淺談農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展

潘正仁，高剛毅

（荊楚理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 荊門 448100）

“十三五”以來，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展取得了歷史性成就，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了深刻變革，農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段[1]。2016 年，我國主要農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率已達(dá)65%。但是，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展還存在薄弱環(huán)節(jié)和短板，“重機(jī)械化、輕植保”的傾向還沒有得到根本扭轉(zhuǎn)。因此，在加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的進(jìn)程中，要進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)機(jī)裝備和農(nóng)機(jī)作業(yè)的融合發(fā)展，推進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、農(nóng)機(jī)服務(wù)模式創(chuàng)新、農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)和制造升級(jí)等。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀

在中央農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等部門的推動(dòng)下，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化轉(zhuǎn)型升級(jí)工作有了較大進(jìn)展，我國也已逐漸發(fā)展成為農(nóng)機(jī)大國。2021 年，全國農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率達(dá)72.03%，全國農(nóng)機(jī)總動(dòng)力達(dá)10.78 億kW，提前完成了“十三五”目標(biāo)[1]；大宗糧食作物基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，經(jīng)濟(jì)作物的機(jī)械化水平不斷提高。由此可見，我國農(nóng)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《“十四五”全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展規(guī)劃》中，明確提出了未來五年的總體目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施，旨在提升農(nóng)機(jī)裝備總量、優(yōu)化市場(chǎng)整體結(jié)構(gòu)、加快品牌發(fā)展、增強(qiáng)市場(chǎng)活力[2]，以此來提升我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平與國際競(jìng)爭(zhēng)力。

2 物聯(lián)網(wǎng)的概念與作用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)世界的交互融合，將現(xiàn)實(shí)中的物品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效銜接。隨著技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸在人們的生活中發(fā)揮越來越重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高級(jí)階段，也是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù)。它能夠使物體彼此進(jìn)行信息交流和通信，從而讓各種物體通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新興事物，將會(huì)推動(dòng)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，改變?nèi)藗兩畹姆椒矫婷妫梢哉f它是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。我國已經(jīng)出臺(tái)了《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023 年）》等一系列政策文件[3]，為物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的意義

2.2.1 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，將使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)升級(jí)為現(xiàn)代化裝備產(chǎn)業(yè)，并推動(dòng)農(nóng)業(yè)裝備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，從而改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。當(dāng)前，許多農(nóng)機(jī)設(shè)備已經(jīng)與物聯(lián)網(wǎng)深度融合，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳感器、云計(jì)算等技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和分析，并利用智能傳感設(shè)備和現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行信息采集、傳輸以及處理等方面的工作[3]，可以有效地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并及時(shí)反饋給用戶，提高了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平，也保障了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

2.2.2 降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的智能化、自動(dòng)化，減少人工操作和人工成本。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同農(nóng)業(yè)設(shè)備結(jié)合起來，能采集大量農(nóng)業(yè)信息，如土壤、溫度、空氣以及其他相關(guān)信息。通過智能分析所采集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能及時(shí)采取切實(shí)有效的措施保證農(nóng)作物在適宜的環(huán)境下健康生長(zhǎng)，避免無效支出，及時(shí)預(yù)防可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)而增加農(nóng)作物產(chǎn)量，提高收益[4]。由此可見，將科學(xué)先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)機(jī)裝備相結(jié)合，能夠極大地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的高效性和科學(xué)性。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中的應(yīng)用

3.1 農(nóng)機(jī)作業(yè)領(lǐng)域

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心是在農(nóng)用設(shè)備上安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器，完成農(nóng)用信息的傳遞。接入物聯(lián)網(wǎng)后，農(nóng)機(jī)能夠搜集到更多的信息，例如土壤結(jié)構(gòu)、水分、光照強(qiáng)度、CO2濃度、pH 值等，平臺(tái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合，結(jié)合客觀環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)面積、時(shí)間利用率、作業(yè)區(qū)重漏情況和作業(yè)效率等全程機(jī)械化作業(yè)關(guān)鍵指標(biāo)的自動(dòng)分析。能夠精確測(cè)量作業(yè)面積，劃定作業(yè)軌跡，自動(dòng)測(cè)評(píng)農(nóng)作物品質(zhì)并進(jìn)行針對(duì)性作業(yè)，對(duì)農(nóng)作物實(shí)行集約化、規(guī)模化、機(jī)械化的種植與管理，提升農(nóng)田作業(yè)整體水平[5]。

3.2 氣候智能領(lǐng)域

我國地域廣闊，不同地區(qū)的氣候差異較大，因此在農(nóng)作物種植過程中，需要綜合考慮多種因素。近年來，我國部分地區(qū)極端天氣頻發(fā)，而由于農(nóng)作物種植的周期較長(zhǎng)，且對(duì)氣候條件有很強(qiáng)的依賴性，若在生長(zhǎng)過程中受到極端天氣影響，很容易造成減產(chǎn)；在收獲季節(jié)遇到極端天氣則會(huì)嚴(yán)重影響作物的質(zhì)量，降低農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，還會(huì)給當(dāng)季的農(nóng)作物帶來極大的價(jià)格波動(dòng)，影響整個(gè)市場(chǎng)[6]。在這種情況下，如何對(duì)極端天氣進(jìn)行預(yù)防規(guī)避，就成為一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可建立不同類型的氣候指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣候智能預(yù)測(cè)。將物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用到氣候智能預(yù)測(cè)中，首先，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器對(duì)天氣條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如溫度、濕度、雨量、風(fēng)速等；其次，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及氣候類型建設(shè)模型；最后，若環(huán)境出現(xiàn)變化，則會(huì)及時(shí)提醒農(nóng)業(yè)人員做好相關(guān)預(yù)防措施，從而避免因氣候不適宜、極端天氣造成的作物減產(chǎn)。

3.3 服務(wù)售后領(lǐng)域

“農(nóng)機(jī)4S”指集“產(chǎn)品、服務(wù)、售后、物流”于一體的服務(wù)，也是集信息搜集、整合銷售、售后服務(wù)以及零配件服務(wù)于一體的特色化服務(wù)經(jīng)營模式。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)置電子標(biāo)簽[7]，可以實(shí)時(shí)獲取農(nóng)機(jī)的信息，完全掌握作業(yè)機(jī)械的位置、配套數(shù)量、類別、使用情況和磨損情況等，便于調(diào)用機(jī)械。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)戶會(huì)定期對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行更新、維護(hù)，但由于客觀因素限制，每款農(nóng)機(jī)所需要的配件不同，容易導(dǎo)致配件不足或配件過多的情況。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)使用、運(yùn)輸與回收等環(huán)節(jié)進(jìn)行定位追蹤，從而有效地改變了以往農(nóng)機(jī)散亂的管理模式，對(duì)廣大農(nóng)機(jī)用戶來說，這是一項(xiàng)非常實(shí)用的服務(wù)。其將農(nóng)機(jī)銷售和售后服務(wù)融為一體，不但使用戶買得放心、用得舒心，而且還可以降低生產(chǎn)成本。在實(shí)際的作業(yè)過程中，若農(nóng)機(jī)零配件出現(xiàn)了問題，就可以通過物聯(lián)網(wǎng)精確定位，第一時(shí)間補(bǔ)充零配件，提高效率，減少維修擱置時(shí)間。如果發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題或者不合格的產(chǎn)品，可以及時(shí)進(jìn)行回收，進(jìn)而提高服務(wù)水平。這樣既可以有效地提高農(nóng)機(jī)供應(yīng)商的供貨效率和可靠性，又可以提高對(duì)農(nóng)機(jī)用戶的服務(wù)檔次、質(zhì)量和水平[8]。

4 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中的短板

4.1 理論與實(shí)踐發(fā)展不平衡

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展過程中的主要問題就是理論與實(shí)踐發(fā)展不平衡。目前我國物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)的研究大多是從理論上進(jìn)行闡述，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)發(fā)展相關(guān)的理論研究較多，但實(shí)踐技術(shù)仍處于摸索階段。相較于發(fā)達(dá)國家，我國的實(shí)踐技術(shù)仍然處于落后階段，國內(nèi)企業(yè)在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的授權(quán)專利只占9.5%，絕大部分領(lǐng)域很少擁有自己的關(guān)鍵技術(shù)。在實(shí)踐技術(shù)上的短板仍然是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的發(fā)展瓶頸。

4.2 技術(shù)人才短缺

在國家政策支持、企業(yè)研發(fā)投入力度加大的背景下，我國物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)迅速發(fā)展，但也存在著缺乏核心技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系等問題。目前，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)人員短缺，專業(yè)技術(shù)人員不足，已成為制約其創(chuàng)新發(fā)展的主要因素。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)與服務(wù)需要大量人才，而目前我國還沒有專門針對(duì)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)、服務(wù)的行業(yè)人才培養(yǎng)體系和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。此外，我國部分地區(qū)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)并不熟悉，導(dǎo)致其無法快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，進(jìn)而影響了產(chǎn)業(yè)整體的競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)新能力不足也致使其難以滿足市場(chǎng)需求[9]。

5 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展策略

5.1 加強(qiáng)實(shí)踐操作

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)狀，要積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。一是要做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，因地制宜進(jìn)行開發(fā)，就不同地區(qū)、不同農(nóng)作物類型，制定出與之相適應(yīng)的農(nóng)機(jī)發(fā)展規(guī)劃。豐富的理論研究為農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供了有力的支撐，通過農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化、自動(dòng)化發(fā)展。二是要通過實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求，不斷完善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展。尤其是在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中[10]，要從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的角度出發(fā)，以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，建設(shè)適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)的系統(tǒng)。

5.2 加快物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)相關(guān)人才培養(yǎng)

現(xiàn)階段，在物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)人才培育的過程中，仍然應(yīng)從教育體系方面入手進(jìn)行優(yōu)化，擬訂農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)培訓(xùn)規(guī)劃。政府部門應(yīng)與高等院校、科研院所等單位合作，將農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的培養(yǎng)方向引入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，探索專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，通過校企合作等方式加快農(nóng)機(jī)領(lǐng)域技術(shù)人才培養(yǎng)，增強(qiáng)農(nóng)機(jī)智能化、自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新能力。與此同時(shí)，基于高等院校辦學(xué)條件、師資隊(duì)伍等，與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用企業(yè)共同進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營人員培訓(xùn)，提升其農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能力，建立適應(yīng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才需求的人才激勵(lì)機(jī)制，以此來穩(wěn)定并拓展專業(yè)人才隊(duì)伍[11-12]。

5.3 加大資金投入

農(nóng)機(jī)開發(fā)資金投入較高，政府部門要加大對(duì)農(nóng)機(jī)開發(fā)的經(jīng)費(fèi)投入力度，加大對(duì)科研單位、農(nóng)機(jī)部門的扶持力度。一是從農(nóng)業(yè)機(jī)械的信息化、智能化建設(shè)入手，提高其性能，這也是推動(dòng)農(nóng)機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵。二是加快建立優(yōu)惠政策體系，大力推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，如對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、社會(huì)資本等進(jìn)行稅收方面的優(yōu)惠或減免，盡快在農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼目錄中增加農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品，并根據(jù)產(chǎn)品的不同應(yīng)用領(lǐng)域、市場(chǎng)成熟度等來確定補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。

5.4 強(qiáng)化農(nóng)民培訓(xùn)

農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式得到了根本性的改變，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛、自動(dòng)控制、智能感應(yīng)等功能，通過程序設(shè)定讓農(nóng)機(jī)能夠更高效地完成生產(chǎn)作業(yè)。在推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的同時(shí)，更需要強(qiáng)化培訓(xùn)，讓農(nóng)戶能夠掌握農(nóng)機(jī)管理、駕駛技術(shù)，不斷提高農(nóng)機(jī)裝備的性能和使用效率，從而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高效發(fā)展。

6 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)作為農(nóng)業(yè)信息化的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其概念及相關(guān)技術(shù)在近幾年逐漸被運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等諸多領(lǐng)域中，并成為一種融合農(nóng)村各種資源、改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)以及提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率的有效措施。相關(guān)部門要抓住物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展契機(jī)，借鑒成功案例，突破核心技術(shù)，建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系并培養(yǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用人才，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展提質(zhì)增效。