智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的運用策略

農(nóng)業(yè)是我國的第一產(chǎn)業(yè)，國家十分重視“三農(nóng)”問題。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個新階段，是智能技術(shù)與農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展的結(jié)果，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向。將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供先進技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化和現(xiàn)代化的全面升級改造。在農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的支持下，合理開發(fā)和應(yīng)用農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)，加強農(nóng)戶、農(nóng)機與農(nóng)場整體的聯(lián)動，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的無人化技術(shù)應(yīng)用，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的自動化和智能化發(fā)展，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的困境。

一、智慧農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)機械智能化的概述

智慧農(nóng)業(yè)是一種隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高而出現(xiàn)的一種新型農(nóng)業(yè)形態(tài)。在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不斷升級的背景下，通過加強智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，這對提高我國綜合國力具有重要的現(xiàn)實意義。國家一直十分重視智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)，傾注了大量的科技和財力。在發(fā)展進程中，通過人工智能、大數(shù)據(jù)等各種信息技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)設(shè)計相關(guān)機械設(shè)備，能夠解放傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)勞動力，也能適當(dāng)提高當(dāng)前農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)水平，增加農(nóng)戶的收入，進一步提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)包含作業(yè)導(dǎo)航、衛(wèi)星定位、自動化控制等多項技術(shù)。在多項技術(shù)綜合支持下，可以實現(xiàn)機械設(shè)備的智能化和信息化。在具體應(yīng)用中， 全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)和衛(wèi)星定位可以提供厘米級的定位精度；傳感器的應(yīng)用使機械設(shè)備更加精良，按照預(yù)設(shè)的路徑行進并按照指令操作；自動技術(shù)的應(yīng)用可以進行數(shù)據(jù)處理，自動調(diào)整行駛方向控制速度。農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)具有通用性強、降低勞動強度、節(jié)能環(huán)保、安全性高等一系列優(yōu)勢，為耕作、收獲、灌溉、病蟲害防治等提供技術(shù)上的支持，也能適用于各種地形地貌，針對不同的環(huán)境和要求順利開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。

二、智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的具體運用

（一）智能控制技術(shù)的應(yīng)用

智能控制技術(shù)將計算機、傳感器和執(zhí)行器等相結(jié)合，能夠自動化和智能化完成控制工作，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械中，可以提高農(nóng)業(yè)機械操作的安全性和生產(chǎn)效率，順利開展智能化和精細化的管理工作。智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)控制，在前期作業(yè)中設(shè)計好農(nóng)機參數(shù)，可以實時監(jiān)控整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。智能控制技術(shù)具有故障診斷功能，可以對農(nóng)機的傳感器和控制器開展監(jiān)測工作，發(fā)現(xiàn)問題及時分析并排除故障，有效解決各類故障問題。

在具體應(yīng)用中，智能控制技術(shù)可以提供精準(zhǔn)施肥、智能噴灑、自動化收割等一系列服務(wù)，滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的需求。例如，在收割機、拖拉機等農(nóng)業(yè)機械駕駛室中安裝智能化控制技術(shù)，在傳感器和執(zhí)行器等的支持下，可以開展智能化收割工作，收割機械可以有效執(zhí)行各項指令進行實時監(jiān)測，將收割的畫面?zhèn)鬏數(shù)娇刂浦行?，從而提高收割效率?/p>

在農(nóng)作物耕種過程中，可以依托傳感設(shè)備實時地采集光照條件、土質(zhì)條件、溫度濕度、地理環(huán)境等諸多要素傳至分析軟件中，然后綜合分析各項數(shù)據(jù)，自動處理這些數(shù)據(jù)信息，開展邏輯運算，將結(jié)果傳輸?shù)娇刂蒲b置中，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)活動的自動化和智能化控制。

（二）機器視覺的應(yīng)用

機器視覺主要包括圖像識別、圖像處理和機器學(xué)習(xí)等諸多技術(shù)手段，借助攝像頭、傳感器等模擬人的視覺、大腦和四肢的聯(lián)合動作，完成識別、分析、決策、執(zhí)行等一系列工作。在智慧農(nóng)業(yè)視域下，該技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，而且發(fā)揮著重要作用。

在該技術(shù)支持下，開展農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測工作，可以獲得農(nóng)作物生長的圖像資料。通過智能化對比分析，判斷農(nóng)作物的生長狀態(tài)和病蟲害的發(fā)生情況并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，為種植戶提供依據(jù)。通過調(diào)整農(nóng)作物的生長環(huán)境、加強病蟲害防治等措施，解決問題，保障農(nóng)作物的優(yōu)良狀態(tài)。例如，美國研制了新型脈沖激光機器人，可以自動采集農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的覆蓋范圍、生長情況和產(chǎn)品直徑。將各項數(shù)據(jù)圖像傳入中央處理器，構(gòu)建3D模型，研究農(nóng)作物的生長狀態(tài)；中聯(lián)重科研發(fā)了一款智能拖拉機，借助機器視覺技術(shù)開展自動駕駛和農(nóng)作物的識別等一系列工作。

在精準(zhǔn)播種中，應(yīng)用機器視覺技術(shù)可以模擬農(nóng)民的眼睛，捕捉播種過程的畫面，然后錄入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，細致分析種子播種的整個過程。按照相關(guān)指令執(zhí)行播種過程，如果出現(xiàn)漏播、多播的情況，智能技術(shù)也能進行標(biāo)記定位。與智能控制技術(shù)密切結(jié)合，可以精確控制播種粒數(shù)技術(shù)錯誤的誤差，壓縮到2%。

（三）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以與各項通信設(shè)備、傳感器、計算機等密切聯(lián)系，實現(xiàn)各設(shè)備的互聯(lián)和數(shù)據(jù)的共享。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，可以開展土壤墑情、氣象信息、土壤pH等在線采集工作。上傳至控制系統(tǒng)中，對這些數(shù)據(jù)進行分析預(yù)測，實現(xiàn)墑情自動預(yù)報、遠程操控、灌溉智能決策等一系列服務(wù)。例如，可以安裝氣象傳感器，開展氣象監(jiān)測工作，獲得實時的信息，分析氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求做好精準(zhǔn)調(diào)控工作，有效控制氣象環(huán)境所帶來的影響。在田間管理工作中，借助物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)無人管理。應(yīng)用環(huán)境感知技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)傳感設(shè)備的連接，開展對農(nóng)作物生長環(huán)境的監(jiān)測工作。感知環(huán)境情況，獲得農(nóng)作物生長過程中的土壤養(yǎng)分，將數(shù)據(jù)進行匯總，當(dāng)出現(xiàn)異常情況后會及時提醒種植戶，便于進行水肥的精準(zhǔn)調(diào)配工作，實現(xiàn)自動灌溉，有效節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)工，提高經(jīng)濟效益。

（四）GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中可以實現(xiàn)自動導(dǎo)航。與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，可以開展農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量等分析工作。在農(nóng)業(yè)無人機應(yīng)用中加入GPS導(dǎo)航技術(shù)，可以預(yù)先設(shè)計好飛行路線、高度和速度等各項參數(shù)，完成農(nóng)業(yè)種植、灌溉和噴灑農(nóng)藥等精細化工作。例如，在玉米病蟲害防治工作中可以使用無人機技術(shù)，搭載熱霧機，保證噴霧的效率。在GPS支持下，實現(xiàn)對設(shè)定區(qū)域內(nèi)的病蟲害防治工作，噴灑藥物，達到良好的防治效果，減少相關(guān)藥物的使用。

（五）新能源的應(yīng)用

智能化新能源技術(shù)應(yīng)用是智慧農(nóng)業(yè)的顯著特征，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，人們越來越關(guān)注農(nóng)業(yè)的綠色環(huán)保生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)智能化新能源技術(shù)的應(yīng)用，可以有效取代傳統(tǒng)能源，打破傳統(tǒng)電力應(yīng)用的局限性，滿足各類機械設(shè)備的使用，提高新能源的合理利用。例如，在建設(shè)農(nóng)業(yè)大棚時可以建設(shè)綠色智能的光電溫室大棚，獲得充足的光能和熱能轉(zhuǎn)化為所需的電能，使大棚更加智能化，開展科學(xué)調(diào)節(jié)工作，滿足大棚內(nèi)農(nóng)作物的生長需求。智能灌溉系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，可以使灌溉更加精細化。針對不同農(nóng)作物不同時期的灌溉需求，控制整體的灌溉量。

新能源技術(shù)的應(yīng)用不僅可以節(jié)約傳統(tǒng)電能的消耗，促進綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，還能使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加智能化、精細化，提供更多功能服務(wù)，降低勞動強度。

（六）大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用

農(nóng)業(yè)種植中涉及多項數(shù)據(jù)信息，耕種時要掌握農(nóng)田墑情、翻地的質(zhì)量情況，種植時要控制好種植的密度和間距，在生長過程中要監(jiān)測作物的倒伏情況、作物的高度和密度。各環(huán)節(jié)需要重點關(guān)注的內(nèi)容不同，在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下，可以開展各環(huán)節(jié)各階段的數(shù)據(jù)采集工作。采集完數(shù)據(jù)后，傳輸?shù)饺斯ぶ悄芸刂破骱臀锫?lián)網(wǎng)終端，生成圖表、曲線等數(shù)據(jù)并上傳至控制中心，做好存儲工作。

基于大數(shù)據(jù)可以構(gòu)建感知模型、決策模型和數(shù)字化種植模型，促進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。例如，在玉米、小麥種植過程中，利用各種先進技術(shù)對玉米、小麥生長過程進行管控，劃分不同的環(huán)節(jié)。借助傳感器等采集數(shù)據(jù)信息，開展大數(shù)據(jù)分析工作。構(gòu)建相關(guān)模型，利用仿真技術(shù)模擬分析，能夠為種植者在最佳時間內(nèi)做出正確的決策提供依據(jù)，加強田間管理，確保玉米、小麥健康生長，從而實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。

三、智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)創(chuàng)新策略

（一）開發(fā)智能農(nóng)機管理平臺

在智慧農(nóng)業(yè)視域下，農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，并取得顯著成效，但是在一些地區(qū)技術(shù)的推廣受到了一定阻礙。因此，地方農(nóng)業(yè)部門應(yīng)重視開發(fā)智能農(nóng)機管理平臺，為機械設(shè)備的推廣提供支持。開展合理分析與規(guī)劃工作，明確各類機械設(shè)備的優(yōu)勢，在當(dāng)?shù)胤e極開展宣傳工作，吸引更多農(nóng)戶參與，掌握各種機械設(shè)備的應(yīng)用和具體的成效，獲得越來越多農(nóng)戶的支持；及時跟進各地區(qū)智慧農(nóng)機應(yīng)用的情況，密切聯(lián)系當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)戶，通過溝通交流和數(shù)據(jù)平臺監(jiān)測匯總各類問題，優(yōu)化設(shè)計，加大開發(fā)力度，有效解決農(nóng)民在智能農(nóng)機應(yīng)用中的各類問題，促進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

（二）加大資源投入

為了助力智慧農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)和推廣，需要關(guān)注智能作業(yè)技術(shù)的研發(fā)，加大財政資源的支持力度，滿足當(dāng)前各項農(nóng)業(yè)機械設(shè)備發(fā)展需求，實現(xiàn)智能化和自動化生產(chǎn)發(fā)展。地方政府應(yīng)把握當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展情況，做出正確引導(dǎo)，結(jié)合智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，加大各種資源的投入。政府應(yīng)出臺相關(guān)的資金扶持政策，支持各種農(nóng)業(yè)機械智能化項目的發(fā)展，吸引更多企業(yè)參與其中。在社會資源的支持下，滿足農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)研究的各項需求，解決資金和人才的困境，促進研究工作與產(chǎn)品落地的有效銜接。

（三）重視人才培養(yǎng)

農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展過程中離不開人才的支持，需要加大人才培養(yǎng)力度，組建專業(yè)團隊下鄉(xiāng)指導(dǎo)，同時建設(shè)示范區(qū)域，展示科研成果，將各項技術(shù)和成果落到實處。第一，地方政府與高校、職業(yè)院校等建立良好的合作關(guān)系，由他們提供專業(yè)的農(nóng)業(yè)研究人才和農(nóng)業(yè)機械智能化操控人才，組建更加專業(yè)的團隊，在各基層進行示范指導(dǎo)。第二，努力在群眾中培養(yǎng)一批具有新理念、熟練操作智能機械設(shè)備的人才，積極響應(yīng)號召帶動其他農(nóng)民積極參與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中，發(fā)揮人才優(yōu)勢，提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和機械化水平。

（四）發(fā)展智能感知技術(shù)和邏輯思維技術(shù)

智能感知技術(shù)與邏輯思維技術(shù)是農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)中的核心內(nèi)容，在相關(guān)技術(shù)支持下可以代替人腦的一些基礎(chǔ)決策，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的智能化。因此，政府應(yīng)加大扶持力度，吸引更多科研機構(gòu)和企業(yè)開展研發(fā)工作，研究先進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和農(nóng)業(yè)智能化機械設(shè)備，促進智能感知技術(shù)和邏輯思維技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，進一步提高傳感器、視覺設(shè)備等的技術(shù)水平，優(yōu)化各項性能，不斷促進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

四、智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用成效

（一）數(shù)據(jù)驅(qū)動決策

農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。比如，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以整合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各類數(shù)據(jù)信息，精準(zhǔn)掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進度和異常情況；云計算技術(shù)可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)信息的計算水平，提高數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量。在智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)用智能化技術(shù)可以發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動決策功能優(yōu)勢，制定科學(xué)決策，加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理，提高種植的品質(zhì)和產(chǎn)量。在云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的支持下，能夠深入挖掘收集的各項數(shù)據(jù)信息，確定種植的最佳時機、灌溉的次數(shù)和施肥量等，從選種整地到種植管理再到收獲，實現(xiàn)全過程動態(tài)管理控制，有效應(yīng)對各種突發(fā)情況。同時，借助高光譜熱成像相機和脈沖激光掃描傳感器監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，將包括直徑參數(shù)、葉片面積在內(nèi)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)胶笈_，生成植物3D模型。在仿真模擬技術(shù)的支持下，可以模擬作物的真實環(huán)境，分析預(yù)測各種要素的影響，從而生成一套完善的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方案。

（二）構(gòu)建智能化生態(tài)農(nóng)業(yè)

在農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)收集整理各項數(shù)據(jù)，加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日常監(jiān)測，有助于制定科學(xué)決策，開展農(nóng)業(yè)環(huán)境動態(tài)控制，實現(xiàn)與其他技術(shù)的深度集成。例如，在氣象技術(shù)支持下能夠獲得詳細的氣象信息，掌握未來氣候變化情況；與生物技術(shù)結(jié)合，可以應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因編輯技術(shù)，培育高產(chǎn)、抗病的農(nóng)業(yè)作物品種；在結(jié)合新能源技術(shù)過程中，可以使用太陽能或風(fēng)能等可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油燃料，滿足綠色節(jié)能環(huán)保要求，優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。應(yīng)用多項技術(shù)集成，可以滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的各項要求，有效管控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響，打造良好生態(tài)系統(tǒng)，形成全新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)局面，促進農(nóng)業(yè)的智慧化和現(xiàn)代化發(fā)展。

五、結(jié)語

綜上所述，在智慧農(nóng)業(yè)視域下，農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢并取得了顯著成效。智能控制技術(shù)、視覺技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS技術(shù)等多種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的管控；加強智能化與信息化的建設(shè)，可以促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，改變傳統(tǒng)落后的農(nóng)業(yè)工作方式。在發(fā)展過程中，地方政府需要加大扶持力度，做好農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的推廣工作并培養(yǎng)專業(yè)人才，解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)應(yīng)用中存在的困境，不斷發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，吸引更多的農(nóng)民參與其中，為農(nóng)業(yè)的智能化和現(xiàn)代化生產(chǎn)提供助力，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值，促進智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

基金項目：貴陽市科技計劃項目“適宜貴陽山地履帶式自動噴施、除草設(shè)備研制與應(yīng)用”（筑科合同[2022] 3-21號）。

作者簡介：李群（1984—），女，貴州貴陽人，本科，講師，主要從事科技咨詢與服務(wù)工作。

通信作者：文竹（1978—），男，貴州德江人，?？?，副研究館員。