智慧農機多元化服務賦能鄉村振興的實現路徑探索*

張 璠，張 喆，常淑惠，姚竟發

（1.河北農業大學，河北 保定 071000；2.河北省農業大數據重點實驗室，河北 唐山 063504；3.河北省美麗鄉村建設中心，河北 廊坊 065599）

黨的十九大報告首次提出了鄉村振興戰略，農業機械化的高質量發展是建設現代化農業的重要內容。實施鄉村振興戰略、數字鄉村發展戰略，要加快推進新一代信息技術與農業生產和農村生活領域的深度融合[1-3]。我國是農業大國，推進農業機械發展是提高農業生產效率、土地產出率、資源利用率的客觀要求，是轉變農業發展方式、提高農業質量效益的現實需求。隨著我國經濟的不斷發展，農業機械化率和農業機械制造水平不斷提高，近年來我國農業機械的保有規模不斷擴大，農業機械總動力也隨之不斷增加，我國農業機械化和農機技術高速發展，農機化發展水平實現了前所未有的快速提升。然而，我國農機領域還存在著一些短板弱項，如農業機械化在不同區域、不同產業、不同品種、不同環節上的發展還不平衡不充分，部分農業機械產品研發制造薄弱，部分農業生產環節存在“無機可用”“無好機用”等現象，農機抗災救災能力還有不足，重要農時農機作業管理服務等方面還有待進一步提升，農機管理決策憑經驗，大量數據孤立存在，沒有得到融合利用等。為解決“誰來種地、怎么種地、如何管理”的問題，進一步加強農機社會化服務組織及能力建設，有力促進小農戶和現代農業發展的有機銜接，開展智慧農機作業服務勢在必行。借助智慧農機可以徹底改變傳統農業的作業場景，將新一代信息技術與農業機械化生產進行全面深度融合，將農民從繁重的勞務中解放出來，極大地提高生產效率的同時，對加快推進農業生產經營精準化、管理服務智能化、引領驅動鄉村振興具有重要意義[4-6]。

1 智慧農機系統生態圈概述

農業機械化是指運用先進適用的農業機械裝備，改善農業生產經營條件，不斷提高農業生產技術水平和經濟效益、生態效益的過程。農機作為農業生產的重要工具，通過傳感器、3S 技術等實現數字化，通過移動互聯網、大數據等實現機器互聯、人機互聯，形成智慧農機與智慧農機系統；在此基礎上，將智慧農機應用在生產、經營、管理與服務等各領域，通過融合、跨界，拓展了智慧農機應用范圍，形成智能化、透明化、便捷化的“互聯網+農機”新生態體系，實現對農業生產各階段的全面感知、可靠傳輸、智能處理及精準服務等，進而達到高產、高效、優質、生態、安全的目標。

在數字經濟時代，一切皆可數據化，一切皆可量化。用數據思維解決問題，是指從發現問題、分析問題到解決問題都要以數據為線索來貫穿，要用數據的原理、方法和技術來處理問題。用數據驅動智能決策，是現代農業的特征。因此，農機生產作業首先要實現數字化，讓傳統農機成為“會說話”的農機[7]。智慧農機是指將物聯網、衛星定位、傳感技術和智能控制等技術應用于農業生產的農業機械裝備，從而可以實現對農機生產作業的數字化采集。智慧農機是智慧農機系統的一部分。智慧農機系統是一個由智慧農機裝備、計算機軟硬件、農機生產作業數據、網絡、用戶及操作規程組成的以處理信息流為目的的人機一體化系統，該系統能完成對農機生產作業數據的采集、傳輸、存儲、處理、應用與分析，實現農業機械化生產各環節的智能管理與服務。

隨著“互聯網+”、大數據、云計算等技術的不斷發展，互聯網思維應運而生，萬物皆可互聯，互聯成全生態。將互聯網思維與傳統農業深度融合，從而徹底改變傳統農業的生產、經營、管理與服務模式。通過網絡、數據的交互，減少中間環節，減少所有渠道不必要的損耗，減少農產品從生產到消費者手中所需要經歷的環節來提高效率，降低成本。隨著土地規模經營的不斷推進，新一代信息技術與傳統農業深度融合，農業機械生產不斷向數字化、智能化、智慧化方向發展。借助互聯網思維，根據農機生產作業全流程，重新構建農業產業價值鏈，從而實現農業生產全過程的數字化感知、智能化決策、精準化作業和智慧化管理，打造一個集農機合作社、農機手、種植戶、農機維修商、農機廠商等多方主體共贏互利的智慧農機生態圈，可為多方主體提供智能化、個性化的精準貼心服務，從而占據更廣泛的農機市場領域、提升市場競爭力、獲取更高的利益[7]。

2 智慧農機多元化服務模式

在大農業、大數據時代背景下，為解決農機服務產業鏈中信息不對稱、農機作業效率低下等問題，河北省率先啟動了“智慧農機”項目，建設了國內具有領先水平的智慧農機決策管理系統。借助于安裝在農業機械上的智能設備，構建智慧農機大數據平臺，可實現農機全程作業數據的自動化采集、傳輸與存儲，為種植戶、機手、合作社、政府管理部門等提供統一規范、統一標準的信息化服務，可實現天地空一體化，人機物智慧互聯[8-10]。

智慧農機大數據平臺主要包括智能終端設備、農機業務系統、用戶APP、政府管理業務系統等部分，集數據采集、分析、管理、決策、監控、推廣和服務于一體，可為多方主體提供多元化精準服務與智能決策管理。圖1為智慧農機大數據平臺示意圖。

圖1 智慧農機大數據平臺示意圖

2.1 信息獲取類服務

數據是“智慧”決策的基礎，有了數據才能決策分析。因此，該平臺首先要解決數據采集問題。通過自主研發的農機智能終端裝備可實現農機精確定位、作業狀態跟蹤、作業環境感知、測畝計產等信息的自動采集。通過手機端APP（包括“我是機手”APP、“我是合作社”APP 和“我是地主”APP 等），種植戶可發布農田信息、查詢農機，與機手智能對接、確保作業實施；機手可發布農機信息、查詢作業需求，與種植戶智能對接，還可查詢周邊加油站、維修點等信息。通過互聯網、移動通信及物聯網等網絡傳輸方式可將數據層采集到的數據傳輸到智慧農機大數據平臺上。通過該平臺，農機相關部門、企業、機手、農戶之間可實現數據的共建共享。

2.2 業務辦理類服務

農機業務管理系統是指一套達成農機管理部門各種業務環節集成管理的信息化模式，即由業務數據、相關軟硬件、網絡、系統用戶、業務流程組成的以處理各業務環節信息流為目的的人機一體化系統。借助農機業務管理系統可為農機管理部門和相關從業人員提供農機業務網上快捷辦理、農機安全遠程監管、人員信息管理、網上培訓考試等功能。如農機安全監督管理系統可實現全省農業機械安全生產的監督管理、維護農機安全作業秩序，拖拉機、聯合收割機等農業機械牌證管理，以及農機事故、隱患排查管理等業務流程，通過該系統可極大地提高業務辦理效率。農機管理部門或合作社通過農機作業智能管理系統，可借助平臺動態地圖，清晰、宏觀地掌握所有農機動態信息，查看農機作業軌跡，實施精確管理，統計某一區域農機化作業面積和產量等信息。

2.3 決策分析類服務

借助構建的智慧農機調配系統平臺，農戶、機手、農機合作社等能夠快速發布待作業地塊和可用農機信息，可按照需求輕松獲取農機和農田的實時信息。該平臺提供了以農田作業點距離、面積、收益、氣象、交通等為條件的作業點篩選機制，通過智能規劃，機手和合作社可以得到優化的調配方案，避免“機多地少”或“地多機少”的尷尬局面，并能降低作業成本，提高作業收益。下面將介紹該平臺面向機手、農機合作社和農機管理部門的智能決策服務模式。

1）面向機手的農機智能調度服務。機手借助“我是機手”APP，可查詢一定范圍內的作物種植情況，以及不同農戶對作業服務的需求信息。綜合分析多塊農田位置信息、天氣信息、收獲時間、播種面積、作業價格等因素，構建以收益最大化為目標的單機多地塊作業規劃模型，設計面向機手的農機智能調度算法，可為單臺農機提供最優作業區域和行駛路線，從而減少了機械空駛率，提升了農機作業效率，同時也增加了機手的作業收益。

2）面向農機合作社的農機智能調度服務。針對農機合作社的多機多地塊的作業任務，綜合分析作業位置信息、氣候信息、收獲時間、播種面積、作業價格等因素，利用多機多任務調度技術，通過智能分單方式，為農機合作社的多臺農機提供最優作業區域和行駛路線，一方面能確保按時完成農作物作業任務，另一方面可提高作業收益、減少作業成本。利用大數據和人工智能技術，以成本最低、收益最高為目標，為農機合作社提供多臺農機到多個農田作業點的優化調度方案，從而幫助合作社解決多臺農機“去哪兒、怎么干”的問題。

3）面向農機管理部門的協同調度服務。農機管理部門需要實時掌握機群的作業分布、機群調度動向、作業區域供需情況、作業區域實時環境、作業面積、作業收益等信息，通過該系統實現管理者“千里眼”跟蹤，機群的作業信息盡收眼底，真正做到“運籌帷幄之中，調度指揮千里之外”。以作業損失和成本最小化為目標，通過設計的智能緊急調配算法，農機管理部門可以及時獲取科學優化的緊急調配方案。

2.4 其他多元化服務模式。

利用構建的智慧農機大數據平臺，機手和合作社還能享受維修站、加油站等便捷的個性化服務，即機手能夠在最短的時間找到最合適的維修點、加油站等，獲得最精心的服務。通過農機上安裝的農機智能采集裝備，政府部門、農機合作社可實時追蹤機群位置，掌握農機的作業情況，實現精準調度與管理。農機銷售商可及時獲取農機位置、故障信息，為機手、農機合作社提供快捷優質的售后服務。運用大數據分析技術，根據大數據平臺上的農田種植數據、收獲面積等，可為種植戶提供科學的種植計劃、作物管理方案、作業機具個性化推薦；根據某區域的農機保有量、作業效率與收益等，可為農機管理部門提供農機需求預測、農機發展預測等。

3 結語

在鄉村振興戰略與“互聯網+農機”的新生態環境下，基于統一規范、統一標準的智慧農機大數據平臺，整合了多個農機業務系統，匯聚了農業生產、環境作業以及業務系統等數據，實現了農機大數據平臺的共享、開放、應用與推廣。下一步通過持續改造提升傳統農機裝備，力求將智能裝備應用于農業生產的耕、種、管、收等各個環節，采集全環節的生產數據，提高土地產出率、資源利用率和農業勞動生產率，保障國家糧食安全，促進農業增效、農民增收。農機業務管理系統力求覆蓋農機管理全部環節，為政府管理部門、種植戶、農機手、農機合作社、農機維修站點等提供精準服務，加強農機局、農機監理站、農機鑒定站、農機修造站各管理部門間的協作，節約農機資源，從而進一步促進農業發展。農機監管共建共享一體化。進一步完善大數據平臺，通過對農機農業數據的收集整理、統計分析和共享共用，為科學決策提供參考，為精準管理找準方向，為基層群眾提供實用信息。智慧農機多元化服務將在農業生產、經營、管理等各環節起著不可替代的作用，可滿足農戶、機手、農機合作社、農機管理部門等對各類涉農數據的綜合分析與決策需求，為全面實施鄉村振興戰略提供路徑。