“云物移大智”與農業機械化融合現狀與對策

（山東農業工程學院，山東 濟南 250100）

我國是一個農業大國，15億人口中有近半數生活在農村。因此，農業與農村的健康發展始終關乎著社會的長遠發展?！皩嵤┼l村振興戰略，要堅持農業農村農民優先發展”是十九大報告中重點指出的問題。作為國家基礎產業的農業發展關系著國計民生，其信息化、智慧化的程度決定著農業信息化的發展程度，也是國家信息化的重要組成部分。農業生產從主要依靠人力畜力——主要依靠機械動力——并進入了機械化為主導新階段，2018年，《國務院關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級的指導意見》指出：推動農機裝備產業向高質量發展轉型，同時推動農業機械化向全程、全面、高質、高效升級作為今后一個發展時期的總體要求[1]。2021年，習總書記在全國脫貧攻堅總結表彰大會上的講話強調“堅持把解決好“三農”問題作為全黨工作重中之重，堅持農業農村優先發展，加快農業農村現代化步伐”[2]。深刻學習上述文件和講話精神，梳理國外農業機械化現狀，找出差距和不出，進一步推進我國“三智農業”高質量健康發展。

充分利用現代信息技術，將 “云物移大智”（云計算、物聯網、移動互聯、大數據、人工智能）與農業機械化深度融合是加速農業機械更新升級和“三智農業”（智慧農業、智能農業、智造農業）發展的重要手段和有效途徑?！霸莆镆拼笾恰毙畔⒓夹g主要包括云計算、物聯網、移動互聯、大數據、人工智能、傳感器、GPS等。農業信息化是指在農業領域全面充分的應用以物聯網、大數據、人工智能、云計算、移動互聯為代表的現代信息技術，使之滲透到農業生產、存儲、加工、運輸、營銷全過程進行智能化控制，發展精準農業、智慧農業，帶動農村經濟、技術等環節的全面發展，實現農業發展“新六產”[3]。目前，“云物移大智”信息化技術日新月異，但其滲透到“三智農業”發展的水平還較低，與國外發達國家相比還存在著較大的差距。

1 國外農業機械化發展的現狀

二十世紀九十年代，幾個比較典型的國家，如：歐美為代表的美國、德國，東南亞為代表的日本等經濟發達國家的種植業和養殖業已進入高度機械化階段，農業機械已向自動化、信息化和智能化方向發展[5]，即達到了農業4.0高級階段。也有研究者認為國外農業機械化發展大致上都經歷了三個階段，從初步農業機械化時期——基本機械化時期——全面機械化(高度現代化)時期[4]。國外農業水平發展較好國家中在國家經濟水平、農業機械作業規模、農作物種植種類、地理條件以及農業機械裝備水平等方面各有不同，但又存在著共同特點，總結如下。

2.1 政策與法律支持

大多國家實行多項支持政策和法律用來促進農業機械化的發展，各國政府對農業機械化的支持方面主要是通過經濟政策調控，如：實施直接補貼、低息或貼息、購機貸款擔保等優惠貸款政策等方式，調動農民或大型農場購置大型農業機械的積極性和主動性。美國政府一直對農業機械用柴油實行免稅政策[6]，早在1953年日本頒布《農業機械化促進法》，經過隨后多次修訂，在法律政策上保證農業機械化的健康發展[6]。

1.2 農業向數字化、智能化發展

隨著信息化、智能化融入各行各業，先進的數字農業、智能農業也得到了迅猛發展。信息化技術滲透到了美國數字農業發展整個階段，在農業生產、加工、運輸、存儲、銷售的各個環節都有深刻的“烙印”，直接打造了美國“精準農業”，整個智能化過程提高了美國國家農產品的國際競爭力。日本在二十一世紀初已在大型農場中實現了遙感、地理信息系統和全球定位系統的“3S”技術，同時配備有網絡信息服務、智能機械管理系統[7]。德國的農業信息技術發展主要集中在通過計算機知識建模進行雜草自動識別、病蟲害診斷、無人駕駛采摘等多項技術[8]。其政府對于農業機械化極其重視，另外農機企業和組織也十分重視農業機械的現代化生產。每個農產品都可以通過無線射頻識別技術進行回溯，提升了農業品的安全和可信度。

1.3 農業向集約化、可持續化發展

“云物移大智”信息技術與農業機械化深度融合發展有利于促進農業生產成本的節約和生態環境的保護。傳統農業機械作業方式水平還處于較低水平，如施撒農藥或施肥過程中所造成農藥飄移和土壤污染的生態污染問題，嚴重影響到農業耕地的使用，影響農業的的可持續發展。美國Veris Technologies公司的測繪系統可以遠程測量土壤的溫度、濕度值和電導性[9]，為土地生產量預測提供重要參考和依據，同時與GPS信息相結合繪制田地土壤成分分布圖，從而實現田間的變量精準施肥和施撒農藥，對提高經濟效益、減少環境污染等具有重要意義。

2 我國農業機械化發展現狀和不足

近年來，國家政府發布了一系列促進農業信息化發展政策和制度，中央提出“中國制造2025”主攻方向是智能制造，其中農業機械化農機裝備也是發展的十大領域之一。政策和制度的方向引領使得我國農業機械化取得了一定的成效，但與發達國家相比，仍存在著不足。

2.1 我國農業信息化發展現狀

2.1.1 政府主導加快信息化融入農業機械化發展

二十世紀九十年代后期，中國農業部農業機械化管理司就建設了中國農業機械化信息網，農業機械化信息網的建設帶動了國內各省農業機械化政府網站建設。隨后，在東南沿海一帶福建、江蘇、浙江，華中地區陜西，華北地區山東、河北等十多個省也陸續建立了農業機械化政務網站。農業機械網的建設給信息化融入農業機械化奠定了基礎，促進了農業機械信息化發展的腳步。目前，國內已形成了中國農業機械化信息網為首，各省級農業機械化信息網為骨干，三大農業機械網站農機質量網、農機監理網和農機推廣網三大農業機械為為支撐，以及一大批地縣級農業機械化信息網的農業機械化管理信息網絡體系結構[10]。

2.1.2 農業機械化廣泛應用于地標作物

北方地區因受溫度、濕度、雨季等地理環境的影響，習慣大規模的種植玉米、棉花農作物，這兩類農作物相比其他農作物而言無論是播種還是收割，兩種作物種植、成長、管理均需要大量的人力和物力參與。在傳統以體力和畜力勞動為主的農作物種植時代，兩種作物均需要大量和人力勞作，從而導致兩種農作物的生產成本較高，農民勞作沒有獲得感、價值感。變相導致農村“留守兒童”的增多，不利于地域的均衡發展。因此，若不能合理的進行農業生產改革，將會嚴重影響著農業生產的整體性發展，在國家政策、政府支持、高校科研所、企業單位的共同努力下，將農業收割技術與信息技術進行有效融合，生產出了不同品牌的玉米收割機、棉花收割機，如：山東國豐機械有限公司的4YZ-2型自走式玉米收割機，大大提高了農業生產工作效率，降低生產成本，同時推動我國農業經濟的持續增長。據統計，2018年底，全國已有300多個示范縣率先基本實現玉米、棉花農業生產全程機械化[11]。

2.1.3 農業機械化管理平臺發展迅速

近年來，隨著農業機械化生產經營主體的增多，為滿足農機作業過程中各類農業機械化信息需求，在全國各地開始啟動農業機械作業管理信息平臺建設。在所建設的農機信息化管理平臺中，大致包含如下內容，農業機械信息化的智能監管運維平臺構建與開發，將農業機械化管理部門、農業機械化合作社、農業機械化用戶進行網絡化對接，實現農業機械化信息的資源共享和科學管理。功能包括農業機械化管理、作業管理和農業機械化服務，農業機械化信息化智能監管運維展示與決策運營。通過設立省級監控平臺、縣域監管調度系統、農業機械化合作社管理三個輔助決策系統，進行可視化展示和信息決策，其中包括分級的農業機械化實時監控平臺、調度和管理操作。如，山東省農機管理云平臺就包括智能運維與管理模塊，可以實現智能控制、遠程管理、專家決策等多種功能(圖1)；湖北省構建了“農機通”短信平臺系統，可以用于給指定農機用戶或經營主體、合作社發送農機作業當前狀態短信，及時進行故障處理，以便進行遠程控制運維和決策；安徽省則是使用“農機通”—農業機械遠程控制管理與農業機械化信息服務系統,可以實現PC端、手機端信息的互連互通和共享，實現快捷、方便、有效的農業機械化信息服務，促進了農業機械化的高效大規模發展。

圖1 農機故障自動預警診斷工作原理圖

2.2 我國農業信息化發展不足

2.2.1 農村對機械化的認識不夠深入

受傳統方式的影響，當前我國農村的勞作方式大多仍是以家庭為單位，部分采用合作社方式，相對于國外大規模、大農場式的生產模式還有很大差距。因此促使我國農業機械化、農業機械自動化、信息化的“智慧農業、智能農業、智造農業”發展的大型農機設備無法施展力量。同時，存在著部分農機企業和農業主題過度追求短期效益，對“智慧農業、智能農業、智造農業”所帶來的長遠發展認識不到位，沒有深刻認識到“智能化農業、智慧化農業、智造化農業”的發展道路。多種原因導致價格偏高、性能好的農業機械化設備使用率不高。

2.2.2 多元化投融資體制機制尚未健全

在國內農業機械化迅速發展的同時需要大量資金的投入，而我國農業機械化信息化建設資金仍以政府財政投入、財政補貼為主，在一定程度上不僅存在著資金總量不足，同時存在專項資金的缺乏。用于專項關鍵技術研發經費不足，各農業機械應用系統后期維護和升級改版經費嚴重不足。在某些地方，即使資金總量充足，但存在著資金分配不合理，市場還存在著很大的欠缺空間尚未得到充分發揮，投資融資的方式體制機制還不完善，存在著發展較大發展空間。

2.2.3 區域發展不平衡、核心技術存在差距

雖然智能化農業機械在國內有了一定了應用規模，但其研發技術還處于較低水平，現有的大多數農業機械僅適用品種少、要求低、可靠性低的農作物大規模作業，還不能適應現代農業生產高水平、種類全、可靠性高農作物發展的需要。如，農業機器人技術總體上還處于模仿發達國家技術階段，或是在實驗室開發樣機階段，對目前要求較高的智能化農業機械還有差距。設施農業機械化設備智能化水平低，在諸如溫室溫濕度控制、人工智能無人操控、網絡通信技術應用等方面存在很大發展空間。

2.2.4 人才投入力度不足

目前，國內農業機械化行業建設的專門機構和專門人才數量較少，投身于建設農業機械化信息化研究的人才更是少之又少。同時現有農業機械化人才伍專業知識儲備量不足、學習力較弱，由于存在著對農業的偏見，也存在新入人才不足等現象，不能滿足當前農業機械化信息化的要求。在國內廣大農村也存在著嚴重缺乏會使用、能使用智能化農機設備、農機管理信息系統的人才，對鄉村振興的發展也存在著滯后性。

3 推動我國“三智農業”發展的對策

3.1 建立健全多元化的扶持力度

多種途徑強化頂層設計，進一步加大政府在農業機械化信息化投入力度。政府主導通過政策支持、項目創新幫扶、科技引導等多種方式，鼓勵和引導高校參與農業信息化科研、企業進行農業機械化生產、民間組織進行農業機械化作業等方式促進農業機械化信息化發展，通過示范、幫扶項目工程，帶動一部分地區先富起來，將農業機械化信息化成果進行推廣，以先富帶動后富，最終實現全面農業機械化信息化智慧化的農業生產、儲存、加工、流通與消費，最終促進農業經濟發展。

3.2 積極推動縣域農業機械化信息化系統建設

為滿足現代農業機械化信息化的建設需求，建立統一、有效的智能農機互聯網平臺系統與數據可視化管理平臺，并對各類數據進行有效的數據統計和分析，得出有助于農業發展的決策信息，是當前建立農業機械化信息系統的初衷和目標。

因此，目前圍繞當前縣域農機作業存在的數據信息采集與互動不完善現象、作業管理不規范、資源配置不合理情況等突出問題，以滿足農業機械高精度的實時定位、信息狀態參數采集、遠程監管的迫切需求，建設縣域范圍內農機狀態監控體系，構建縣域玉米聯合收獲機械農機信息化智能監管運維平臺，全面提升縣域范圍內農業機械化水平的監管與服務水平成為當務之急。

3.3 建立示范基地加大人才培養

拓展各種渠道，加強與農業類高校的合作，成立組建農機行業信息化技術創新戰略聯盟，進行“校企合作”+“校政合作”，聯盟進行聯合協同創新與聯合攻關，創建省際農機信息化科研及創新基地，培養農業科研人才和創新團隊，服務于農業機械化信息化發展。加強對基層農業機械化管理人員、農業機械化合作社人員、農業機械化操作人員的培訓和學習，不斷提高農業機械化應用主體的綜合能力和素養。