農業機械的自動化與智能化發展及應用情況分析

徐 明

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 佳木斯農業機械化研究所，黑龍江 佳木斯 154004)

0 引言

我國是農業大國，農業的發展水平在國民經濟中發揮著重要的作用，農業的發展一方面依托于先進的品種和栽培技術，另一方面也要依靠現代化的農機設備參與農業生產才能實現。隨著我國農業機械化水平的不斷提升，農業的生產模式發生了很大的改變，農業機械的廣泛使用有效降低了生產過程的勞動力負擔，在國家農機購置補貼政策的支持下，農民對于先進農機的購買力逐漸增強，越來越多技術先進的農機裝備應用到農業生產中，逐漸改善著我國農機使用水平落后的局面。從現階段來看農業機械的發展水平對我國農業生產模式的優化有重要影響，農業自動化技術的提升和普及有利于進一步提升農業的生產效率，在農業自動化技術的基礎上研究農機智能化是農業機械未來發展的主要方向，也是推動農業進一步轉型升級的有利措施。

1 農業機械的自動化現狀

現階段，我國的農業機械使用量得到了快速增長，農業機械能夠基本上替代人力完成農業生產的所有工作任務，農民對農業機械的認可度也不斷提升。從農業機械使用的情況來看，產前、產中機械的整體技術水平還比較落后，生產中使用的機械技術和配套動力仍比較初級，機械化生產過程對于人的操作水平依賴較大，作業品質與操作技能直接相關，農業機械的駕駛工作勞動量較大，農忙時節駕駛員長期處于高負荷工作狀態。總體上講，我國農業機械化發展現階段的主要工作仍在機械作業率的提升上，對于自動化農機及其先進技術的普及工作相對滯后。盡管近年來農業機械的購置補貼政策使部分先進的自動化機型得到了一定程度的應用，但從主流銷售情況看，農民購置農機的意愿仍以中小型低價格農機為主導致了農機自動化技術的普及速度緩慢。另一方面，我國科學技術的快速發展使農機的自動化技術逐漸成熟，自主農機生產大廠和農機研究機構已經具備制造高度自動化農業機械的能力，只是相關機型成本較高造成產品售價偏高，使其普及速度相對較慢。

2 自動化技術在目前農業生產中的應用

現階段，自動化技術在農業生產中的典型應用包括以下幾類：(1)農田自動化灌溉技術。相對于傳統的生產漫灌方式，很多現代化的農田建設了自動化灌溉管路，尤其在2010年以后，隨著節水灌溉技術和相關基礎工程的建設與普及，農業生產能夠依據土壤狀態自動控制管路實現輸水灌溉，且孔口滴頭、流量滴灌設備等先進技術逐漸與自動灌溉技術相結合，使農業灌溉的合理性進一步增強。(2)作物聯合收獲機。很多先進的自走式聯合收獲機在功能上實現了部分自動化特征，以玉米聯合收獲機為例，一方面機械能夠替代人力自動化完成秸稈處理、摘穗、剝皮、收集等工作，另一方面，機具利用傳感器技術和視頻技術檢測工作狀態，減少了機械故障發生概率。(3)植保無人機。植保無人機是現階段應用較為典型的自動化農機裝備，植保無人機的作業過程能夠實現對指定田地自動進行行駛路線規劃、植保噴霧作業，并具備農藥量檢測、電池電量檢測等功能，能夠在植保作業中缺少農藥或電池沒電的情況下提前返回補給點，并在問題解決后再繼續作業，同時植保無人機能自動處理田間障礙物、風力影響飛行或定位信號缺失等問題。(4)其他具有自動化特點的農業機械。除上述機械外，部分農機也逐漸應用了自動化技術，只是沒有全部的自動化特點，例如拖拉機的自動勻速直線駕駛、水稻插秧機的秧盤檢測、谷物烘干機的自動溫濕度調控等，也都具有農機自動化特征。

3 農機自動化發展的阻礙因素

3.1 農民群體對自動化農機的認識不足

農民群體作為農業機械的使用主體，其對農業機械的選擇與使用決定著農業生產的發展趨勢。現階段，大多數農民受傳統觀念制約，對更為先進的農機技術認識不足，認為自動化農機的應用對于自身的經營幫助作用不大，加之出于購機成本的考慮，往往還是傾向于選購傳統農機。

3.2 自動化農機的設計和生產成本過高

自動化農機裝備在設計和制造過程中比傳統農機更為復雜，一方面，設計者在設計過程要選用大量的傳感器、通訊設備、定位終端、中央處理器等，還必須對農機的相關功能和結構進行進一步優化，并對其進行詳細的技術論證，整體的設計過程相對于傳統農機研發更為繁瑣；另一方面先進的自動控制元件造成農機生產、裝配和購置的成本進一步上升，不利于農機產品售價的控制。

3.3 自動化農機對復雜農田的適應力不足

由于我國農業生產幅員遼闊，不同地區的氣候特點、耕地土質、地形條件等因素存在很大的差異，現階段的自動化技術由于缺少智能技術的支持，對于田間突發問題的應變能力相對不足，在農業自動化生產的過程中還可能因為自動化元件的加入引起更多的農機故障問題。

4 農業機械自動化向智能化發展途徑

農業機械的自動化技術是農業機械優化發展的特征，但在應用過程中也存在著功能執行單一、應變性不足的問題，因此，隨著智能化技術的成熟，農業機械也應逐漸向智能化轉變。

4.1 加強自動化農機的數據分析處理能力

對生產環境和農機工作狀態的實時分析與方案調整是農機智能化的體現，這要求農業機械具備一定的邏輯思維能力，隨著物聯網、云計算、大數據等技術的逐漸普及，將農業機械的邏輯分析過程與上述先進技術進行有機結合，有利于智慧農機真正實現全程無人化作業，使農業機械的工作能力再上一個臺階。

4.2 加強農機人機交互的便捷性

農業機械的智能化發展要求農業機械能夠實現與生產管理人員的遠程交互，在現代化的農業機械領域，隨著自動化技術的應用，大量的傳感器被應用到農機設備上，這些傳感器對環境和工作狀態的感知一方面供農機高適應性作業使用，另一方面相關信息也應便捷地傳達給生產管理者，使管理人員能夠及時獲得農業生產相關信息，并能夠實現遠程調整農機作業方案、控制農機執行其他指令等。

4.3 從智慧農機向農業機器人轉變

機器人技術在農業機械領域的應用能夠進一步提高農業機械化生產的精確性和無人化程度，機器人作業具有更好的工作柔性和功能集成性，將現代化的機器人技術應用到很多農業機械難以應用的場合，如果蔬采摘、茶葉采摘、除草除蟲等，能有效提高農業機械功能的覆蓋面，使農業機械化生產的智能化程度進一步提高。

4.4 加強農業機械的集中專業化管理

為進一步提高智慧農機的實施和應用效果，可考慮建立現代化的智慧農機管理平臺，利用智慧農機管理平臺監管各個農機裝備的使用情況，未來農民可根據自身意愿將智慧農機設備進行專業化托管，從而通過職業管理團隊負責智慧農機的合理管理與服務，幫助完成智慧農機的使用、維護、保養、維修等工作，從而徹底解放農村勞動力。

5 結語

綜上所述，農業機械作為現代化農業的生產力代表，提升其自動化和智能化程度是農機工作者必須要努力完成的工作，農業機械的快速發展必須要從現階段的農機使用實際情況出發，分析農業生產的實際需求和自動化與智能化技術應用的合理方向，通過技術的循序漸進滲透使農民逐漸接受并認可先進技術的優勢與好處，幫助自動化和智能化農機裝備實現大面積普及，促進農業機械化生產的全面進步。

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