智能化技術在農業機械中的應用與發展

施輝城

摘要：基于生態環境保護的大背景，分析智能化農業機械技術的主要作用和發展現狀，探討現階段智能化技術在農業機械中的應用情況，展望其未來發展趨勢，為智能農業機械的發展提供理論支持。

關鍵詞：智能化技術;農業機械;自動控制;機器人

中圖分類號：S24;S221? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）06-0080-02

智慧農業是生物技術、信息技術、智能裝備三大生產力要素的統一，是農業信息化發展的高級階段。我國作為一個農業大國，發展智慧農業勢在必行，必須大力推進智能化技術在農業機械中的應用。智能化技術包括自動控制、傳感器、定位導航、計算機視覺、AI機器人等現已廣泛應用于農業生產領域，是當前研究領域的重要方向。分析智能化農業機械技術的內涵，探討現階段智能化技術在農業機械中的應用情況，展望其未來發展趨勢，為智能農業機械中的發展提供理論支持。

1 農業機械智能化技術

近年來現代科技的進步，推動農業機械不斷更新升級，各種智能化農業機械紛紛涌現。智能化技術的主要作用有：1） 助推現代農業產業發展，提升農產品的市場競爭力。2） 有助于實現生態環境保護目標，促進現代農業的持續發展。3） 實現精細化耕種，確保農業資源得以充分利用，推動農業生產朝著智能化、標準化和科學化的方向前進。4） 使農業機械按照人類的思維模式開展生產活動，降低人力工作量，提升農業生產效率。

世界發達國家的社會經濟發展程度高，科技創新能力強。智能農業生產機械的普及率非常高，農業生產的智能化、機械化水平在很大程度上超過我國。進入新世紀后，我國著力發展現代農業，各種智能化農業機械逐漸投入農業生產。近年來，復合式、高性能和智能化的現代農機裝備成為農業裝備發展的新亮點。農業無人機、無人駕駛拖拉機、智能收獲機、智能除草機、擠奶機器人、農業自動化與控制系統等發展迅猛。各種智能化和現代化農業裝備的普及應用，在提高農業生產效率中發揮著關鍵作用，為農業現代化建設帶來充足動力。

2 智能化技術在農業機械中的應用

2.1 自動控制技術

自動控制技術是推進農業生產智能化的重要途徑之一，在發達國家應用廣泛。目前，依托智能化技術研發的各種農業機械，被廣泛應用于灌溉、施肥、除蟲、作物收割等農業生產活動，使農業生產管理實現智能化。

在農業機械上設置電子監控系統，例如在大型收割機的駕駛室內設置智慧屏幕，方便操作人員實時監控收割的具體情況。部分地區采用自動監控和管理技術監測農作物生長情況，科學調控農作物生產環境的溫濕度、光照和土壤，借助傳感器獲取相關數據信息后，依靠計算機系統實施分析并將相關指令發送到控制設備，從而對農作物生產環境進行有效控制。目前，部分歐美國家普遍應用能夠發射激光信號的激光平地機，其接收到信號后進行數據分析并將結果傳送到液壓控制系統，驅動機械開展高精度作業。

2.2 新能源技術

現階段，沼氣、太陽能、水能、風能等新能源，逐步替代煤炭、石油等非可再生資源，緩解自然環境污染和應對全球氣候變暖。在現代農業生產中，太陽能可以為灌溉種植等農業機械提供動能;將光能和電能應用于溫室大棚，為農作物生長提供能量;用光照設備誘導害蟲，減少農藥用量，降低農藥對土壤的危害，減少農業廢棄物;太陽能水泵和風力發電能為農業灌溉提供能量支持;在農機駕駛室內安裝以太陽能為動力的制冷器，通過集熱器和真空平板把太陽能轉變成機械能，可以降低其他能源消耗。

2.3 計算機視覺技術

在農業機械中，計算機視覺技術主要應用在田間施肥、清除雜草等方面。計算機視覺技術能夠實現可視化操作。清理田間雜草時，過去的作業模式針對性不強，易誤傷農作物，而計算機視覺技術能夠準確地識別雜草，實現區別化鋤草，在提升鋤草實效性的同時，確保有益植株不會受到損害。

噴灑除草劑的過程中，計算機視覺技術能夠實時采集圖像并對比植物形態，防止局部地區農藥噴施過量，提升鋤草噴灑作業的精確度，減少農藥對生態環境的影響，符合國家重視生態環境保護的理念。

2.4 GPS導航技術

GPS導航的突出優勢是操作便捷、精確度高和投入成本相對較低。發達國家幾乎所有農業機械都配置GPS系統，依靠自動導航進行自動化農業生產。GPS可以直接與互聯網進行信息連接，對作業區域的農作物情況展開實時分析，為后續的農田維護和農業機械保養提供參考依據。

在拖拉機中內置GPS導航系統，可實現無人駕駛。GPS導航技術能精確控制農業無人機的具體飛行線路和飛行高度，從而高效率開展藥物噴施、播種、灌溉等作業。借助GPS導航技術，無人機噴灑農藥時可節省30%左右的藥量，極大減少藥物成本，降低農藥對附近環境的危害。

2.5 機器人技術的應用

機器人技術集圖像識別、智能技術、自動控制、信息交換和通信技術于一體，通過模擬人類行為在農業生產過程中實現跟蹤定位、監控、智能識別等功能，完成農業生產和管理任務。現階段，主要有大田生產農業機器人（播種、收獲、植保、耕作、移栽機器人等）、設施農業機器人（嫁接、花卉插枝、蔬菜采摘、分揀機器人等）和農產品加工鑒定機器人。此外，天氣預測激光機器人、大型蔬菜種植的除雜草機器人等不斷涌現。

2.6 其他自動化技術

2.6.1 人機協同技術 該技術能夠讓信息技術和作業人員有機結合，達到人機協同完成農業生產任務的目的，在很大程度上促進農業機械工作效率的提升。借助于GPS技術、大數據以及人工智能，作業人員能夠利用計算機對數據信息予以分析，結合農業生產任務需要對農業機械進行靈活控制。

2.6.2 綠色維修技術 該技術能夠保護生態環境、減少資源損耗，依托現代技術對出現故障的農業機械實施維修處理。應用該技術可以有效避免材料浪費，降低維修作業中的環境污染，確保農業機械持續穩定運行。

3 智能化技術在農業機械中的應用前景

農業機械的智能化水平與科學技術發展、國家政策扶持、地方經濟發展密切相關。農機科技創新、經濟水平提高和政策扶持，是確保智能化農業機械推廣普及的重要基礎，也是實現農機智能化的基本前提。我國作為一個農業大國，在推進智能化技術在農業機械中應用的同時，必須強調生態環保理念，積極打造全方位、立體化的現代化農業體系。

從整體而言，我國農業機械逐漸朝著全面智能化的方向邁進，相信在不久的未來，我國農業生產的科技水平會進一步提升，更多智能化技術被應用到農業機械中來。未來智能化技術在農業機械中的應用，必然會集中在物聯網、大數據、人工智能等技術上，真正推進智慧農業發展。

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Application and Development of Intelligent Technology

in Agricultural Machinery

SHI Huicheng

（Key Laboratory of the Ministry of Education of Modern Manufacturing Technology， Guizhou University， Guiyang 550025， China）

Abstract： Based on the background of ecological environment protection， this paper analyzes the main role and development status of intelligent technology in agricultural machinery， discusses the application of intelligent technology in agricultural machinery at the present stage， and looks forward to its future development trend， so as to provide theoretical support for the development of intelligent agricultural machinery.

Key words： intelligent technology; agricultural machinery; automatic control; robot

收稿日期：2021-06-28

作者簡介：施輝城（1992—），男，碩士，從事智能制造方面的研究。