信息技術在農業機械化生產的應用形式及作用

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

現階段，我國農業生產模式已基本實現了改革和升級，農業現代化生產實現了普及，農業機械逐漸成為生產實施的主要勞動力，顯著提升了農業工作效率和質量。隨著社會科技水平的持續快速提升，信息技術在各行各業得到了廣泛應用，物聯網、智能汽車、機器人、現代生產線等產業的發展均與信息技術息息相關。而現階段，我國的農業機械行業也正處于發展的重要時期，農業生產對先進設備的需求持續增長，現有傳統技術的農機產品逐漸不能適應新的生產模式需求，未來較長時間內，農業機械的發展都面臨著新的機遇和挑戰。將信息技術與傳統的農業機械技術相結合，推進農業機械產品向著精確化、智能化、數字化方向轉變，能顯著提升農業生產實施的合理性，加強農業相關資源的利用率，推動現代農業的健康可持續發展。

1 信息技術內涵與優勢

信息技術(Information Technology)主要應用于生產生活中的信息收集、分析、管理、利用，能夠利用通訊、計算機等技術實現信息的軟件化利用，現代信息技術與通訊技術密不可分，逐漸形成了系統化的信息技術體系。信息技術中的信息范圍更廣，包括所有可利用、可獲取的知識、技術、方法、流程、數據等，按照技術應用形式的不同，信息技術可分為信息獲取技術、信息傳遞技術、信息存儲技術、數據分析技術等多種形式。對于農業機械化生產而言，通過信息技術的高效應用，可以將現代化的信息、計算機、傳感器、通訊等技術廣泛應用于農業生產的方方面面，隨著技術的不斷升級，農業生產過程將產生巨大變革，通過信息技術的指導，農業生產在方式、效率、資源利用等眾多方面將實現快速提升與優化，并促進生產過程向智能化發展[1]。

2 信息技術的應用情況

2.1 國際技術

信息技術在農業機械化生產中的應用起始于20世紀90年代，隨著發達國家逐漸實現農業機械化，為進一步提升農業機械的應用質量，農機現代化的概念被提出，并促進了農業機械與信息技術的融合。在精確農業理念的指引下，美國于20世紀末將遙感技術、衛星定位技術大范圍應用于農業生產之中，并形成了以遙感技術、衛星定位技術、地理信息系統為核心的農機現代化生產體系，有效提升了農機化生產的自動化程度，大范圍降低了對人力資源的依賴。利用眾多現代化技術的結合，農業機械產品在自主作業、故障檢測、遠程控制、自動避障等方面實現了極大提升。德國農業生產的基礎設施條件處于世界前列，生產過程主要依靠信息技術開展智能化管理，利用遙感及地理信息、視覺識別等技術能實現對田間眾多參數的快速實時獲取，通過程序模型進行作物長勢、雜草及病蟲害的識別分析，為農業生產決策提供數據和建議。日本農業生產長期受到人力資源不足的影響，因此大量的研究集中于農業機械的遠程控制和智能化作業。例如，井關公司研制的智能全程化解決方案在多種農機上實現了應用，該方案包括高精度自動導航、自主規劃路徑等功能，利用信息技術整合衛星定位、田間地形等信息，實現了RTK高精度導航控制，精度達到厘米級，應用于高速插秧機上，實現了高精度的自主插秧作業(圖1)。科羅尼是法國著名的農機生產企業，其生產的農機產品包括精量播種機、大型植保機、牧草收獲機等多種機型，其生產的BiGX1180自走式青貯飼料收獲機(圖2)集成了大量的傳感器及信息獲取與計算機決策技術，能實現機具轉速根據進料量自動調整，并實時監測攪龍中的飼料量，當飼料達到指定高度后自動預警，根據作物狀態智能結合傳感器獲取的作物濕度、纖維度等指標調整攪拌時間，實現作業過程全自動實施且流程自動調整，具備良好的作業質量[2]。

圖1 井關智能插秧機

圖2 科羅尼BiGX1180自走式青貯飼料收獲機

2.2 國內技術

信息技術在我國農機行業的應用起步較晚，其在農業生產中的應用明顯與發達國家存在差距，尤其在2010年以前，我國的農機化生產已取得一定成績，但與信息技術相關的基礎設施建設仍十分缺乏，農村地區的通信網絡、計算機普及率、衛星基站等建設均不充分，導致大部分農機企業仍將研究重點集中于機械技術的提升上，對于農機現代化、智能化的發展重視程度不足。2010年以后，隨著我國信息產業的快速發展，農村地區的基礎設施建設快速提升，尤其在2013年以后，隨著4G網絡的逐漸普及和光纖技術逐漸應用于農村，農村地區的通訊能力實現了快速發展，為信息技術在農業機械化生產中的應用奠定了良好基礎。2020年我國的北斗衛星系統全面建成，為農機的信息獲取創造了更有利的條件，農機作業的精準性也得到了顯著提升[3]。

現階段信息技術在我國農業機械化生產中的應用已經初具成效，主要應用集中于以下幾個方面：1)工作狀態監測。主要是將傳感器布置于農業機械的重要工作部位，通過實時獲取振動、溫度、位置等數據信息，利用計算機判斷機具的運行狀態，如雷沃生產的谷神GM80(4LZ-8M5)谷物收獲機(圖3)，能實現對滾筒轉速、風扇轉速、糧倉高度的檢測，便于駕駛員及時掌握收獲機的工作狀態。2)農機精確作業與導航。精確作業是我國農機產品發展的主要方向之一，利用信息采集、分析指導農機作業能夠實現傳統生產農藝的精確實施，例如通過傳感器實時監測施肥量，能夠保證單位面積施肥量合理，并有效避免化肥使用造成的過度污染；再如利用信息技術整合衛星定位、氣候、地形地貌、遙感等信息，指導植保無人機進行精確的飛行植保藥物噴施，實現按需噴藥，避免漏噴、重噴，有效提高植保作業的精確性。3)改善駕駛操作過程。利用信息技術結合自動控制技術，能夠使農機實現半自動化作業，駕駛員只需負責復雜路況駕駛或作業方案決策即能便捷地完成生產任務。以谷神GM80(4LZ-8M5)谷物收獲機為例，駕駛員通過選擇收割高度、撥禾輪位置等主要參數，農機即可通過地形和衛星定位信息開展除駕駛以外的大部分自動化作業，駕駛員的操作任務明顯減少，駕駛勞動強度相應降低[4]。

圖3 雷沃谷神GM80(4LZ-8M5)谷物收獲機

3 應用難點與不足

3.1 專業人才缺失

現階段，我國各大高校對于農機相關專業的人才培養主要集中于機械技術層面，導致信息技術、電子技術相關的專業畢業生從事農機工作的數量嚴重不足。很多農機信息技術開發人員原本是農業機械專業畢業，僅通過技術培訓提升自身的信息技術水平，導致信息技術的應用能力相對較低，加之信息技術在我國的應用時間較短，大部農機研發人員不具備足夠的信息技術應用經驗，導致信息技術很難在農機設備上得到良好應用。同時，農業機械的使用者主要是農民，農民群體普便文化水平偏低，對于新事物的接受較慢，信息技術具有極強的專業性和抽象性，農民缺乏知識與技術有效提升的途徑，很難實現先進技術的快速應用。

3.2 重視程度不足

大部分農機企業現階段的研究重點仍處于農業機械技術方向，對于信息技術的應用重視程度不足，電子信息技術的應用局限于故障監測、駕駛輔助等方面，不能充分利用互聯網技術、氣象信息、遙感技術等綜合進行農機化生產的技術服務。同時，現階段的大部電子技術應用以政府為主導，農機企業起到的引領帶動作用相對不足，難以形成有效的技術應用規模。

3.3 技術應用緩慢

目前來看，我國在信息技術上的一些核心技術研發與應用能力較弱，尤其對于芯片技術、信息處理程序、信息傳輸技術方面與國際水平存在一定差距，加之農機企業對于信息技術在農機產品上的應用存在試驗周期長、產品研究與改進耗時長等，導致先進機型的相關信息技術在農業生產上的應用存在明顯的滯后。

4 應用與發展途徑

4.1 重視人機交互技術應用

人機交互技術是信息技術在農業機械上應用的重要方向，將農機化生產過程中的關鍵數據等信息反饋給管理人員，能保證農業生產過程重要數據實時反饋。因此，在現代化生產過程中，應加強信息傳輸相關基礎設施的建設，同時合理設置人機交互接口、顯示界面及操作裝置，以便于人機交流與控制。

4.2 重視專業人才培養

應重視在農機專業增設信息技術相關課程，加強學生從事農機行業后的信息技術應用能力，為信息技術在農機化生產中的應用創造良好的人才基礎。同時，要通過培訓、宣傳等方式，加強農民對信息技術的理解。鼓勵農民參與信息技術的專項培訓，成為現代農業與智慧農機的踐行者[5]。

4.3 加強信息調配技術應用

加強農機化信息管理平臺的信息建設工作，充分整合農業生產中應用的農機數量及機械特征等相關信息，以管理平臺為基礎對不同功能及特色的農業機械進行統籌調度，提升農機利用的合理性，使農業機械發揮更大效能。

4.4 加強政策支持

以政府為引領、政策為引導，促進信息技術與農業機械的融合，加大對農機信息技術的研發、資金投入，組織建立專業研發團隊，推動農業機械化生產向智能化與信息化轉型。同時，鼓勵農機企業技術創新，為符合政策支持的企業提供研發專項資金支持及購機補貼政策傾斜，增強技術儲備與成果轉化速度。

5 結語

綜上所述，信息技術的應用是農業機械化生產向智能化發展的必由之路，要提升農業機械化水平必須要將信息技術與傳統農業技術進行有機結合，使農業機械在更合理的狀態與數據支持下參與農業生產。