人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

代 潔 ，王 京

（南陽(yáng)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 474550）

將人工智能技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械，可以降低人力投入，減少生產(chǎn)成本。一方面，人工智能技術(shù)能夠推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，使農(nóng)業(yè)資源得到充分的發(fā)揮，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化得到保障。例如耕種、病蟲害防治、收割等方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能技術(shù)可以代替人工操作，還可以進(jìn)行收集和分析環(huán)境資料等任務(wù)。另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能技術(shù)可以根據(jù)具體的生產(chǎn)任務(wù)，靈活地進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，能適合多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，還能將人工勞動(dòng)強(qiáng)度降到最低，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中起到十分重要的作用。

1 人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的意義

1.1 人工智能技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械所需的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素如耕地、水、勞動(dòng)力等正在逐步下降，對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求則呈現(xiàn)出剛性的增長(zhǎng)趨勢(shì)[1]。由于我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的內(nèi)外環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，這就使傳統(tǒng)的發(fā)展方式很難與之相適應(yīng)。而在現(xiàn)代化過程中，由于自然因素和外部因素的引入，農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代信息化既是一個(gè)“慢變量”，也是一個(gè)“關(guān)鍵變量”。要想發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械，就必須提高計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，提高資源利用率，走信息化、現(xiàn)代化以及智能化的可持續(xù)發(fā)展道路。

1.2 人工智能技術(shù)推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展

計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)的全面推進(jìn)，使得農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展[2]。通過引入先進(jìn)計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，可以促進(jìn)農(nóng)村機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為農(nóng)民耕作提供更好的服務(wù)，提高農(nóng)民的生產(chǎn)和生活水平，從而推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)相比，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能信息化節(jié)省了大量的人力物力，節(jié)約了生產(chǎn)成本，全面地提高了我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化水平。因此，引入計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，可以更好地發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械的優(yōu)越性，推動(dòng)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以此提高農(nóng)民的收入，促進(jìn)整個(gè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

1.3 人工智能技術(shù)是促進(jìn)農(nóng)民增收的根本保證

近年來，由于農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力大量外出打工，農(nóng)村“老齡化”的狀況十分嚴(yán)重，造成了大量的耕地被人為拋荒，并由此間接造成了諸如“留守兒童”和“留守老人”此類的社會(huì)問題[3]。年輕人寧可外出工作，也不愿意去種地，主要是因?yàn)榉N地收入不高，難以維持正常的生活水平。要改變這種狀況，就必須在農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)展成現(xiàn)代化、規(guī)模化、智能化以及信息化的產(chǎn)業(yè)，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收。

2 人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的挑戰(zhàn)

2.1 主體的挑戰(zhàn)

一般而言，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的主體應(yīng)該是農(nóng)業(yè)企業(yè)或農(nóng)民。農(nóng)民通常是直接參與到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的操作中，成為農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)中的重要參與者，利用市場(chǎng)的需要，反過來促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)的創(chuàng)新。然而，當(dāng)前所面對(duì)的挑戰(zhàn)是：廣大農(nóng)民的農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化意識(shí)不強(qiáng)、廣大農(nóng)民受教育程度普遍較低、計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)的推廣受到制約以及對(duì)智能化技術(shù)的接受程度有限等。同時(shí)，由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)創(chuàng)新投入大、周期長(zhǎng)，對(duì)資金薄弱的農(nóng)戶和個(gè)人來說，也會(huì)影響到他們的創(chuàng)新熱情。而農(nóng)業(yè)科研院所和高校是國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)下的科技創(chuàng)新主體，他們的任務(wù)就是培養(yǎng)人才和承擔(dān)重要的科研項(xiàng)目，但事實(shí)上，絕大多數(shù)的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)都存在資金短缺的問題，很難在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展起來，尤其是科研投入和產(chǎn)出不掛鉤，造成科技成果轉(zhuǎn)化的時(shí)間過長(zhǎng)，科技要素流通不暢成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)創(chuàng)新主體錯(cuò)位后面臨的最大挑戰(zhàn)。

2.2 推廣人才的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械人工智能化技術(shù)的推廣是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械人工智能化技術(shù)的推廣是科技興農(nóng)的重要手段，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。一種新技術(shù)的成熟運(yùn)用，通常要6～7年的時(shí)間。分散而不協(xié)調(diào)，推廣時(shí)間長(zhǎng)，成果轉(zhuǎn)化效率低下，是當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)推廣的現(xiàn)實(shí)狀況。此外，由于縣、鄉(xiāng)兩級(jí)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)設(shè)置不健全、人員配備不足、技術(shù)推廣效果不佳等原因，在很多地方，農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)推廣制度形同虛設(shè)，缺乏及時(shí)、高效的技術(shù)指導(dǎo)，難以及時(shí)應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和疾病。近年來，在農(nóng)村逐漸興起了一種新的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)服務(wù)組織，這些服務(wù)單位大都是在農(nóng)村設(shè)立的，以銷售智能農(nóng)機(jī)、智能碾米機(jī)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備為主要收入來源，但由于智能農(nóng)機(jī)、智能碾米機(jī)功能繁多，價(jià)格較高。盡管在國(guó)家大力扶持下，涌現(xiàn)了一批新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣組織，但是因規(guī)模、人員、技術(shù)力量、資金等方面的限制，發(fā)展速度較慢，推廣速度較慢，競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)較弱，難以有效地打通農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)推廣和應(yīng)用的渠道。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械中常用的人工智能技術(shù)類型

3.1 新能源智能技術(shù)

新能源技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的主要方向[5]。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械在新能源開發(fā)和利用上具有獨(dú)特的優(yōu)越性，占有舉足輕重的地位。就目前而言，可以開發(fā)和利用的農(nóng)用新能源有很多種，比如風(fēng)力、水力、太陽(yáng)能等，它們都是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中重要的能源，既綠色又節(jié)能，同時(shí)還可以減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。例如，利用新能源智能技術(shù)，可以為花卉、有機(jī)蔬菜、牲畜等供給熱量和動(dòng)力。比如，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備上加裝智能日光燈，可以起到誘捕害蟲、控制病蟲害、降低農(nóng)藥殘留量以及減少病蟲危害其他農(nóng)副產(chǎn)品的作用[6]。此外，還可以將某些十分尖端的新能源技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)機(jī)設(shè)備中，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)操作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 自動(dòng)化智能技術(shù)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備上安裝計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使之能夠真正地進(jìn)行機(jī)械化操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，這些是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的生產(chǎn)要素[7]。當(dāng)前，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中運(yùn)用自動(dòng)化智能控制技術(shù)，是一種十分普遍的現(xiàn)象，其中最常見的就是安裝控制系統(tǒng)和電子監(jiān)控裝備。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的駕駛艙中也可以設(shè)置相應(yīng)的智能顯示屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，還可以設(shè)置監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的檢測(cè)設(shè)備，確保其能夠在合適的環(huán)境下正常生長(zhǎng)[8]。同時(shí)，運(yùn)用電子儀器，全面監(jiān)控農(nóng)業(yè)機(jī)械工作的全過程，并及時(shí)解決各種問題，可確保調(diào)整控制的時(shí)間，為以后的管理工作提供重要依據(jù)。最后，相關(guān)工作人員要對(duì)監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行分析與回饋，從而調(diào)控與調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化操作，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再依賴于大自然環(huán)境，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更具有可控性。

3.3 CAD技術(shù)

在三維設(shè)計(jì)體系中，應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)可以優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械具體的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行理論上的設(shè)計(jì)。將智能化CAD技術(shù)應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，主要是采用了模塊式變形設(shè)計(jì)，確定組件的定位和組裝的過程，并對(duì)此進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，從而可以清楚地了解農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際使用情況[9]。因?yàn)樵缙谟?jì)算機(jī)的配置性能較差，使用成本較低，因此，在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中，存在許多缺陷。然而智能CAD技術(shù)可以進(jìn)行參數(shù)性3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，易于修改，易于理解，滿足了農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的工程設(shè)計(jì)要求。在農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備設(shè)計(jì)過程中，通過CAD技術(shù)進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，可以使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想更直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，使產(chǎn)品的精度和品質(zhì)都得到極大地提升。以農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中的底盤為例，可以采用 CAD技術(shù)進(jìn)行三維仿真和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。可依據(jù)工件的定位，設(shè)定坐標(biāo)系統(tǒng)，并按坐標(biāo)進(jìn)行組裝。通過CAD技術(shù)，改進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的總體穩(wěn)定性和操作性，并且在精細(xì)的參數(shù)下進(jìn)行設(shè)計(jì)可以得到更為精確的結(jié)果。

4 人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

4.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造

早期的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備主要依靠人工來制造，工藝簡(jiǎn)陋，技術(shù)含量低。而應(yīng)用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，可以根據(jù)不同的程序，通過多種軟件，精確地反映人們對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備與機(jī)器的需求，并在電腦上模擬、修正機(jī)器的尺寸和功能[9]。這不僅可以定量化，而且還可以使用編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，從而達(dá)到精確生產(chǎn)水平，進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展。

4.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備維修

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備技術(shù)水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的功能性越來越強(qiáng)，同時(shí)，出現(xiàn)問題的概率也越來越高。相關(guān)工作人員必須對(duì)常規(guī)維修技術(shù)進(jìn)行改造，利用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)準(zhǔn)確地判斷問題，并通過更換零件來解決問題。例如，車載解碼器、激光平整機(jī)的產(chǎn)生和接收裝置、GPS在農(nóng)田中平行線度的自動(dòng)控制等，都是利用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。

4.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化和現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的功能也從單純的農(nóng)業(yè)作業(yè)向精密的農(nóng)業(yè)作業(yè)方向轉(zhuǎn)變[10]。例如，自動(dòng)控制聯(lián)合收獲機(jī)的脫粒深度、播種機(jī)播種數(shù)量、蘋果采摘機(jī)對(duì)蘋果成熟度的判定、蘋果在搖晃時(shí)采摘手的動(dòng)態(tài)定位等，這些功能都需要計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)對(duì)相關(guān)位置與參數(shù)進(jìn)行精確計(jì)算，再發(fā)出行動(dòng)指令才能實(shí)現(xiàn)。

4.4 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控

傳統(tǒng)的作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法是對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行后的手工取樣進(jìn)行檢驗(yàn)和加工。例如，監(jiān)測(cè)播種密度、漏播程度、脫粒強(qiáng)度、清選結(jié)果等，都是事后取樣檢驗(yàn)，從而評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的工作品質(zhì)，卻不能對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)和處理。而計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)可以監(jiān)控農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)狀況，并可以通過自動(dòng)化調(diào)控或人為干預(yù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)，快速檢測(cè)與處置農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備故障，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控水平。

4.5 農(nóng)業(yè)機(jī)械信息管理

農(nóng)業(yè)機(jī)械信息的采集、處理、分析和交換是農(nóng)業(yè)機(jī)械信息管理工作的主要內(nèi)容，同時(shí)還涉及農(nóng)業(yè)企業(yè)的信息收集、存儲(chǔ)、監(jiān)控、分析和反饋等方面的內(nèi)容。為此，開發(fā)具有深度、覆蓋面廣、功能強(qiáng)大的農(nóng)業(yè)機(jī)械計(jì)算機(jī)管理體系，受到了農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)部門和有關(guān)單位的高度關(guān)注。通過引入計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)，可以為農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展提供新的機(jī)會(huì)和新的挑戰(zhàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中發(fā)揮著十分重要的作用。要想促進(jìn)人工智能技術(shù)的發(fā)展，政府就必須加強(qiáng)科技投入，從資金、技術(shù)、人才、政策等各個(gè)方面給予大力的支持，不斷提高技術(shù)人才的技術(shù)水平和素質(zhì)水平，還要主動(dòng)改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員對(duì)人工智能技術(shù)的思想觀念，逐步接受新技術(shù)、新觀念，加強(qiáng)信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的應(yīng)用，大力推廣現(xiàn)有的技術(shù)成果。只有這樣才能真正從根本上發(fā)展人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，增強(qiáng)我國(guó)的計(jì)算機(jī)人工智能農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)，把我國(guó)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推向一個(gè)新的高度。