提升農(nóng)機(jī)智能化水平助推智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展

劉振廣

（長葛市農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)中心，河南 許昌 461500）

智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新形態(tài)，主要集合了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，致力于發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)來促進(jìn)各類資源有機(jī)整合與利用，在提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和效益的同時(shí)，最大程度地減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在水資源匱乏、土地資源退化以及勞動(dòng)力缺失等問題。因此，廣大農(nóng)業(yè)科研工作者要積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和管理模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化進(jìn)程，全方位推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

1 智慧農(nóng)業(yè)的成果和意義

1.1 智慧農(nóng)業(yè)的成果

智慧農(nóng)業(yè)主要是將先進(jìn)的智能化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，形成一種新型的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。智慧農(nóng)業(yè)相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而言，重點(diǎn)在于信息化技術(shù)的融合應(yīng)用，同時(shí)在管理方面能夠提供智能化分析與決策功能，有效推進(jìn)農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展進(jìn)程，朝著智慧農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)型升級(jí)[1]。

提高農(nóng)機(jī)智能化，大力推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，目前已經(jīng)在實(shí)踐中取得了較好的成果。一是動(dòng)態(tài)化監(jiān)管農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和質(zhì)量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于秸稈打包離田和深松作業(yè)等給予政策補(bǔ)貼。為了實(shí)現(xiàn)有效考核和監(jiān)管，杜絕騙補(bǔ)資金，應(yīng)在打捆機(jī)、深松機(jī)等農(nóng)機(jī)設(shè)備上安裝智能監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全過程智能化監(jiān)管，加快農(nóng)機(jī)傳感器等設(shè)備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時(shí)，還可以推動(dòng)農(nóng)機(jī)化生產(chǎn)管理平臺(tái)的建立和普及。對(duì)于精密播種、無人農(nóng)用飛機(jī)等農(nóng)機(jī)企業(yè)，引入新技術(shù)，加快智能管理應(yīng)用程序開發(fā)，推出了各自的App，極大地提升了農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的智能化水平，市場份額大幅度提升。二是北斗導(dǎo)航應(yīng)用在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中，結(jié)合國家軍民產(chǎn)業(yè)結(jié)合政策要求，在農(nóng)機(jī)設(shè)備中積極引入北斗導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)踐中取得了理想的成效。在收割機(jī)、拖拉機(jī)和植保機(jī)等農(nóng)機(jī)設(shè)備上安裝北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機(jī)設(shè)備智能化、高效化作業(yè)，目前已經(jīng)成為大中型農(nóng)機(jī)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置。例如，在農(nóng)機(jī)設(shè)備中建立聯(lián)網(wǎng)施肥管理系統(tǒng)，可以幫助農(nóng)戶精準(zhǔn)掌握土壤含肥量，實(shí)現(xiàn)施肥作業(yè)精準(zhǔn)化、高效化，極大地降低了生產(chǎn)成本，改善了作物生長環(huán)境。北斗導(dǎo)航技術(shù)的有效應(yīng)用，為農(nóng)機(jī)設(shè)備使用帶來了極大的便利，同時(shí)也可以為農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。從當(dāng)前農(nóng)機(jī)設(shè)備中北斗導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值來看，在農(nóng)機(jī)“三包”服務(wù)方面最為典型，借助精準(zhǔn)定位的功能實(shí)現(xiàn)企業(yè)服務(wù)便捷、高效，極大地降低了“三包”服務(wù)費(fèi)用。其精準(zhǔn)定位功能，為跨區(qū)農(nóng)機(jī)作業(yè)提供了信息支持，大大提升了農(nóng)機(jī)設(shè)備作業(yè)效率和質(zhì)量。三是自動(dòng)駕駛技術(shù)的推廣應(yīng)用。目前，蘇州久富和東風(fēng)、井關(guān)等企業(yè)紛紛建立了無人化插秧示范基地，在實(shí)踐中積累了豐碩的經(jīng)驗(yàn)。由于人工插秧成本較高，導(dǎo)致生產(chǎn)效益大幅度下降。因此，亟須推廣和應(yīng)用無人插秧技術(shù)。目前，無人插秧可以實(shí)現(xiàn)少人化作業(yè)，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)的意義

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過智能化技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠有效突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理模式的限制，促進(jìn)各類資源的優(yōu)化配置與利用，在提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用發(fā)展。從我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，有助于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，增強(qiáng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力。毋庸置疑，智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展，極大地提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新模式，提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)市場競爭力，對(duì)于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略全面實(shí)施具有重要意義[2]。

2 智慧農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)作為一項(xiàng)代表性的技術(shù)，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)法從海量數(shù)據(jù)中挖掘有價(jià)值信息，精準(zhǔn)分析和總結(jié)數(shù)據(jù)之間內(nèi)在聯(lián)系。依據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為農(nóng)業(yè)資源管理、農(nóng)業(yè)災(zāi)害分析等提供數(shù)據(jù)支持，能夠有效解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題，加快智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

2.2 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，通過對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各類數(shù)據(jù)信息采集、整理、分類和存儲(chǔ)，并且依據(jù)數(shù)據(jù)保管要求安全存儲(chǔ)，提供數(shù)據(jù)調(diào)用和共享功能，滿足數(shù)據(jù)信息利用者決策管理的需要，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和效益[3]。

2.3 農(nóng)情自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

基于農(nóng)情自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，合理化運(yùn)用云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器以及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警農(nóng)作物生長情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警農(nóng)業(yè)災(zāi)害。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者而言，不受時(shí)間和空間限制即可了解農(nóng)作物生長情況、市場行情以及氣候變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整農(nóng)業(yè)管理措施，為農(nóng)業(yè)管理和決策提供支持[4]。

2.4 農(nóng)機(jī)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)

對(duì)于農(nóng)機(jī)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)而言，依托于土地管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化升級(jí)，創(chuàng)設(shè)有利的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，并且為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)范化提供支持，能夠顯著提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[5]。同時(shí)，合理化運(yùn)用農(nóng)機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，可以有效降低人工強(qiáng)度，在缺少人為干預(yù)下實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化作業(yè)。

3 農(nóng)機(jī)智能化技術(shù)推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的路徑

3.1 大力推廣應(yīng)用智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中離不開農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備支持，為了加快智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，則需要積極推動(dòng)農(nóng)機(jī)智能化發(fā)展進(jìn)程，重點(diǎn)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和智能化技術(shù)研發(fā)。農(nóng)機(jī)智能化技術(shù)應(yīng)用中，可以提供變量作業(yè)和定位等功能，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化水平顯著提升[6]。例如，在養(yǎng)殖和果園建設(shè)中合理化運(yùn)用智能化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，有助于為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)設(shè)有利條件。推動(dòng)農(nóng)機(jī)智能化發(fā)展中，應(yīng)結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，整合各類優(yōu)勢(shì)資源，以發(fā)展特色農(nóng)業(yè)為主，選擇合理有效的采集與控制技術(shù)，基于智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作。例如，發(fā)揮拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛功能；養(yǎng)殖領(lǐng)域的自動(dòng)喂食裝置以及自動(dòng)泵水功能，能夠?qū)崟r(shí)掌握養(yǎng)殖營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和溫度變化。所以，提升農(nóng)機(jī)智能化水平，有助于為后續(xù)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，合理配置各類資源，降低人工作業(yè)強(qiáng)度，拓寬農(nóng)機(jī)智能化技術(shù)應(yīng)用范圍，切實(shí)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和效益。

發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)過程中，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)建立智能平臺(tái)，以此來提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化水平。例如，溫室大棚在獲得各地政府支持下建立智能溫室系統(tǒng)，并且在大棚內(nèi)部安裝各類傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)部的溫度、濕度等各項(xiàng)指標(biāo)變化情況，自動(dòng)化生成數(shù)據(jù)報(bào)表，根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況來監(jiān)測(cè)和分析農(nóng)作物生長情況。同時(shí)，發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將采集數(shù)據(jù)直接反饋、傳輸?shù)狡脚_(tái)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化分析，可以為后續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)切實(shí)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[7]。

3.2 加快農(nóng)機(jī)和信息技術(shù)融合進(jìn)程

目前，國家陸續(xù)頒布了農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼資金的政策，用于推動(dòng)農(nóng)機(jī)智能化建設(shè)，同時(shí)北斗導(dǎo)航、智能監(jiān)控等技術(shù)逐漸在大中型拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)中有效應(yīng)用，對(duì)于特色智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展和大田種植業(yè)智能化發(fā)展具有重要作用[8]。針對(duì)當(dāng)前智慧農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，整合資金大力推動(dòng)農(nóng)機(jī)和信息技術(shù)融合發(fā)展。依據(jù)智慧農(nóng)業(yè)的農(nóng)機(jī)智能化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域中大力推廣應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，提升智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和效益。例如，智能監(jiān)控聯(lián)合收割機(jī)涵蓋了BD/GPS定位系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集、霍爾傳感器轉(zhuǎn)速和糧倉監(jiān)測(cè)、工業(yè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理顯示等內(nèi)容。衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集部分，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集收割機(jī)作業(yè)速度、作業(yè)時(shí)間和行走數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)速和糧倉監(jiān)測(cè)部分，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速信號(hào)變化以及糧倉容量變化，經(jīng)由A/D模塊傳輸信息到處理器；數(shù)據(jù)處理模塊，基于高斯-克呂格投影和柵格算法進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總處理，并配備了QT終端程序，可以直觀顯示收割速度、地塊形狀以及具體面積大小等信息，真正意義上實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[9]。

3.3 構(gòu)建農(nóng)機(jī)信息化綜合服務(wù)平臺(tái)

為了提高農(nóng)機(jī)智能化水平，加快智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，應(yīng)注重整合優(yōu)勢(shì)資源，持續(xù)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，建立完善的農(nóng)機(jī)信息化綜合服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)信息深度融合。信息時(shí)代背景下，推動(dòng)農(nóng)業(yè)作業(yè)和網(wǎng)絡(luò)有機(jī)融合，能夠?qū)崟r(shí)掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)情況，在智能化技術(shù)支持下高效采集、檢測(cè)、分析與處理數(shù)據(jù)，形成更加完善的數(shù)據(jù)體系[10]。立足于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)信息互聯(lián)互通，在提升農(nóng)機(jī)智能化水平的同時(shí)加快智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。發(fā)揮大數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)，同“1+10+N”智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)對(duì)接，可以為農(nóng)業(yè)經(jīng)營者和生產(chǎn)者提供科學(xué)服務(wù)，具體包括氣象私人訂制、病蟲害防控以及農(nóng)業(yè)植保等。

3.4 加快農(nóng)機(jī)設(shè)備智能化進(jìn)程

農(nóng)機(jī)設(shè)備中的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，能夠極大地提升農(nóng)機(jī)智能化水平，尤其是當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖像處理、工業(yè)機(jī)器人和人工智能等技術(shù)成熟化，為智能化農(nóng)機(jī)發(fā)展創(chuàng)設(shè)了有利條件。但智能農(nóng)機(jī)設(shè)備的成本較高，難以滿足當(dāng)前農(nóng)戶小規(guī)模種植需求，2013年中央一號(hào)文件提出，遵循依法自愿有償原則，引導(dǎo)農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)有序流轉(zhuǎn)，并且鼓勵(lì)家庭農(nóng)場、專業(yè)大戶或農(nóng)業(yè)合作社積極承包，旨在實(shí)現(xiàn)多種形式規(guī)?；?jīng)營，為智能化農(nóng)機(jī)推廣應(yīng)用提供支持[11]。農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營，必然會(huì)加快農(nóng)機(jī)智能化發(fā)展趨勢(shì)。尤其是當(dāng)前城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐步加快，農(nóng)村耕種人數(shù)大幅度減少，未來機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)大勢(shì)所趨。目前，很多地區(qū)已經(jīng)實(shí)施了“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)”生產(chǎn)模式，并建立了新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，在先進(jìn)技術(shù)支持下，在農(nóng)機(jī)設(shè)備上安裝傳感器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境智能感知、預(yù)警、分析、決策，并且可以實(shí)現(xiàn)專家在線指導(dǎo)，為智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+植保技術(shù)”，引用無人機(jī)噴藥、機(jī)械噴藥等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用藥精準(zhǔn)化，并結(jié)合農(nóng)田或是蔬菜園區(qū)的管理需要，建立管理地理信息系統(tǒng)和病蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供支持，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)噴藥高效化、智能化，提升農(nóng)機(jī)作業(yè)效率和質(zhì)量，取得更加理想的用藥效果的同時(shí)減少施藥量。

未來隨著科技發(fā)展，將會(huì)有更多先進(jìn)技術(shù)涌現(xiàn)，并應(yīng)用到農(nóng)機(jī)設(shè)備中，提高農(nóng)機(jī)設(shè)備智能化水平。目前，農(nóng)機(jī)智能化技術(shù)中包括了自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、無人駕駛技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、精密機(jī)械技術(shù)、光學(xué)成像及圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和傳感器技術(shù)等，這些技術(shù)多數(shù)已經(jīng)投放到市場中應(yīng)用[12-15]。如“農(nóng)機(jī)+衛(wèi)星定位技術(shù)”，在農(nóng)機(jī)調(diào)度作業(yè)中應(yīng)用，能夠大大提升農(nóng)機(jī)智能化水平，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)緊密銜接和推進(jìn)。同時(shí)，在智慧型農(nóng)機(jī)綜合服務(wù)系統(tǒng)支持下，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)人員和調(diào)度平臺(tái)之間信息互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。

4 結(jié)論

綜上所述，智慧農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇，打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式限制。結(jié)合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)趨勢(shì)和要求，合理化運(yùn)用先進(jìn)農(nóng)機(jī)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)，突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)限制，旨在全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，助推鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。