農機智能化發展與需求分析

于志剛

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

在科學技術的推動下，各種智能化農業機械裝備被研發并運用到了農業生產當中，大大提高了農作物產量和質量，減輕了農民的勞動量，尤其是在疫情的特殊時期，減少了人員的聚集，為疫情防控起到了重要作用，為我國農業機械設備的轉型升級提供了廣闊的前景。目前，我國農業機械設備的智能化還處于起步階段，農機從技術研發上才剛開始具備智能化的特征，還有諸多難題待攻克，其中最主要的還是基礎問題[1]。與發達國家相比，我國農業機械的研發能力、制造水平、產品質量、運行效率等方面有較大差距，且存在配套設施不完善、核心技術缺乏、制造技術能力低、農藝農機融合與全程機械化配置性差等問題。農業智能化是生物技術、信息技術、智能裝備三大要素的統一，我國未來農業發展的趨勢必然是智能化，將圍繞物聯網、大數據、人工智能三方面來提高農機智能化水平[2]。

1 農機智能化的發展現狀

農業的智能化是我國農業發展的新潮流。當前，我國的農業重視科學技術的研發，致力于實現“數字農業”、“智慧農業”，將物聯網、大數據、遙感等技術運用到農業領域。我國的智能化農業裝備也正處于蓬勃發展的時期，以自動化的設備為基礎，借助于傳感器、信息傳輸、信息集成處理等作為技術支撐，來實現農業的智能化作業，其應用可以總結為以下三方面。

1.1 農機的智能駕駛

在當今農業智能化發展的新時期，出現了基于北斗衛星導航系統(BDS)、全球衛星定位系統(GPS)的智能化駕駛的各類農用機械，包括插秧機、播種機、聯合收割機等，將高精度定位與導航技術、圖像識別與傳輸技術等運用到這些機械的智能化駕駛中去，實現農機駕駛的精準化導航，甚至是農機的無人駕駛，能夠大大減輕農民的工作壓力。當前，農機研發機構以及生產制造廠家對這類農機的研發和生產熱情很高，但很多新型智能化農機仍處于研發或者實驗階段。總體來說我國的農機在智能駕駛方面已經取得了顯著的進步，并且部分較成熟的農業設備已經開始應用。

1.2 農業數據的實施采集與處理

農業數據遍及農業生產的全周期，包括農作物實時生長健康狀況監測數據、土壤水質監測數據、氣象監測數據、農業機械工作狀態監測數據等。這些多方面且海量的數據，一方面需要衛星定位、物聯網等技術支持進行數據的獲取與采集，另一方面還需要高效且合理的大數據處理方式進行配合，才能獲取并運用好農業數據保障農作物的健康生長，保證產量，運用數據進行產量預測、病蟲害風險預測與防治等

1.3 農業機械的智能化作業

農機的智能化作業是智能化在農業上綜合運用的體現。前文中提到，我國現階段的農業智能化處于起步階段，很多農業設備的使用處在自動化與智能化的過渡階段。舉例來說，農田的灌溉系統可以通過農民的簡單操作完成灌溉，但何時灌溉、灌溉量多少等問題還是依賴于人的經驗判斷，而智能化的灌溉系統則可以通過農作物生產狀態的監測數據、溫度濕度、氣象狀況等來綜合判斷，節省了人力且保障了農作物生長狀況的健康。

2 農機智能化的優勢體現

智能化農機是信息技術、計算機技術、衛星定位導航技術等諸多技術在農業這個行業上綜合運用的體現，我國現代化農業的顯著特點是機械化與自動化，而智能化則是幫助農業在現有的基礎上又提高了一個層次，通過智能化來幫助實現農業的高效率和低成本，實現農業生產過程的少人化、合理化、標準化。具體優勢體現在如下三方面。

2.1 智能決策與柔性作業

智能農機是建立在海量數據及高效數據處理方式的基礎上，相比農民的經驗判斷，智能農機能夠綜合相關數據進行科學的判斷并進行智能的決策，還能夠根據實時更新的監測數據對工作方式做出調整，保證了作業的合理性。

2.2 高效作業與規范實施

智能化農機相比傳統農機，獲得提升的不僅是智能化作業方面，還包括基礎功能方面。以農作物的灌溉為例，從頭至尾以什么樣的速度灌溉，灌溉的量是多少都通過智能化的農機進行判斷并進行規范地實施，避免了返工，提高了作業效率。

2.3 質量保障與安全生產

傳統農業設備，尤其是大型設備的故障率是難以保證的，尤其在春耕、秋收等農忙時期以及特殊工作環境下，出現問題的概率更高，而智能化設備會對自身的工作狀態進行監控，實時反饋設備運行狀況，也會根據工作環境調整工作方式、工作速度等參數，將出現故障的概率降到最低，即使出現故障也可以第一時間報修，盡最大可能減輕對農業生產效率的影響，保證設備平穩高效運行。

3 農機智能化的發展趨勢與配套設施需求

3.1 農機智能化的發展趨勢

目前我國農業智能化處于起步階段，未來還有很長一段發展過程要走，未來一段時間的發展趨勢包括以下兩點。

3.1.1 提高農業精細化作業水平

（1）干式變壓器溫升的主要原因是由變壓器運行中所產生的損耗引起的。變壓器運行時產生的損耗轉化為熱量，使溫度升高，熱量向周圍以傳導、對流和輻射的方式擴散。由于低壓繞組處于鐵芯和高壓繞組的內部（如圖1所示），其散熱方式主要是通過氣道內與空氣的對流進行，但是由于氣道內空氣流速有限，故散熱性能欠佳。而高壓繞組處于外側，不僅可以通過與空氣對流散熱，還可以采取輻射方式來散熱，散熱條件明顯好于低壓繞組。

我國是農業大國，是農業起步最早的國家之一，因此很多根深蒂固的農業思想限制了我國農業的發展，因此需推進農業精細化作業的普及，尤其是在農機智能化發展的過程中，不放過任何細節。以農業數據為例，從時間、空間、類型等角度，盡可能多的覆蓋與農業生產相關的一切數據，在我國智能化農業發展的起步階段打好基礎，通過技術手段提高農業精細化水平。

3.1.2 技術創新，與時俱進

從我國農業機械化的發展歷程就可以感受到技術創新的重要性，從最開始的刀耕火種到現在的機械化農業生產，科學技術起到了重要的推動作用。因此，農業智能化發展依然離不開技術的創新，不論是農業數據獲取和數據處理，還是農機功能的創新與實現，都需要技術作為支撐。目前，我國農業機械的研發和制造水平還有所欠缺，因此需要鼓勵技術創新，也需要通過技術引進的方式，來提高我國農機的智能化水平，做到與時俱進。

3.2 農業智能化的配套設施建設需求

農業智能化實際上是多種資源、技術的整合，比較依賴于基礎設施建設，例如衛星定位、農業大數據平臺等，從以下四方面進行需求的分析。

3.2.1 衛星基站的建設

前文中多次提到了衛星定位與導航在智能化農業設備中的重要性，但生產實際中，機械的自動定位和導航經常會有較大偏差，導致農機工作偏離既定路線等問題，影響了工作效率[3]。因此，需增加農業密集區衛星基站的建設，將衛星導航定位與實際狀況的誤差降低到合理范圍內。

3.2.2 農業大數據平臺的建設

農業大數據包含的方面眾多，包括產量數據、病蟲害數據、氣象數據等，當前所能獲取到的數據數量有限且非常零散，不利于數據處理和數據預測。因此需要完善農業大數據平臺的建設，使得多方面的數據能夠完整地保留并部分開放獲取，方便相關研究者的獲取和處理研究。

3.2.3 智能農機工作條件建設

目前，我國大規模農業生產的基層地區缺少必要的基礎設施建設，其中以農機行駛道路建設不足最為突出，導致各種農機的使用受到限制。智能農機的作業需要良好的工作條件，需要圍繞其工作條件的需求進行合理的建設，保障農機的正常作業以及較高工作效率和準確度。

3.2.4 生產規模的集成與擴大

小區域作業會增加智能農機的作業成本及作業量，降低農機的工作壽命，顯然是不劃算的，因此需要推進農業區的連片化經營，促進農業生產的規模化，便于各種高端智能農機的布置與運行，充分發揮智能化農機的優勢。

4 結語

農機智能化是時代的產物，是新時代農業發展的必然趨勢和需求。我國農機智能化水平尚處于起步階段，但其優勢以及智能化在各行業的成功應用告訴我們，農機智能化是我國未來農業發展的前進方向。因此，需要充分認識到智能化能帶給農業的轉變并著力發展，推動我國農業的智能化轉型升級。