現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中農(nóng)機自動化技術的具體應用及推廣普及策略

隨著社會的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正逐步呈現(xiàn)出規(guī)?；图s化的明顯趨勢。這一轉(zhuǎn)變對農(nóng)業(yè)機械的自動化與智能化水平提出了更高標準的要求。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的自動化，不僅能夠顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，有效降低生產(chǎn)成本，還能切實減輕農(nóng)民的勞動強度，這對于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠的影響。目前，各種自動化和信息化技術已在農(nóng)業(yè)機械領域取得了迅速的發(fā)展，并得到了廣泛的應用。具體來說，農(nóng)業(yè)機器人、自動駕駛拖拉機、變量施肥機以及自動收割機等尖端設備，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中逐漸普及。這些農(nóng)業(yè)裝備的自動化應用，極大地提升了作業(yè)效率，同時也顯著提高了作業(yè)精度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了劃時代的變革。值得注意的是，我國大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件相對較弱，自動化和信息化水平仍有提升空間。這一現(xiàn)狀在很大程度上限制了先進農(nóng)業(yè)機械的普及應用，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升受到了一定的制約。因此，如何在現(xiàn)有條件下，選擇合適的自動化技術，以實現(xiàn)不同環(huán)境下農(nóng)業(yè)機械的智能化升級，成為了當前迫切需要解決的重要課題。這一問題的解決，對于推動我國農(nóng)業(yè)機械化的進一步發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，具有重要的意義。

一、 自動化技術概述

1、自動化技術的基本原理與類型

自動化技術的核心機制體現(xiàn)在其運用多種傳感器全面捕捉系統(tǒng)運行的關鍵數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)隨后被微處理器、可編程邏輯控制器等核心組件接收，并經(jīng)過精細的處理與分析。基于這些分析結果，執(zhí)行機構被激活，以實現(xiàn)對設備或工藝過程的精確控制。這一系列流程——從檢測、分析、決策到執(zhí)行——共同構成了一個高效且可靠的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)領域，自動化技術的應用尤為顯著。它實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全鏈條的智能化監(jiān)控與精細化管理，顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與品質(zhì)。

2、自動化技術在農(nóng)業(yè)機械中的適用性分析

隨著我國社會的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式正在經(jīng)歷一場從傳統(tǒng)向規(guī)?；I(yè)化及標準化方向的深刻變革。這一變革過程對農(nóng)業(yè)機械的智能化與精確化水平提出了更為嚴格的要求。為了應對這一挑戰(zhàn)，采用自動化技術對傳統(tǒng)農(nóng)機進行改造，實現(xiàn)作業(yè)參數(shù)的精準調(diào)控，已成為提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能的關鍵路徑。這一舉措不僅能顯著降低農(nóng)民的勞動強度，還能提高生產(chǎn)效率，并確保作物處于最佳生長狀態(tài)，從而助力實現(xiàn)更高的單位面積產(chǎn)量。自動化技術與農(nóng)業(yè)機械的融合，具體體現(xiàn)在以下幾個核心方面：①農(nóng)業(yè)機械正逐步實現(xiàn)無人駕駛。借助導航系統(tǒng)、避障雷達等尖端設備，拖拉機、聯(lián)合收割機等大型農(nóng)機能夠在田間進行自動化作業(yè)，這一轉(zhuǎn)變不僅極大提升了作業(yè)效率，還有效降低了人工成本。②變量施肥與變量噴藥的精確實施成為可能。傳統(tǒng)粗放式的施肥方式往往導致資源浪費與環(huán)境污染。而現(xiàn)今，通過傳感器檢測土壤營養(yǎng)狀況與作物生長態(tài)勢等數(shù)據(jù)，并結合GPS精確定位技術，施肥機與噴藥機等設備能夠?qū)崿F(xiàn)精準且可變的施肥與藥量控制，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙重提升。③農(nóng)產(chǎn)品的精確脫粒處理也是自動化技術的重要應用之一。收獲機械的自動化不僅大幅減輕了農(nóng)民的勞動強度，還實現(xiàn)了24小時不間斷作業(yè)。在脫粒與清選過程中，機器視覺等先進技術的應用使得農(nóng)產(chǎn)品能夠得到精確分選，從而確保了農(nóng)產(chǎn)品的卓越品質(zhì)。④農(nóng)田環(huán)境的智能監(jiān)控也是自動化技術與農(nóng)業(yè)機械結合的重要體現(xiàn)。通過無人機、衛(wèi)星遙感技術及各類地面?zhèn)鞲衅鳎寥?、氣候及作物生長情況能夠得到實時監(jiān)測。同時，借助云計算與大數(shù)據(jù)技術，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程得以實現(xiàn)精細化控制，這對于病蟲害防治等方面均發(fā)揮著至關重要的作用。

二、自動化技術在農(nóng)業(yè)機械中的具體應用

1、農(nóng)業(yè)機械無人駕駛技術及精準導航

農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)無人駕駛的精髓在于導航與避障技術的集成應用。導航系統(tǒng)利用衛(wèi)星定位技術和多種傳感器，實時且精確地捕捉農(nóng)業(yè)機械在田間作業(yè)時的位置信息與運動狀態(tài)。這一能力對于確保機械按照預設路徑高效運行至關重要。避障系統(tǒng)則進一步增強了無人駕駛農(nóng)業(yè)機械的安全性能。該系統(tǒng)通過提前探測行進路線中的障礙物，能夠迅速做出響應，實現(xiàn)主動避讓或緊急制動，從而有效避免碰撞事故的發(fā)生。無人駕駛技術在農(nóng)業(yè)機械領域的廣泛應用，為拖拉機、聯(lián)合收割機、碾磨機等設備的自動化改造提供了強有力的支持。這一技術的引入，不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還減輕了農(nóng)民的勞動強度。當前，基于北斗衛(wèi)星定位的高精度差分技術已成為農(nóng)機自動駕駛的主流解決方案。該技術通過實現(xiàn)厘米級的定位精度，完美契合了大中型拖拉機在低速作業(yè)時的精準定位需求。在此基礎上，結合慣性導航組件、電子羅盤、里程計等多元模塊的數(shù)據(jù)融合技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械運動狀態(tài)的全面、精確且實時的監(jiān)測。這一組合不僅提升了無人駕駛農(nóng)業(yè)機械的穩(wěn)定性和可靠性，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化轉(zhuǎn)型奠定了堅實基礎。

2、整地階段的應用

在傳統(tǒng)的土地整理階段，勞動密集型的特征十分明顯，效率普遍較低。使用人工或半自動化工具時，難以精確控制土壤的均勻性和平整度。鑒于這些挑戰(zhàn)，農(nóng)戶可以積極采用自動化平地機和旋耕機，以提高土地整理的精確度和作業(yè)速度。這些先進的設備依靠預設程序和實時監(jiān)控系統(tǒng)，確保每次作業(yè)都能達到最佳效果。具體來說，自動化平地機在實際應用中表現(xiàn)出了卓越的性能。它能夠根據(jù)土地表面的起伏自動調(diào)整鏟刀的高度，確保土壤表面的平整度嚴格符合種植標準。此外，該設備還利用GPS定位系統(tǒng)精確記錄作業(yè)區(qū)域，有效避免了重復作業(yè)或遺漏區(qū)域的問題，顯著提升了整地效率。另一方面，傳統(tǒng)整地方法在控制作業(yè)深度和力度方面往往存在不足，這可能導致整地效果不佳或?qū)ν寥澜Y構造成損害。因此，在進行深松作業(yè)時，農(nóng)戶應優(yōu)先考慮使用自動化農(nóng)業(yè)機械進行土壤深層翻松。這類設備能夠打破硬底層（犁底層），有效改善土壤的透氣性和保水性。農(nóng)戶可以根據(jù)土壤類型和作物需求預設深松深度和速度，確保作業(yè)效果既能滿足農(nóng)作物生長需求，又能避免對土壤造成不必要的損傷。此外，為了進一步提升整地作業(yè)的智能化水平，農(nóng)戶還可以在自動化整地設備中引入智能傳感器技術。這些傳感器能夠在整地過程中實時監(jiān)測土壤的濕度、密度等關鍵參數(shù)，并據(jù)此指導農(nóng)戶調(diào)整作業(yè)策略。例如，當傳感器檢測到某些區(qū)域的土壤較為緊實或濕度不足時，可以及時指導旋耕機或平地機針對性地調(diào)整作業(yè)深度和速度。這種動態(tài)調(diào)節(jié)方式使得整地工作更加貼合實際土壤條件，有助于創(chuàng)建更加適宜種植的土壤環(huán)境，為農(nóng)作物的生長提供有力保障。

3、播種階段的應用

播種階段的優(yōu)化是提高作物產(chǎn)量和降低成本的關鍵策略。引入機械自動化技術為此目標提供了有力支持。這項技術能夠精確控制播種過程中的多個關鍵參數(shù)，如播種時間、位置、深度和種子間距，從而顯著提高種子的發(fā)芽率和幼苗的生長質(zhì)量。在實際應用中，農(nóng)戶利用GPS技術和自動駕駛系統(tǒng)，實現(xiàn)了播種機械的精確定位。這些機械能夠在田間按照預設路線精確移動，確保每一行或每個播種點的位置達到毫米級的精確度。這種精確控制大幅減少了重疊播種或遺漏區(qū)域的問題，并允許農(nóng)戶根據(jù)實時土壤條件或前期收集的數(shù)據(jù)靈活調(diào)整播種密度和深度，確保每顆種子都處于最佳生長環(huán)境中。此外，農(nóng)戶還可以采用變量播種技術，以更好地適應土壤條件的多樣性。這項技術使農(nóng)業(yè)機械能夠根據(jù)土壤質(zhì)地、濕度和養(yǎng)分含量等關鍵參數(shù)動態(tài)調(diào)整播種深度和密度。播種前，農(nóng)戶可對田間土壤進行詳細分析，并將數(shù)據(jù)輸入智能播種設備。設備根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動調(diào)整操作參數(shù)，滿足不同區(qū)域的特定需求。除了上述播種方法，無人機與人工智能技術的結合也為播種作業(yè)開辟了新的途徑。無人機能在廣闊區(qū)域迅速播撒作物，特別適用于地形復雜或難以手工操作的地區(qū)。結合先進的人工智能算法，無人機能夠基于實時收集的圖像和數(shù)據(jù)分析結果智能調(diào)整播撒策略，如改變飛行高度、速度和播種密度，以適應不同地塊的具體條件。這項技術的應用不僅顯著提升了播種效率，還有助于實現(xiàn)作物種植的均勻稀植或密植，根據(jù)作物類型和生長需求進行更精細的優(yōu)化。

4、變量施藥與精確定量施肥系統(tǒng)的自動化

傳統(tǒng)的粗放式施肥方法由于缺乏精確性，常常導致資源的大量浪費和土壤環(huán)境的嚴重污染。因此，變量施藥與精確定量施肥系統(tǒng)的自動化應用已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的重要趨勢。變量施藥系統(tǒng)利用圖像識別技術和特定波段的光譜分析，能夠?qū)崟r且準確地監(jiān)測病蟲害的具體區(qū)域及其嚴重程度。通過與高精度GPS定位技術的結合，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對不同病害區(qū)域藥液用量的精確可變控制，其處理效率相較于傳統(tǒng)方法提升了40%以上。變量施肥技術與變量施藥系統(tǒng)類似，也展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢。它能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械在復雜地形中的位置跟蹤，并通過多源傳感器的數(shù)據(jù)融合分析，確定出最優(yōu)的施肥方案。這類系統(tǒng)的核心構成部分包括數(shù)據(jù)融合平臺與控制算法。數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)負責整合來自位置、土壤、氣象、植物等多個方面的多源異構數(shù)據(jù)，并從中提取出關鍵的影響特征?？刂扑惴▌t充分考慮到地形、土層結構、種子種類等多種約束條件以及隨機干擾因素，通過復雜的運算，最終確定出最佳的控制參數(shù)。

以遼寧省北票市水稻為例，該區(qū)域整地質(zhì)量較好，氮、磷、鉀等主要養(yǎng)分已基本充足。然而，在作物的開花結果期，缺硼現(xiàn)象會顯著影響種子的飽滿度。針對這一情況，在綜合分析了包括土壤養(yǎng)分狀況、作物生長階段、氣象條件等在內(nèi)的眾多信息后，確定出了最優(yōu)的追肥方案，即施入2.5g/667m2含硼肥料。隨后，執(zhí)行系統(tǒng)將該方案精確轉(zhuǎn)化為電機旋轉(zhuǎn)脈沖和傳動執(zhí)行，確保了施肥量的精準控制。該案例充分展示了數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策優(yōu)化與精密執(zhí)行的有機結合，不僅實現(xiàn)了施肥量的精確化控制，還達到了既提高作物產(chǎn)量又保護生態(tài)環(huán)境的目標。這一成果為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路和技術支持。

5、智能收獲機械與高效脫粒工藝的自動化

在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中，收獲作業(yè)扮演著至關重要的角色。然而，傳統(tǒng)的人工收獲方法存在勞動強度大和效率低下的問題。為應對這些挑戰(zhàn)，智能收獲機械應運而生，其優(yōu)勢顯而易見，它能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、連續(xù)且高效的作業(yè)，并且自動化了脫粒與清選流程，有效保障了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。智能收獲聯(lián)合機集成了導航系統(tǒng)、避障探測等尖端技術，實現(xiàn)了田間連續(xù)自動化收獲。該機械的工作狀態(tài)可以通過無線網(wǎng)絡實時同步至制造商的云平臺，便于遠程監(jiān)控和管理。在收割方面，系統(tǒng)能夠根據(jù)地形地貌自動調(diào)整刀架高度，以確保最佳切割效果。這一特性使得機器能夠24小時不間斷作業(yè)，效率是人工收獲的4倍以上。脫粒與清選系統(tǒng)作為智能收獲機械的核心，對于實現(xiàn)精準作業(yè)至關重要。該系統(tǒng)結合了計算機視覺、近紅外技術以及氣流動力學原理，對農(nóng)產(chǎn)品顆粒進行全方位、多層次的分選。具體流程如下：①利用數(shù)碼相機和深度學習算法精準識別雜質(zhì)類型；一旦識別出雜質(zhì)，系統(tǒng)會微調(diào)氣流葉片，使目標顆粒偏離。②對偏離軌跡的顆粒進行激光掃描，以判斷其形狀、顏色、硬度等關鍵參數(shù)。計算機綜合分析這些信息后，精確控制清選執(zhí)行機構，按類別分流處理不同顆粒。這一過程不僅大幅減輕了勞動強度，還確保了農(nóng)產(chǎn)品的標準化生產(chǎn)。③智能收獲機械配備了多種傳感器，數(shù)量可達數(shù)十種，控制執(zhí)行機構的精確度達到毫米級別。其數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠處理GB級別的海量異構數(shù)據(jù)，并利用專業(yè)優(yōu)化算法（如蟻群算法）動態(tài)調(diào)整機械運轉(zhuǎn)參數(shù)，實現(xiàn)對收獲與脫粒環(huán)節(jié)的最優(yōu)化控制。

三、農(nóng)業(yè)機械自動化技術的推廣策略

1、普及科學知識

隨著農(nóng)業(yè)技術的迅猛進步，相關領域的知識與操作技能正經(jīng)歷著持續(xù)不斷的更新迭代。鑒于此，相關部門亟需構建一個與持續(xù)性評估反饋機制緊密融合的動態(tài)教育內(nèi)容體系。該體系旨在確保教育內(nèi)容的時效性與實用性。在組織培訓活動時，重點不僅應放在當前先進技術的傳授上，還應前瞻性地關注未來技術的發(fā)展趨勢。這要求培訓內(nèi)容不僅要涵蓋現(xiàn)有的技術知識，更要對潛在的技術革新有所預見和準備。為了有效評估培訓效果并持續(xù)優(yōu)化課程設置與教學方法，相關部門應采取考核、調(diào)查等多種方式，廣泛收集參訓者的反饋信息。通過對這些信息的深入分析，可以準確判斷培訓的實際成效，并據(jù)此對培訓內(nèi)容與方法進行必要的調(diào)整與優(yōu)化。

2、建立示范區(qū)

通過現(xiàn)場展示自動化技術，我們可以生動直觀地向農(nóng)戶展示其眾多優(yōu)勢，從而推動他們對技術的接納和采納。為了達成這一目標，相關部門必須緊密結合實際情況，精心規(guī)劃并構建多功能的農(nóng)業(yè)機械自動化技術示范區(qū)。在這一過程中，應挑選具有代表性的農(nóng)作物種植區(qū)、地理條件復雜區(qū)以及經(jīng)濟背景多樣化的區(qū)域作為示范點，以確保所展示的技術能夠廣泛覆蓋并滿足不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在種植過程中，應積極邀請農(nóng)機操作員、農(nóng)戶、企業(yè)家以及農(nóng)業(yè)科研人員等各方參與者親臨現(xiàn)場，通過實際操作體驗自動化技術的高效性、便捷性和經(jīng)濟性。同時，為了促進技術交流與合作，應鼓勵參與者分享各自的使用經(jīng)驗，深入討論存在的問題，并積極提出改進建議。這一過程不僅有助于提升參與者的專業(yè)技能與認知水平，更能夠為進一步完善自動化技術及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用提供寶貴的實踐依據(jù)與改進方向。

綜上所述，農(nóng)機自動化技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領域的應用顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和作物產(chǎn)量，同時減少了對人力的依賴，并有效降低了生產(chǎn)成本。為了進一步推動這一技術的發(fā)展，必須加大對研發(fā)的投入，以促進農(nóng)機自動化技術的創(chuàng)新與升級。實施這些策略將有助于農(nóng)機自動化技術在更廣闊領域的普及，進而加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。

（作者單位：122100遼寧省北票市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心）

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2025.01.031