農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展

王曉龍

（內(nèi)蒙古巴林右旗查干沐淪蘇木人民政府，內(nèi)蒙古 赤峰 025175）

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 提高生產(chǎn)質(zhì)量

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備對人工操作有著較大的依賴程度，隨著近年來科技的快速發(fā)展，企業(yè)逐漸從勞動密集型轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型，如今技術(shù)水平競爭已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域競爭的關(guān)鍵?？梢?，機(jī)械領(lǐng)域要重點(diǎn)提高設(shè)備精密度。自動化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，不但能夠推動農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展和升級，還能夠推動整個(gè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，逐步解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)和應(yīng)用中的不足，達(dá)到優(yōu)化整個(gè)產(chǎn)業(yè)的效果。農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用、維修、養(yǎng)護(hù)等因機(jī)械自動化技術(shù)而變得更加便捷。農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中可以利用自動化機(jī)械設(shè)備進(jìn)行灌溉、環(huán)境監(jiān)測、病蟲害防治等，將自動化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備當(dāng)中可以有效解決傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中的問題，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量[1]。

1.2 提高作業(yè)精準(zhǔn)度

將自動化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)當(dāng)中能夠有效提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量，有助于提升企業(yè)的市場競爭力，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。位置傳感器和光電傳感器是很多自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部控制系統(tǒng)常用的裝置，通過傳感器能夠?qū)崟r(shí)獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)動作執(zhí)行情況，準(zhǔn)確獲取具體的位置信息并且合理調(diào)整施工作業(yè)位置，提升農(nóng)機(jī)作業(yè)的精確度。同時(shí)，集成控制模塊的應(yīng)用能夠顯著提升各個(gè)功能部件響應(yīng)速度，比如，在播種機(jī)作業(yè)中使用自動化控制技術(shù)能夠精確控制排種器轉(zhuǎn)速和補(bǔ)種裝置，避免發(fā)生漏種、重播的問題，從而使播種作業(yè)精確度提高。

1.3 提高農(nóng)機(jī)作業(yè)可靠性

自動化農(nóng)機(jī)設(shè)備中運(yùn)行狀態(tài)檢測元件較多，利用這些元件設(shè)置檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的收集、控制和處理。當(dāng)前速度傳感器、稱重傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、光電傳感器等都是組成檢測元件的主要部分，這些傳感器能夠準(zhǔn)確獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械的位置、運(yùn)行狀態(tài)等信息并且利用處理器分析對比獲取的數(shù)據(jù)，針對性地調(diào)整農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，提高機(jī)械設(shè)備作業(yè)可靠性。在農(nóng)機(jī)設(shè)備中應(yīng)用檢測技術(shù)可以第一時(shí)間檢測到農(nóng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行中的異常狀態(tài)，操作人員在獲得相關(guān)反饋信息后能夠及時(shí)采取措施解決農(nóng)機(jī)故障問題，有效減少發(fā)生重大故障問題的概率，大幅度提升農(nóng)機(jī)作業(yè)可靠性[2]。

1.4 實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效

在普及自動化技術(shù)之前傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域較為常見的是粗放型的生產(chǎn)方式，浪費(fèi)問題十分嚴(yán)重，不符合可持續(xù)發(fā)展理念，這也是導(dǎo)致企業(yè)成本居高不下的主要原因，不利于資源節(jié)約和企業(yè)的發(fā)展。自動化技術(shù)的推廣應(yīng)用有效地解決了資源浪費(fèi)問題，可以精確地控制機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工作，能夠重新利用廢料，有效解決以往浪費(fèi)程度高和機(jī)械制造成本高的問題。一方面，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用自動化技術(shù)可以自動化完成播種、植保等工作，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，有助于成本的節(jié)約和糧食損失問題的控制；另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化生產(chǎn)能夠減少農(nóng)機(jī)發(fā)生故障的概率，大大減少維修養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，節(jié)省了維修時(shí)間成本，提高了農(nóng)忙季節(jié)農(nóng)機(jī)的利用率。

2 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 自動化程度整體不高

我國農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展從大型化到大小農(nóng)機(jī)結(jié)合應(yīng)用再到小型化，經(jīng)過了多年的發(fā)展和應(yīng)用，在2004年又重新回到大型化階段。如今農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備種類和數(shù)量越來越多，也有著相對成熟的農(nóng)機(jī)作業(yè)技術(shù)，農(nóng)機(jī)自動化技術(shù)也得到了一定的應(yīng)用。但是總體上來講，相比于一些發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式還存在一定的不足，很多地區(qū)整體機(jī)械化、自動化程度偏低，甚至有的偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)仍然采用手工生產(chǎn)作業(yè)方式。

2.2 農(nóng)業(yè)數(shù)字化處于初步階段

所謂農(nóng)業(yè)數(shù)字化，是將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備不但具備自動化能力，還可以自主完成一些簡單的分析、判斷等工作。也將數(shù)字化農(nóng)業(yè)稱為智能化、智慧農(nóng)業(yè)。德國、荷蘭、美國等國家高度重視數(shù)字農(nóng)業(yè)，已經(jīng)在生產(chǎn)、食品安全追溯方面成績斐然。我國由于數(shù)字化技術(shù)發(fā)展較晚，當(dāng)前還處于初步階段，需要在未來進(jìn)一步豐富和完善大數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺。

2.3 缺乏高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)機(jī)械

我國農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)大多跟蹤和仿制國外一些產(chǎn)品，自身核心技術(shù)不足，企業(yè)的產(chǎn)品競爭能力不足。在我國，種植作業(yè)品種和方式存在較大差異，想要高效率地使用農(nóng)機(jī)設(shè)備，就要根據(jù)不同地理氣候等作業(yè)條件進(jìn)行農(nóng)機(jī)設(shè)備的研發(fā)和使用，確保農(nóng)機(jī)設(shè)備能夠符合我國種植條件。

2.4 缺乏專業(yè)性自動化人才

我國很多地區(qū)沒有健全的農(nóng)業(yè)機(jī)械組織管理服務(wù)部門，甚至很多地區(qū)撤銷了農(nóng)機(jī)管理部門，這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的推廣受到很大的阻礙。有的地區(qū)從業(yè)人員缺乏專業(yè)的知識技能，不能嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，導(dǎo)致在農(nóng)機(jī)使用過程中頻頻出現(xiàn)不同類型的故障，難以充分發(fā)揮出農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的作用。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展趨勢探討

3.1 自動控制技術(shù)的應(yīng)用

我國農(nóng)業(yè)機(jī)械受到歷史、農(nóng)業(yè)發(fā)展觀念以及技術(shù)的影響，在發(fā)展中存在諸多不足之處，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化水平較低。現(xiàn)在人們對自動化技術(shù)有著更多的認(rèn)識，自動化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用也在不斷加深。很多農(nóng)業(yè)機(jī)械中開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、信息處理技術(shù)等，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品性能。在未來發(fā)展中，我國將會進(jìn)一步加大現(xiàn)代自動化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用力度。

3.2 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用

很多科技相對發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)開始深入研究計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)記錄生產(chǎn)信息、鑒定農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、自動收割等多項(xiàng)功能。當(dāng)前英國已經(jīng)在蘑菇采摘作業(yè)中結(jié)合應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采摘點(diǎn)的定位測量，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的圖像處理功能。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械中的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)仍然欠缺，需要進(jìn)一步加強(qiáng)探索。

3.3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)有機(jī)結(jié)合了高科技和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，借助科學(xué)信息技術(shù)管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這成為農(nóng)業(yè)和信息技術(shù)結(jié)合的典型模式，也是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展主要趨勢。農(nóng)業(yè)自動化生產(chǎn)需要依賴變換器、傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等諸多設(shè)備和技術(shù)。我國高度重視精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，并且已經(jīng)取得了一定的成績。比如河南可以利用自動化設(shè)備進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象觀測，對農(nóng)田小氣候進(jìn)行觀測，也能實(shí)現(xiàn)土壤溫濕度的監(jiān)測，同時(shí)可以獲取收集不同作物生長過程的圖像資料，為自動化觀測和控制提供數(shù)據(jù)支撐。近年來，生物技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展促使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展[3]。

3.4 多元化和協(xié)調(diào)化發(fā)展

當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向之一就是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化控制。自動化設(shè)備融合了計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等多項(xiàng)技術(shù)，對農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用和創(chuàng)新有著很強(qiáng)的推動作用，在具體實(shí)踐中能夠?qū)⒉煌瑢I(yè)的技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)我國也越來越重視農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化生產(chǎn)。當(dāng)前，我國很多農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等模式，各個(gè)環(huán)節(jié)之間聯(lián)系緊密度不夠，應(yīng)進(jìn)一步融合各個(gè)行業(yè)，加強(qiáng)創(chuàng)新和改造升級自動化設(shè)備。有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和農(nóng)戶使用需求存在一定的差距，在未來需要進(jìn)一步解決這一問題，根據(jù)種植作業(yè)需求進(jìn)行自動化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)制造，加強(qiáng)協(xié)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)，積極推動設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、維護(hù)一體化的管理方式，使我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)邁向多元化和協(xié)調(diào)化發(fā)展方向。

3.5 果蔬自動化檢測和包裝

果蔬的包裝和檢測對勞動力的需求量較大，而自動化檢測和包裝設(shè)備的應(yīng)用可以有效節(jié)省人力，減輕工作人員的工作量。比如，自動檢測包裝機(jī)主要借助X射線和攝像機(jī)對果蔬的損傷和病害程度進(jìn)行檢測，做好果蔬體積和數(shù)量的科學(xué)計(jì)算，從而保證篩選出沒有損傷的果蔬，同時(shí)對果蔬進(jìn)行質(zhì)量劃分，采用分級包裝。這種檢測和包裝技術(shù)大大提升了果蔬分類和保障的工作效率，減輕了工作人員的壓力，節(jié)約了果蔬檢測和包裝的人工成本。不過當(dāng)前我國果蔬自動化檢測和包裝技術(shù)仍然存在一定的不足，未來需要進(jìn)一步加強(qiáng)開發(fā)力度。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深化而逐漸發(fā)展成為集約化的新型農(nóng)業(yè)。

3.6 農(nóng)業(yè)裝置自動化控制

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用自動化控制技術(shù)能夠顯著提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)功能和效率。比如，將自動化控制技術(shù)應(yīng)用于茶葉機(jī)械中，利用計(jì)算機(jī)控制整個(gè)茶葉加工過程，還可以在原有機(jī)械裝置中增加自動化控制設(shè)備和系統(tǒng)，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)機(jī)械裝置的作用，有機(jī)結(jié)合機(jī)械裝置和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為茶葉生產(chǎn)制作創(chuàng)造更多便利條件，滿足茶葉生產(chǎn)的需要。通過裝設(shè)自動化裝置能夠推動農(nóng)業(yè)機(jī)械朝著一體化、自動化方向發(fā)展[4]。

3.7 施肥和灌溉自動化控制

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要耗費(fèi)大量的水資源，而淡水資源作為不可再生資源目前面臨著十分緊張的局面，只有充分提高水資源的利用率才能在保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)乃至整個(gè)社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。在農(nóng)業(yè)灌溉中，可以結(jié)合應(yīng)用傳感器和電子計(jì)算機(jī)自動化灌溉植物。系統(tǒng)可以利用傳感器傳回的農(nóng)作物生長信號明確土壤干濕度，然后由計(jì)算機(jī)對各種參數(shù)進(jìn)行綜合性分析，最終確定農(nóng)作物生長所在土壤是否需要灌溉，如果需要補(bǔ)充水分或者肥料，就能自動完成施肥、灌溉等作業(yè)。此外，該系統(tǒng)能夠在農(nóng)藥噴灑、病蟲害防治中被合理地應(yīng)用[5]。

3.8 節(jié)水灌溉自動化監(jiān)控設(shè)備

所謂自動化灌溉技術(shù)是指利用智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田節(jié)水減排灌溉，同時(shí)還需有機(jī)結(jié)合傳統(tǒng)農(nóng)耕技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、傳感器等信息技術(shù)，通過自動化系統(tǒng)監(jiān)測土壤溫濕度、氣候環(huán)境，明確農(nóng)作物生長條件，搭建專家?guī)齑_定不同時(shí)期農(nóng)作物的需水量和灌溉量。比如，在水稻種植中應(yīng)用自動化節(jié)水灌溉設(shè)備能夠計(jì)算出稻田含水量并且根據(jù)實(shí)際情況下達(dá)不同類型的灌溉指令，在保證水稻具有充足水分的同時(shí)避免發(fā)生澇災(zāi)，減少水分的浪費(fèi)，提高水資源利用率，同時(shí)提高水稻生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量。在自動化灌溉技術(shù)應(yīng)用中需要合理設(shè)置最低水位線和最高水位線，當(dāng)土壤水分已經(jīng)低于最低水位線那么系統(tǒng)可以自動補(bǔ)水，當(dāng)超過最高水位線時(shí)可以自動停水。如果遇到洪澇、多雨等天氣導(dǎo)致水位超標(biāo)，還可以自動防水。相比于人工灌溉技術(shù)，自動化灌溉技術(shù)可以最大限度地減少水資源浪費(fèi)問題，能夠節(jié)省大量人力資源，有助于推動現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

3.9 圖像感知技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，為國民的生產(chǎn)生活提供了很大的方便。圖像感應(yīng)和圖像識別功能是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)中的典型功能，將圖像感知技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化中不但可以推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，還有助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用和進(jìn)步。圖像識別功能主要是實(shí)時(shí)觀察監(jiān)測農(nóng)作物生長情況，遠(yuǎn)程控制農(nóng)業(yè)蟲害、灌溉等，幫助農(nóng)戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且治理病蟲害，避免蟲害擴(kuò)大損害農(nóng)戶利益。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用監(jiān)控技術(shù)還能夠精確化控制農(nóng)作物，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容，可以說，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化從很大程度上決定了農(nóng)業(yè)未來發(fā)展水平和發(fā)展進(jìn)程，影響著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)發(fā)展，我國未來將進(jìn)一步加強(qiáng)探索和研究農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化發(fā)展技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，近年來很多自動化、智能化技術(shù)開始被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)當(dāng)中，應(yīng)用范圍處于持續(xù)擴(kuò)大階段，其發(fā)揮的作用也越來越大。為了有效減少農(nóng)民勞動量，需要提升農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，加大自動化農(nóng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用和推廣，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化、科技化方向發(fā)展。