農業機械的自動化與智能化應用方式與發展途徑

摘?要：農業機械在農業生產過程中發揮著巨大的作用，隨著農業機械技術的不斷完善，農機的自動化作業能力顯著提升，使農業機械的作業質量和作業效率進一步得到優化。自動化的農機設備在農業生產的方方面面得到了廣泛的應用，這為我國農業機械技術向智能化發展創造了有利條件。從現階段農業機械自動化和智能化的應用出發，分析了智能農機技術未來發展的趨勢和途徑。

關鍵詞：農業機械;自動化;智能化;應用;發展

中圖分類號：S126?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.072

作者簡介：白伏升（1974-），男，回族，寧夏同心人，本科，農機工程師，研究方向：農機化。

0?引言

隨著我國科學技術的快速發展，農業機械設計和研發過程中所能使用的先進技術越來越多，到20世紀90年代，我國的農業機械自動化水平得到了快速的發展，農業機械的自動化程度顯著提高，隨后的20多年，農業機械的技術圍繞著自動化進行了深入研究，使農業機械進一步替代了傳統的人力勞動，且機械化作業的使用體驗也得到了進一步提升，現階段農業機械技術已經向著精確農業發展，農業機械化的生產方式逐漸實現了高效率、高質量要求。在此基礎上，很多農機企業和科研機構的關注點轉向智能農機產品，并利用現代化的計算機技術、信息技術、傳感器技術等開發出了很多具有智能化特點的農機產品，為農業機械技術向智能化發展創造了良好的開端。

1?農業機械的自動化與智能化

從工業領域的發展來看，通常將自動化生產稱為3.0時代，而智能化生產則稱為4.0時代，可見智能化是在自動化的基礎上發展而來的。農業機械的技術發展也符合由3.0時代向4.0時代升級的特征，從現階段的農業機械化生產來看，農業機械技術應用已經向全程機械化作業轉變，理論技術的研究已經能滿足自動化生產的發展需求。從概念上看，農機自動化技術主要是利用農業機械來替代傳統的人力勞動模式，意在通過最小的人力資源實現最大化的生產作業，而機械的作業仍需要人工進行操作或檢測，自動化的機械設備更多的是進行重復性的機械運轉作業;農業機械的智能化是在農業機械實現自動化功能的基礎上，利用現代化的視覺技術、傳感器技術等形成對環境的感知力，并通過計算機技術對環境感知的相關信息進行處理分析，從而使農業機械具備完全自主的工作能力，進而有效替代人為的管理和決策過程，使農業生產過程逐漸向無人化轉變。

2?自動化農機的應用方式

農業機械的自動化技術在現階段已經基本實現，隨著在農業發達地區的主要糧食作物生產逐漸實現全程機械化，自動化農機產品在我國的應用程度也進一步增強。自動化農機作業覆蓋了主要的農業生產過程，其主要機型包括了聯合整地機、播種施肥聯合作業機、寬幅植保機、聯合收割機、秸稈還田機、自動灌溉機械等，這些機具實現了在農業生產過程中，依靠駕駛員的簡單操作即可高效地完成傳統的農業生產任務，作業過程中除需要進行農機駕駛外，基本不需要再進行其他的農業生產工作，同時自動化技術還向著產前和產后方向延伸，例如種子篩選與自動處理機械、水稻自動育秧機械等產前機械和谷物烘干機、糧食深加工機械等產后機械也基本實現了自動化作業，不僅使生產效率得到了提升，而且對于育種育秧、谷物干燥等工作品質也進一步提升，農民參與勞動生產的工作強度顯著降低。

3?目前智能農機的應用方式

隨著智能化技術研究的深入，很多具有智能化特點的技術逐漸應用到現階段的農業機械上，使很多農業機械具備了一定的智能化功能，也可以將這些農業機械稱為半智能化農業機械。從現階段的應用來看，智能化技術已經逐漸進入了農業生產領域，其典型的應用方式包括以下幾類。

（1）農業植保的智能檢測與智能化藥物噴施。現階段，隨著視覺技術和圖像分析技術的進步，農業生產中逐漸應用了生長狀態的視覺檢測技術，通過攝像頭檢測作物的生長狀態，獲取的圖像信息經計算機分析是否存在病蟲害等異常問題，植保機械在進行農藥噴施作業時，能夠根據各個攝像頭覆蓋區域提供的病蟲害情況實現噴施量的自動化調節，達到替代傳統人工決策的效果，避免了農藥噴施量的不合理問題，減少環境污染，并提高病蟲害的防治效果。

（2）定點土壤檢測與智能化播種施肥。通過在耕地土壤中布置檢測裝置，獲取區域范圍內土壤的養分、含水量等情況，實時檢測土壤狀態，并為播種施肥工作提供數據支持，在進行播種施肥作業時，播種量、播種時機、土壤類型、施肥量等參數的把握可以根據區域范圍的測土數據進行智能化調整，實現最佳的種肥配比，為農作物后續生長提供合理條件，并避免化肥過量使用造成的環境問題。

（3）糧食收獲狀態的智能化檢測。糧食收獲的智能化主要表現在兩方面，一是利用GPS技術和GIS技術分析田間的產量情況，以相關數據形成收獲作業的實施方案，農業機械結合預設方案在GPS定位技術的指導下進行智能化作業，根據不同的作物產量情況智能地調節關鍵部件的轉速、行駛速度等，使收獲過程更為合理;二是利用谷物損失監測技術分析收獲機的工作狀態，避免出現谷物損失量過大造成的糧食浪費問題，解決了傳統機械化生產作業品質無法及時考察與統計的弊端。

4?農機智能化的發展途徑

4.1?加強智能農機管理系統的研究開發

隨著智能農機技術的不斷發展，農業機械上應用的智能化技術越來越多，智慧農機要實現最佳的應用效果，就必須將智能農機的管理平臺技術進行應用與推廣。現階段，我國智慧農業管理平臺功能還不全面，多數功能集中于農機工作管理與數據統計方面，而對于智慧農機所擁有的豐富功能利用不全面。農機智能管理系統的研究應進一步加強對智慧農機的控制、作業方案與決策指導、大數據匯總利用、智慧農機資源的區域化調配等技術的升級，確保智慧農機應用的合理性。

4.2?加強農機無人化智能作業技術的研究

農業機械要真正實現智能化必須以無人作業技術的實現為前提，以此保證在農機具備一定邏輯判斷能力的同時，能夠智能化的實現工作性能和方式的調整。無人作業技術的研究應著力解決以下幾點問題：一是農機自動化駕駛技術，這不僅要求農業機械能夠在耕地中實現自動行駛，還必須根據視覺系統和傳感器獲取的信息進行速度自動調節、障礙物躲避、行駛路線自動優化等功能;二是機電液一體化技術的智能化發展與應用，智慧農機要求機電液一體化技術在農業機械上的應用實現升級，要求農機上的關鍵功能部件實現高度的智能化和可控化，并依靠傳感器技術感知和調整作用力、運轉速度等參數，以便于智能功能的實現;三是確保智能控制的穩定性，優化電子技術和計算機技術在農業機械上的應用模式，使決策、實施過程更為可靠，避免因系統問題導致的智能農機實際工作能力不足問題。

4.3?智能感知技術與邏輯思維技術仍需提升

智能感知與邏輯思維是農機智能化的主要表現，是在生產過程中進一步替代人腦決策的關鍵技術，目前我國農業機械上應用的感知技術仍比較少，傳感器、視覺設備等技術的利用程度比較初級，沒有達到與農業機械深度融合的效果，基于計算機程序的邏輯思維技術仍處于研究階段，距離實際的應用也有一定差距，因此，智能感知技術與邏輯思維技術是農機智能化發展的主要技術突破口，只有在這兩方面加強技術攻關，才能促進智慧農機技術的早日成熟。

5?結語

隨著我國農業生產的機械化程度不斷提高，自動化作業的優勢也凸顯出來，農民使用農業機械的熱情空前高漲，同時也對農機技術的進一步提升給予很高的期望，農機智能化作為農業機械技術發展的下一個目標，其研究和發展決定了未來農業的水平，也是農業發展進步的必然需求。因此，將現階段的農機自動化技術與我國生產實際需求相結合，進一步研究和開發具有我國特色的智慧農機技術，有利于農業的合理化發展和生產效益的進一步提升。

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