農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化與智能化應(yīng)用分析

司李南

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710089）

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)對于我國整體國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，農(nóng)業(yè)的發(fā)展不僅需要優(yōu)質(zhì)的品種和先進(jìn)的栽培技術(shù)，還需要依靠先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備。近年來，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，改變了我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，隨著國家政府對于農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策的逐漸完善，越來越多的農(nóng)民有了購買農(nóng)機(jī)的能力，大量的農(nóng)機(jī)設(shè)備被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。目前，更多的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等被用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)和制作當(dāng)中，為我國農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的發(fā)展提供了新的方向和思路，未來農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化與智能化應(yīng)用將迎來巨大的發(fā)展空間。

1 現(xiàn)狀

目前，農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中得到了廣泛應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的機(jī)械化生產(chǎn)模式，極大地解放了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，農(nóng)業(yè)機(jī)械化為農(nóng)民帶來諸多便利的同時(shí)受到農(nóng)民的高度認(rèn)可。但是作為農(nóng)業(yè)大國，目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)水平依舊較低，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中使用的機(jī)械技術(shù)相對低下，對于人工操作存在較大的依賴性，主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛員需要對機(jī)械進(jìn)行全程操控，這在農(nóng)忙時(shí)節(jié)極大加重了農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛員的工作負(fù)擔(dān)，而長期疲勞駕駛不僅影響機(jī)械化作業(yè)質(zhì)量，對于駕駛員身心健康也造成了一定影響。總體來看，目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展更多的是用于提升機(jī)械作業(yè)效率方面，缺乏自動(dòng)化、智能化相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。雖然目前國家對于農(nóng)機(jī)購置有一定的補(bǔ)貼政策，但是對于農(nóng)民來說價(jià)格昂貴的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)設(shè)備依然是一筆不小的支出，因此更多的農(nóng)民選擇購買價(jià)格較為低廉的中小型農(nóng)機(jī)設(shè)備，這也制約著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化發(fā)展。同時(shí)，雖然目前我國對于農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化方面的技術(shù)有了一定的研發(fā)，并取得了一定的成就，但是這種更為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械在成本及售價(jià)方面也較高，而目前我國農(nóng)業(yè)依然以家庭耕作為主，農(nóng)民自身對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入與生產(chǎn)之間有一定的權(quán)衡，往往不會選擇售價(jià)昂貴的先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械，使得自動(dòng)化智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械難以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛普及［1］。

2 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

2.1 自動(dòng)化灌溉技術(shù)的應(yīng)用

與傳統(tǒng)灌溉技術(shù)相比，自動(dòng)化灌溉技術(shù)能夠在農(nóng)田灌溉過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源、高效灌溉、精準(zhǔn)灌溉。目前，不少現(xiàn)代化農(nóng)田都采用自動(dòng)化灌溉技術(shù)，現(xiàn)階段自動(dòng)化灌溉技術(shù)能夠依據(jù)農(nóng)田自身土壤狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)化控制，能夠控制孔口出水流量，實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的灌溉，使得農(nóng)業(yè)灌溉更為科學(xué)合理。

2.2 自走式聯(lián)合收獲機(jī)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機(jī)在整個(gè)作業(yè)過程中需要人工操作，同時(shí)只能夠開展農(nóng)作物簡單的收割工作，而自走式聯(lián)合收獲機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)部分自動(dòng)化特征，例如其在收獲玉米作業(yè)中，不僅能夠輕松實(shí)現(xiàn)對于玉米的摘穗、脫皮、收集，還能完成秸稈的處理，極大地解放了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。不僅如此，自走式聯(lián)合收獲機(jī)還加入了先進(jìn)的傳感器技術(shù)和視頻技術(shù)，用于全程監(jiān)測機(jī)器工作狀態(tài)，確保整個(gè)作業(yè)過程安全、有序，極大地降低了機(jī)械故障發(fā)生率，提升了作業(yè)質(zhì)量和效率［2］。

2.3 植保無人機(jī)的應(yīng)用

植保無人機(jī)在歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)應(yīng)用十分廣泛，從2016 年開始，我國植保無人機(jī)得到越來越多的應(yīng)用。植保無人機(jī)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：1）加入了實(shí)際技術(shù)和圖像分析技術(shù)，可以通過攝像頭監(jiān)測農(nóng)作物，分析其生長狀態(tài)，確保農(nóng)作物的健康生長；2）能夠自動(dòng)進(jìn)行噴霧作業(yè)，在噴霧作業(yè)過程中一旦出現(xiàn)電池電量不足或者農(nóng)藥用完的情況會及時(shí)返回，待問題解決后繼續(xù)噴霧作業(yè)，對于農(nóng)藥噴施的用量掌握也更為科學(xué)，可以通過對病蟲害情況進(jìn)行分析自動(dòng)調(diào)節(jié)劑量大小，提升農(nóng)作物病蟲防治效果，減少農(nóng)藥噴施浪費(fèi)，降低農(nóng)藥造成的環(huán)境污染［3］。

2.4 智能化檢測技術(shù)

智能化檢測技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面。1）可以通過在耕地土壤中安裝相關(guān)檢測裝置，獲取該區(qū)域土壤的狀態(tài)、養(yǎng)分情況，并依據(jù)播種需求進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使土壤狀態(tài)能夠滿足播種要求。2）在播種施肥作業(yè)時(shí)，可以對播種量、施肥量進(jìn)行智能化設(shè)置，以確保最佳種肥配比，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的豐產(chǎn)豐收。3）在糧食收獲季節(jié)分析農(nóng)田的產(chǎn)量情況，以確定合適的糧食收獲作業(yè)方案，同時(shí)通過糧食損失情況分析收獲機(jī)的工作狀態(tài)，以避免更大的糧食浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化收獲作業(yè)。

3 發(fā)展途徑

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化技術(shù)是未來農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的重要趨勢，目前農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化智能化技術(shù)方面依然存在功能性不足、應(yīng)變性較差的問題，因此隨著科技的不斷發(fā)展和成熟，農(nóng)業(yè)機(jī)械也應(yīng)當(dāng)更加自動(dòng)化與智能化。其發(fā)展途徑可以從以下4 個(gè)方面進(jìn)行。

3.1 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)據(jù)分析和處理能力

將先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算等加入到農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化研究中，使得未來的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，并通過對農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境經(jīng)過分析做出合理判斷，以有序開展無人化作業(yè)，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化作業(yè)能力。1）農(nóng)業(yè)機(jī)械需要提升無人駕駛技術(shù)，這要求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中能夠利用傳感系統(tǒng)獲取相關(guān)障礙物信息并自動(dòng)調(diào)節(jié)，完成行駛路線的重新規(guī)劃。2）需要對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行全面智能升級，可以通過加入計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機(jī)械關(guān)鍵功能的精準(zhǔn)控制，例如在農(nóng)作物收獲作業(yè)時(shí)可以通過對某一區(qū)域農(nóng)作物產(chǎn)量情況進(jìn)行智能分析并合理調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、作用頻次，以確保農(nóng)作物的收獲更加合理，避免農(nóng)作物的浪費(fèi)。3）通過對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行智能化控制，使農(nóng)業(yè)機(jī)械在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中更具穩(wěn)定性，農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠全面監(jiān)測自身工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)任何隱患及時(shí)修正調(diào)節(jié)參數(shù)，對于無法自我調(diào)節(jié)的及時(shí)報(bào)警，將相關(guān)信息第一時(shí)間傳達(dá)給生產(chǎn)管理者，生產(chǎn)管理者可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，通過遠(yuǎn)程操作對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行執(zhí)行指令的更改設(shè)置，重新規(guī)劃作業(yè)方案，從而使農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中更加高效便捷［4］。

3.2 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化管理系統(tǒng)的研發(fā)

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化水平逐漸提高，能夠?qū)r(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行更為全面科學(xué)的評估分析，從而確定合理的作業(yè)方案和工作狀態(tài)，因此需要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械管理系統(tǒng)的研發(fā)。目前，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化管理平臺功能還不夠完善，其主要研究方面集中于對農(nóng)業(yè)機(jī)械工作數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和管理，而對于農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化的發(fā)展及智能化的功能研究及利用不足。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化管理系統(tǒng)的研發(fā)需要加強(qiáng)對智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的控制操作、智能化作業(yè)方案設(shè)置及相關(guān)決策指導(dǎo)，同時(shí)還需要對農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化作業(yè)中涉及到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，并以此為基礎(chǔ)指導(dǎo)后期的農(nóng)業(yè)作業(yè)，不斷升級完善農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)不斷發(fā)展，能夠在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中發(fā)揮更大的作用。

3.3 加強(qiáng)機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著我國機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)被越來越多地運(yùn)用到各行各業(yè)，改變了許多傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)模式。而作為農(nóng)業(yè)大國，我國可以將機(jī)器人技術(shù)充分運(yùn)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，以進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的精準(zhǔn)程度，同時(shí)在眾多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)代替農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行一系列難度較大的農(nóng)業(yè)活動(dòng)的完成。例如，對于果實(shí)的采摘，運(yùn)用機(jī)器人可以充分發(fā)揮機(jī)器人自身靈活性和柔韌性特點(diǎn)，可以高質(zhì)高效完成，進(jìn)行除草除蟲作業(yè)時(shí)，可以根據(jù)不同區(qū)域的草害蟲害進(jìn)行更為精準(zhǔn)的農(nóng)藥劑量的控制，對于一些復(fù)雜地勢，農(nóng)業(yè)機(jī)械可能難以進(jìn)行施展，則利用機(jī)器人則更加方便［5］。因此，機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用能夠使農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化功能得到全面覆蓋，提升其智能化程度。

3.4 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械集中化管理

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化的不斷普及，越來越多的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械需要具備專業(yè)技術(shù)知識的人員進(jìn)行管理和維護(hù)，而我國大多數(shù)農(nóng)民普遍缺乏這種專業(yè)能力，因此需要建立現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機(jī)械管理平臺，為農(nóng)民朋友解決農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的后顧之憂。對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行集中管理，不僅能夠提升農(nóng)業(yè)機(jī)械使用效率，延長農(nóng)業(yè)機(jī)械使用壽命，同時(shí)也極大地解放了農(nóng)村勞動(dòng)力，使農(nóng)民可以將更多的時(shí)間用于其他方面的生產(chǎn)工作。

4 結(jié)語

近年來，國家對于農(nóng)業(yè)問題日益重視，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化程度得到了很大地提高，農(nóng)業(yè)機(jī)械越來越得到農(nóng)民的認(rèn)可，同時(shí)對我國農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)也給予了更高的期望，未來農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展趨勢必定是更加自動(dòng)化智能化。因此，加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化和智能化技術(shù)的研發(fā)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然要求，同時(shí)也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求。