的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，提高技術創(chuàng)新和應用水平[10]。加強產(chǎn)學研合作，推動智能農(nóng)機裝備技術的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新是智能農(nóng)機裝備技術發(fā)展創(chuàng)新的重要策略之一，產(chǎn)學研合作可以充分利用各自的優(yōu)勢資源，促進技術的創(chuàng)新和發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的良性互動和協(xié)同創(chuàng)新。產(chǎn)學研合作需要建立合理的機制和體制，加強產(chǎn)學研合作的交流，共同推動技術的創(chuàng)新和應用。例如，政府可以鼓勵企業(yè)和高校、科研機構開展產(chǎn)學研合作，通過技術研發(fā)、技術轉移等方式實現(xiàn)產(chǎn)學研合作的共贏。同時，政府還可以設立專項資金，支持產(chǎn)學研合作項目的研發(fā)和應用。除此之外，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源也是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的重要手段之一，政府可以鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加強合作，整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，共同推動技術的創(chuàng)新和應用，對于智能農(nóng)機裝備的生產(chǎn)企業(yè)，可以與傳感器、自動控制、生產(chǎn)加工等相關企業(yè)進行合作，共同開發(fā)智能農(nóng)機裝備，提高其技術水平和市場競爭力。

3.4 加大技術普及和推廣力度

在智能農(nóng)機裝備技術發(fā)展創(chuàng)新的過程中，宣傳和普及也是非常重要的環(huán)節(jié)，宣傳和普及可以幫助更多的人了解智能農(nóng)機裝備技術的優(yōu)勢和應用，推動技術的應用和推廣，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和智能化發(fā)展。政府相關部門應該加強對智能農(nóng)機裝備技術的宣傳和普及，通過多種途徑，如政策解讀、專題報道、研討會等，讓更多人了解智能農(nóng)機裝備技術的重要性和發(fā)展前景；同時，政府還可以通過開展科普活動、推廣宣傳等形式，向農(nóng)民群眾普及智能農(nóng)機裝備技術的應用，提高農(nóng)民的科技水平和生產(chǎn)效率。除此之外，企業(yè)也應該加強對智能農(nóng)機裝備技術的宣傳和推廣，通過技術展示、產(chǎn)品演示等方式，讓用戶了解智能農(nóng)機裝備的性能和優(yōu)勢，提高用戶對智能農(nóng)機裝備的認知和信任度，企業(yè)還可以加強對用戶的培訓和服務，提高用戶的使用技能和技術水平，促進技術的應用和推廣。

3.5 推進國際交流和合作

積極參與國際智能農(nóng)機裝備技術的交流和合作，吸收國際先進技術和理念，對于推動國內智能農(nóng)機裝備技術的創(chuàng)新和進步具有重要意義。在國際智能農(nóng)機裝備技術交流和合作方面，應采取多種措施，如開展技術交流、組織合作研究、聯(lián)合開發(fā)等。首先，應加強國際技術交流，了解國際智能農(nóng)機裝備技術的最新進展和應用情況，掌握國際技術發(fā)展趨勢和方向，通過開展國際技術交流拓寬技術視野，提高技術水平和創(chuàng)新能力。同時，還可以通過國際技術交流，建立國際合作關系，開拓國際市場，推動國內智能農(nóng)機裝備技術的國際化發(fā)展。其次，應開展國際合作研究聯(lián)合開發(fā)智能農(nóng)機裝備技術，通過合作研究，可以充分利用各自的優(yōu)勢資源，共同攻克技術難題，推動技術的創(chuàng)新和進步。最后，應加強對國際技術的吸收和消化，將國際先進技術與國內實際情況相結合，研究開發(fā)適合中國國情的農(nóng)機裝備技術，推動國內智能農(nóng)機裝備技術的創(chuàng)新和進步，逐步提高國內智能農(nóng)機裝備技術的水平和競爭力，推動技術的國際化發(fā)展。

4 總結

智能農(nóng)機裝備技術的應用將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響，政府和企業(yè)應加強技術研究和開發(fā)，制定相關標準和規(guī)范，加強產(chǎn)學研合作，積極參與國際技術交流和合作，推動智能農(nóng)機裝備技術的創(chuàng)新和發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質量，降低生產(chǎn)成本，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和智能化發(fā)展。