試論信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平的對策

劉 斌

雖然我國很早就提出了到2020年農(nóng)業(yè)機械化水平要達(dá)到70%這一戰(zhàn)略目標(biāo)，但截至目前為止，與發(fā)達(dá)國家相比，我國農(nóng)業(yè)機械化水平整體上依然落后20～30a，而且國內(nèi)農(nóng)機企業(yè)的農(nóng)機產(chǎn)品多以中小型低端為主，大型、智能型農(nóng)機產(chǎn)品更多依賴進(jìn)口。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中主要存在勞動力生產(chǎn)力低、生產(chǎn)成本高、土地出產(chǎn)率低、農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力不強等諸多問題，而要解決上述問題，都依賴于農(nóng)業(yè)機械化。伴隨信息技術(shù)的誕生與發(fā)展，如今已經(jīng)滲透進(jìn)各個行業(yè)與領(lǐng)域，并在其中發(fā)揮了巨大的促進(jìn)作用。借助于信息技術(shù)，多個行業(yè)與領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了再次騰飛，社會自此步入信息化時代。為確保我國農(nóng)業(yè)機械化水平能夠持續(xù)提高，以更好地滿足我國農(nóng)業(yè)建設(shè)和發(fā)展需要，因此研究探討如何利用信息技術(shù)來提升農(nóng)業(yè)機械化水平具有尤為重要的意義和作用。

1 信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平的重要性

在黨的十九大報告中明確指出：“發(fā)展是解決我國一切問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，必須繼續(xù)推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，不斷壯大我國經(jīng)濟實力和綜合國力。”而要想繼續(xù)推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，就離不開農(nóng)業(yè)機械化的支持。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)目前的實踐操作過程中，農(nóng)業(yè)機械化與信息技術(shù)兩者之間彼此配合，目前已經(jīng)在農(nóng)業(yè)從業(yè)人員心中形成了一定共識。比如自動化收割機、無人駕駛航空播種機以及土壤維生素觀察機等等，其實這些各種各樣包含著信息技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。伴隨越來越多農(nóng)村青壯年勞動力外出務(wù)工，勢必會導(dǎo)致農(nóng)村青壯年勞動力越來越少，那么就更需要信息技術(shù)來提高農(nóng)業(yè)機械化水平，從而彌補因為大量農(nóng)村勞動力流失而可能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的影響。而且也只有借助于信息技術(shù)，才能夠使農(nóng)業(yè)機械化水平得到進(jìn)一步的提高，從而幫助農(nóng)業(yè)從業(yè)人員實現(xiàn)更加科學(xué)地種植，進(jìn)而實現(xiàn)對土地更好的耕種，以及在收割結(jié)束之后更好地進(jìn)行土地保護(hù)，實現(xiàn)糧食安全生產(chǎn)。

2 利用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械管理水平

伴隨農(nóng)業(yè)機械保有量的持續(xù)增加，農(nóng)業(yè)機械的管理問題成為了影響農(nóng)業(yè)機械化水平的重要內(nèi)容。目前我國農(nóng)業(yè)機械管理主要存在以下幾個方面的問題：一是多種農(nóng)業(yè)機械共同工作的時候，由于缺乏合理的配置，從而導(dǎo)致彼此協(xié)調(diào)性差，進(jìn)而影響了工作效率。二是農(nóng)業(yè)機械在工作過程中，缺乏科學(xué)的管理與指導(dǎo)，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械很容易出現(xiàn)損壞情況。三是農(nóng)業(yè)機械管理水平落后。由于采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來管理和使用農(nóng)業(yè)機械，忽視了農(nóng)業(yè)機械在類型、使用方法等方面存在的差異性，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)力一定程度上受到了限制，進(jìn)而影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械資源的浪費。因此利用信息技術(shù)來提升農(nóng)業(yè)機械管理水平，對于農(nóng)業(yè)機械化水平的提升有著重要的意義。

比如通過建立信息管理系統(tǒng)，對接農(nóng)業(yè)機械管理，當(dāng)將農(nóng)業(yè)機械的狀態(tài)、使用等相關(guān)信息輸入信息管理系統(tǒng)后，信息管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析，然后將分析結(jié)果清晰地顯示在屏幕上，有助于農(nóng)業(yè)機械管理人員更直觀地掌握農(nóng)業(yè)機械的狀態(tài)與使用情況。此外，信息管理系統(tǒng)還可以與農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)庫對接，通過對比土壤的水分、肥力等種植環(huán)境信息，從而向管理人員直接推薦最合適的農(nóng)業(yè)機械，從而有效提高農(nóng)業(yè)機械的工作效率。又如借助計算機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械故障的實時檢測，然后將檢測后的故障信息自動反饋給農(nóng)業(yè)機械維修企業(yè)或者生產(chǎn)企業(yè)，從而使得農(nóng)業(yè)機械的故障維修效率得到大大的提升，使得發(fā)生故障的農(nóng)業(yè)機械能夠盡快重新投入使用。

3 利用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航水平

在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)在其中發(fā)揮著重要的作用，直接保障著農(nóng)業(yè)機械在使用過程中的安全性與穩(wěn)定性，而且有助于使得農(nóng)業(yè)機械操作人員的勞動強度得到一定程度上的降低。按導(dǎo)航方式不同，農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)主要可以分為雷達(dá)導(dǎo)航、紅外導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、超聲波導(dǎo)航、磁感應(yīng)導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、機器視覺導(dǎo)航、GNSS導(dǎo)航等等，為了確保導(dǎo)航質(zhì)量，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)質(zhì)量與作業(yè)效率，利用信息技術(shù)來提升農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航水平是非常有必要的。

比如我國自主研發(fā)的北斗自動導(dǎo)航駕駛技術(shù)可通過接收高精度的北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航信息來控制拖拉機進(jìn)行田間作業(yè)，使農(nóng)機按照設(shè)定的路線自動駕駛，可應(yīng)用于耕整地、起壟、播種、施肥、植保、收獲等多項環(huán)節(jié)。其自動導(dǎo)航精度可以達(dá)到±2.5厘米，鄰接行寬誤差在3%以內(nèi)，可以完全滿足生產(chǎn)要求。同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)24小時連續(xù)作業(yè)，不僅提高了作業(yè)效率，還減輕了機手的作業(yè)強度，現(xiàn)在，已經(jīng)在玉米、小麥、胡蘿卜、甘藍(lán)等多種作物上進(jìn)行了自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用，涉及移栽、起壟、播種多個環(huán)節(jié)。這一技術(shù)的投入使用充分展現(xiàn)了農(nóng)機信息化、農(nóng)機智能化的優(yōu)勢，為農(nóng)業(yè)機械標(biāo)準(zhǔn)化種植保駕護(hù)航。需要注意的是，為了確保北斗自動導(dǎo)航駕駛技術(shù)的順利應(yīng)用，還需要安裝固定基站，全面提升北斗定位精度，使農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)精度最高能夠達(dá)到2厘米，與移動式基站相比，固定基站更加方便、穩(wěn)定且精度跟高。

4 利用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械作業(yè)水平

4.1 耕整方面

耕深是否能夠得到精確的測量，直接關(guān)乎到耕作深度的控制和耕作質(zhì)量。國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心研發(fā)成功農(nóng)機深松作業(yè)監(jiān)管與服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了智能傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)和無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)了深松作業(yè)狀態(tài)和作業(yè)面積準(zhǔn)確監(jiān)測。主要功能包括衛(wèi)星定位跟蹤、耕深實時檢測、面積自動計量、遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測和機具自動識別。作業(yè)面積計量誤差小于3%，作業(yè)深度監(jiān)測誤差小于3cm。為解決微耕機在山地、丘陵地區(qū)作業(yè)時工作不平穩(wěn)，難以控制耕深等問題，目前國內(nèi)已有研究人員設(shè)計了一套微耕機耕深自動控制系統(tǒng)，由連桿和角度傳感器測得信號后，系統(tǒng)控制單元會對耕深自動計算，然后通過對阻力棒的入土深度的控制來調(diào)節(jié)耕深。而對于農(nóng)田而言，如果能夠得到精準(zhǔn)平整，那么可以實現(xiàn)水、肥、藥的利用率得到顯著的提高。目前華南農(nóng)業(yè)大學(xué)成功研發(fā)了一款水田激光平地機，自動調(diào)整平地鏟高度的基準(zhǔn)采用旋轉(zhuǎn)的激光平面，然后采用加速度計和微機械陀螺儀對平地鏟的水平傾角進(jìn)行實時檢測，從而實現(xiàn)了自動調(diào)整平地鏟水平位置，使得平整精度可以達(dá)到3cm以內(nèi)。

4.2 種植方面

借助信息技術(shù)來實現(xiàn)變量播種和精量播種是目前農(nóng)業(yè)機械研發(fā)領(lǐng)域重點研究的內(nèi)容。中國農(nóng)機院研制的小麥變量免耕施肥播種機采用肥料質(zhì)量與流量的信息融合技術(shù)及反饋變量施肥播種控制技術(shù)，不需要耕翻土壤，切開根茬或切斷秸桿、開溝、施肥、播種、壓種、覆土、鎮(zhèn)壓等聯(lián)合作業(yè)可實現(xiàn)一次可完成。變量播種技術(shù)可根據(jù)土壤肥力、水分和作物產(chǎn)量潛力等實現(xiàn)對播種量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，提高作物對養(yǎng)分的利用能力。在電驅(qū)式排種器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)了一套玉米變量播種控制系統(tǒng)，借助GPS該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對播種機所在位置的精準(zhǔn)定位，而且能夠借助GIS掌握該位置的水分、土壤、產(chǎn)量能力等信息，從而由控制器實時計算和對播種機的播種量進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)還成功研究了一套電驅(qū)式玉米排種器控制系統(tǒng)，集成了觸摸屏技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)的該系統(tǒng)，較好地解決了傳統(tǒng)驅(qū)動方式存在的鏈條跳動、地輪打滑等問題從而影響排種器的正常工作，最終實現(xiàn)播種機作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)速度大大提高的目的。主要功能包括實時檢測播種機前進(jìn)速度、實時控制排種器排種速度、實時顯示和設(shè)置播種參數(shù)，作業(yè)質(zhì)量≥97%，作業(yè)速度≤13km/h。

5綜上所述，對于農(nóng)業(yè)機械化而言，信息技術(shù)已經(jīng)成為推動我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化發(fā)展的核心技術(shù)，是促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)獲得進(jìn)一步發(fā)展的動力之源。文章從農(nóng)業(yè)機械管理、農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航、農(nóng)業(yè)機械作業(yè)三個方面，提出了信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平的對策，希望能夠?qū)ξ覈r(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展起到一定促進(jìn)作用。