農業機械智能化的發展現狀與前景

陳福云

摘要：在概述農業機械智能化特點的基礎上，總結國內外農業機械智能化的發展歷程，展望以無人機、農業機器人、精細農業為代表的智能化農業機械的發展前景，以期為推動農業機械智能化發展提供理論借鑒。

關鍵詞：農業機械;智能化;無人機;農業機器人;精細農業

中圖分類號：F426.4? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2018）05-0078-02

隨著計算機技術的發展，自動化控制技術在農業機械中得到廣泛應用。由于農業機械使用環境具有多樣性和復雜性，僅靠簡單的傳感器和控制系統無法使各生產環節達到最優化，因此有必要研發能對多種信息進行快速處理、分析、決策的農業機械。在此情況下，智能化農業機械應運而生。智能化農業機械的中央處理器芯片能對傳感器傳回的信號或其他功能進行智能化控制，并與指揮系統或操作人員進行信息交互。農業機械業智能化是農業現代化的重要標志，也是農業發展的必然趨勢。

1 農業機械智能化的特點

智能化農業機械是指裝備中央處理芯片（CPU）和各種各樣的傳感器或無線通訊系統的現代化農業機械。農業機械智能化能夠規范農業生產過程，減輕操作人員勞動強度，提高勞動效率和機械化程度。智能化農業機械裝有各種傳感器，不僅可以監視作業過程，而且可以避開不良工作環境，使其始終處于最佳技術狀態，提高作業安全性和操作可靠性。中央處理芯片體積較小，但功能強大。衛星定位系統可以實施精細作業，支持農田作業的科學管理決策等。

2 國內外農業機械智能化的發展現狀

2.1 國外研究情況

20世紀90年代中期，美國將軍事衛星導航系統安裝于農業機械，開啟了農業機械智能化的先河。目前，歐洲、美國、日本等發達國家的農業生產已基本實現機械化，且智能化水平較高。拖拉機精確制導系統可輔助駕駛，使拖拉機在田間直行，甚至可以讓農民在黑夜和大霧天氣開展作業。許多國家通過農業機械與農藝結合，全面實現農業機械智能化，從而發展精確農業。日本的小型智能化農機裝備種類齊全，農作物生產全部實現智能化控制。美國依靠全球衛星定位系統和計算機技術進行因點、因苗精確施肥噴藥，使農業智能化管理更進一步，推動了農機智能的飛速發展。

2.2 國內研究情況

我國以農業大國著稱，錯綜復雜的地形條件和氣候環境導致農業機械種類眾多。從20世紀90年代開始，我國著重研究精準農業機械，一些農機企業紛紛開展智能化農業機械研究，使得農業機械智能化技術水平不斷提高。目前，東北、新疆等地的一些大型農場已配備部分智能化農業裝備。據《中國農業機械化發展報告》顯示，東方紅X-804拖拉機設計開發的載波相位差分全球定位系統（DGPS自動導航控制系統），使拖拉機的自動化、智能化水平大大提高，可實現拖拉機無人駕駛。我國的智能化農業機械主要有智能化播種機械、智能化施肥機械、智能化噴藥機械、智能化灌溉機械、智能化收獲機械等。但從總體來看，智能化農業機械的種類還比較少，技術水平仍處于研發和探索階段，與國外發達國家還有一定差距。

3 農業機械智能化的發展前景

農業機械智能化主要應用于作業狀態監控、故障報警和行走導航等方面。隨著物聯網、互聯網、大數據及云計算等先進科學技術的迅速發展，農業機械智能化的發展前景廣闊。

3.1 無人機

無人機是航空領域的智能化產品，因具有便捷、高效、智能等特征而逐漸應用于農業、快遞運輸、災難救援等領域。無人機可節省大量的人力成本，還能解決環境問題。但目前無人機對技術要求較高，成本投入也很高，還無法全面普及。農業機械智能化的發展趨勢之一是無人機小型化、個性化、智能化和系統化。

3.2 農業機器人

農業機器人是機器人技術和自動控制技術在農業機械上的具體應用，屬于特種機器人范疇。目前，農業機器人在育秧、移苗、嫁接及農產品收獲等方面均有應用，用以解決農業生產中勞動力不足的問題和提高農業生產效率。農業作業具有環境復雜多變性和對象多樣性，對農業機器人的要求較高。未來的農業機器人將集成更先進的互聯網技術，具有更高的工作效率和精度，實現農業精準化和標準化生產。

3.3 智能化管理系統

智能化農機把先進的物聯網技術、控制技術、機械技術和行業技術集成在一起，功能強大且高效。將智能化農機應用于農業生產，必須有相應的智能化管理和保障措施。農業機械智能化管理主要由農機配置、機具狀態及智能化實時調度組成，在一個農場、一片區域甚至全國形成高效的農業生產管理網絡，采集農業地理、作業環境、農機作業參數、智能農機決策等信息，并進行傳遞、存儲和分析;建立統一完善的信息管理系統，根據農作物生長情況和氣候變化采取相應的調度措施;借助各種傳感器和中央處理芯片實現多個農機的智能化互聯，對協同作業的農機進行智能化管理，使農機作業效果達到最優化。

3.4 精細農業

精細農業又稱精細農作或計算機輔助農業，是基于信息和知識的農田作物生產經營管理技術。其利用先進的田間信息采集技術獲取農作物產量和影響作物生長主要因素的空間分布信息，運用農業科學知識制定農田與農作物栽培管理方案，指導分布式定位處方農業作業，通過規避生產過程中的風險降低生產成本和提高土地利用效率。當前，各種農業機械智能化系統不斷涌現。這些系統根據不同地區的社會條件和經濟條件，圍繞節本增效和保護環境，采用不同的技術方式提高農作物生產管理的科學化和精細化水平。精細農業是農業可持續發展的必然要求，也是發展農業機械智能化的必然趨勢。

4 結語

無人機、自動插秧機、農機作業精細化管理平臺等智能化系統的出現，意味著智能化技術在農機領域的應用逐漸深入。農業機械智能化能夠提升農業生產效率，推動農業生產向更為智能化的方向發展，對于我國甚至世界的農業現代化發展具有重要意義。

參考文獻

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Present Situation and Prospect of Intelligent Development

of Agricultural Machinery

CHEN Fuyun

（Huai An Higher Vocational School of Biological Engineering， Huai′an Jiangsu 223001， China）

Abstract： On the basis of summarizing the characteristics of intelligent agricultural machinery， this paper summarizes the development process of intelligent agricultural machinery at home and abroad， and looks forward to the development prospect of intelligent agricultural machinery represented by UAV， agricultural robot and precision agriculture， in order to provide theoretical reference for promoting the intelligent development of agricultural machinery.

Key words： agricultural machinery; intelligent; UAV （unmanned aerial vehicle）; agricultural robots; precision agriculture