智慧農業視域下農業機械智能化技術的應用

摘要：跟隨智慧農業的引領，農業機械智能化正在逐步取代傳統農業生產方式。通過精準控制和智能管理不僅顯著提升了農業生產效率，降低了人們的勞動強度，還推動了農業現代化的發展。農業機械智能化技術主要包括新能源技術、自動化控制、電子智能技術、機器視覺、GPS導航和農業機器人等，農業機械與相關技術的融合使農業生產更加便捷、高效和可持續性。通過實時監測和數據分析，智能化農業機械能夠優化資源配置，減少環境影響，提升農產品質量。

關鍵詞：農業機械；智能化技術；智慧農業；生產效率；可持續發展

隨著全球人口的不斷增長和資源環境的日益緊張，農業生產面臨著前所未有的挑戰。傳統的農業生產方式已難以滿足現代社會對食品安全、環境保護和資源高效利用的要求。智慧農業的興起為解決這些問題提供了新的思路，特別是農業機械智能化技術的應用，成為推動農業現代化的重要力量。本文將深入探討農業機械智能化技術的應用優勢、具體應用及其未來發展趨勢，旨在為農業現代化提供參考和借鑒。

1 農業機械智能化的應用優勢

1.1 提升農業生產效率

智能化技術在農業機械領域的應用為提升農業生產效率開辟了新的途徑。通過精準控制和智能管理，這些先進的農業機械能夠在更短的時間內完成更多的工作，大幅減少了人力投入的需求。智能化農業機械不僅能夠24 h不間斷作業，還能根據作物生長周期和環境條件自動調整作業參數，確保每一項農事活動都能在最佳時機進行。這種高效率的運作模式顯著縮短了農業生產的周期，使得農民能夠更好地把握市場機遇。此外，智能化技術還實現了農業生產資源的精準配置和高效利用。通過實時監測土壤、氣候和作物生長狀況，智能系統能夠制定最優的灌溉、施肥和植保方案，避免資源浪費，同時最大化產出。這種資源的優化配置不僅提高了農業生產的經濟效益，還促進了可持續發展。

1.2 降低人力勞動強度

智能化農業機械的廣泛應用正在徹底改變傳統農業生產方式，降低人力勞動的強度。這些先進的機械設備能夠承擔大部分繁重、危險和復雜的農事操作，如耕地、播種、施肥、收割等，極大地減輕了農民的體力勞作。智能化技術的引入不僅提高了作業精度和效率，還改善了農業勞動環境，使得農業生產不再局限于傳統的“面朝黃土背朝天”模式。現代農民可以通過操控面板或移動設備遠程管理農業機械，避免了長時間暴露在惡劣天氣或有害環境中的風險。更重要的是，智能化農業機械的操作界面通常設計得簡單直觀，采用人機交互技術，大大降低了對操作者專業技能的要求。這意味著即使是缺乏經驗的新手也能快速掌握這些設備的使用方法，從而擴大了農業勞動力的來源，為解決農村勞動力短缺問題提供了新的思路。

1.3 推動農業現代化發展

農業機械智能化正在成為推動農業現代化發展的關鍵力量。農業機械融合人工智能、物聯網、大數據等先進科技，為實現農業生產的標準化、規模化和精準化提供了強有力的技術支撐。智能化農業機械能夠按照預設的標準執行各項農事操作，確保生產過程的一致性和可重復性，這為農產品質量的提升和品牌建設奠定了基礎。同時，智能化技術的應用大大提高了農業生產的規模化水平。通過網絡化管理和遠程控制，一個操作員可以同時管理多臺農業機械，實現大面積、高效率的作業模式。在精準農業方面，智能化技術的貢獻更是不可忽視。利用衛星定位、遙感技術和智能傳感器，農業機械能夠根據田間微觀環境的差異，實施變量作業，精確控制投入品的使用，既提高了產量和質量，又降低了環境影響。這種高科技含量的農業生產方式不僅提升了農業的整體科技水平，還增強了農產品在國際市場上的競爭力。

2 農業機械智能化技術應用的實踐

2.1 新能源技術

在智慧農業的背景下，新能源技術與農業機械的融合正在重塑農業生產的能源格局。風力發電、光伏發電和水力發電等清潔能源技術的應用，為農業機械提供了穩定、可持續的能源支持，有效降低了農業生產對傳統化石能源的依賴[1]。這種轉變不僅減少了溫室氣體排放，還提高了農業生產的能源自給率。智能化控制系統與新能源技術的結合，更是將農業機械的節能減排和高效運行推向了新的高度。例如，智能光伏灌溉系統能夠根據作物需水量和天氣預報自動調節灌溉強度和時間，既保證了作物的水分需求，又最大化了太陽能的利用效率。在一些偏遠地區，風力發電機組與農業機械的結合，不僅解決了電力供應問題，還能將多余電力并入電網，為農戶創造額外收入。水力發電技術在山區農業中的應用，利用地形優勢為農業機械提供動力，實現了資源的高效利用。這些新能源技術的應用，不僅提高了農業生產的環保水平，還增強了農業的抗風險能力，為農業可持續發展提供了強有力的支撐。

2.2 自動化控制技術

自動化控制技術改變了農業生產的管理模式。智能化實時互動屏幕的引入，使農業機械駕駛室變身為移動的指揮中心。操作者能夠通過這些高清顯示屏實時監控農作物的收割、加工等全過程，并根據實時數據做出及時調整[2]。例如，在小麥收割過程中，操作者可以根據屏幕顯示的作物密度和含水量，實時調整收割機的前進速度和切割高度，以確保最佳的收割效果。傳感器技術的廣泛應用，更是為精準農業管理提供了堅實的數據基礎。分布在田間的土壤濕度傳感器、光照強度傳感器等，能夠24 h不間斷地采集農業生產環境數據。這些數據通過物聯網技術實時傳輸到中央控制系統，經過大數據分析后，為農業決策提供科學依據。例如，基于土壤濕度傳感器的數據，灌溉系統可以自動啟動或關閉，實現水資源的精準管理。光照強度傳感器的數據則可用于調節溫室大棚的遮陽系統，為作物創造最佳生長環境。

2.3 電子智能技術

電子智能技術在農業機械領域的應用，正在推動農業生產向更高層次的智能化和精準化邁進。這種技術的核心在于將復雜的農業生產過程數字化、智能化，從而實現對農業生產的全方位優化控制。智能施肥系統就是一個典型的應用案例。該系統通過實時分析土壤養分含量、作物生長狀態等數據，自動計算出最佳的施肥方案，并精確控制施肥量和施肥時機。這不僅提高了肥料利用效率，還有效減少了過度施肥造成的環境污染。智能預警功能則為農業生產提供了強有力的風險管控手段。通過整合氣象數據、病蟲害監測數據等多源信息，系統能夠提前預測可能發生的自然災害或病蟲害暴發，并及時發出預警信息，使農民能夠采取預防措施，最大限度地降低損失。更為先進的是，一些智能化農業機械設備已經實現了種植、管理、收割等多功能的集成。例如，智能播種機不僅能夠精確控制播種深度和密度，還能同時完成施肥、除草等操作，大大提高了作業效率。這種多功能集成不僅節省了人力和時間，還確保了各個生產環節的有機銜接，從而提升了農業生產的整體效益[3]。

2.4 機器視覺技術

機器視覺技術在智慧農業領域的應用正在為農業生產提供“火眼金睛”。這項技術通過高分辨率相機和先進的圖像處理算法，實現了對農業生產環境的精確監測和作物生長狀態的實時評估。在大田作物管理中，機器視覺系統能夠通過無人機或固定攝像頭采集田間圖像，快速識別作物的長勢、病蟲害情況、雜草分布等信息。例如，通過分析葉片顏色和形態的變化，系統可以早期發現作物的營養缺失或病害癥狀，使農民能夠及時采取針對性措施。在果園管理中，機器視覺技術能夠精確計算果實的大小、顏色和成熟度，為科學決定采摘時間提供依據。更高級的應用甚至可以預測產量，為市場銷售和物流運輸做好準備。在溫室種植中，機器視覺系統通過連續監測植物的生長狀態，可以自動調節溫度、濕度、光照等環境參數，創造最佳的生長條件。機器視覺技術還在農產品質量檢測中發揮重要作用，通過快速掃描可以識別出不合格或受損的農產品，確保產品品質。基于機器視覺技術提供的海量數據，農民可以制定更加科學、精準的生產決策，如優化種植密度、調整灌溉策略、精確施用農藥等。

2.5 GPS導航技術

GPS導航技術在智慧農業中的應用正在徹底改變傳統農業生產的作業方式和管理模式。無人駕駛拖拉機和小型無人機等智能農機設備借助GPS技術實現了厘米級的精準定位和自動駕駛，大幅提升了農業生產的智能化水平。這種高精度定位使得農機設備能夠按照預設路線精確作業，避免重復或遺漏，顯著提高了作業效率和質量。例如，在播種作業中，GPS導航系統能夠確保種子按照最優行距和株距均勻分布，為作物生長創造理想條件。在施肥和噴藥作業中，GPS技術結合變量作業系統，可以根據地塊的具體情況自動調整投入量，實現精準施用，既提高了投入品利用效率，又減少了環境污染。GPS技術與互聯網的結合更是開啟了農業大數據時代。通過實時記錄農機作業軌跡和相關參數，系統能夠生成高精度的作業地圖，為農場管理提供直觀的數據支持[4]。這些數據不僅可以用于評估作業質量，還可以與產量、質量等數據進行關聯分析，挖掘生產潛力，優化管理策略。例如，通過分析多年的產量分布圖，農民可以識別出田塊中的高產區和低產區，有針對性地改良土壤或調整種植策略。GPS技術還為農產品質量追溯提供了可能，通過記錄每個環節的精確位置和時間信息，構建了從田間到餐桌的完整追溯鏈，增強了消費者信心。

2.6 農業機器人技術

農業機器人技術的出現和應用標志著智慧農業進入了一個新的發展階段。這種先進技術通過將機器人、人工智能、精密傳感器等多種技術融為一體，實現了對農作物生長環境的智能監測和精準管理，大幅提升了農業生產的自動化和智能化水平。以脈沖激光機器人為例，它能夠自主在田間或溫室中移動，利用激光技術精確測量作物的高度、直徑、葉面積等關鍵生長參數。這些數據不僅能夠用于評估作物的生長狀況，還可以預測產量，為農業生產決策提供科學依據。除此之外，專門的除草機器人能夠通過圖像識別技術準確區分作物和雜草，實現精準除草，既減少了除草劑的使用，又降低了對作物的傷害。在果園管理中，采摘機器人配備柔性機械臂和視覺系統，能夠根據果實的成熟度和品質進行選擇性采摘，大大提高了采摘效率和果品質量。水產養殖領域的水下機器人則可以實時監測水質參數、魚類行為和生長狀況，并進行自動投喂和病害防治。這些農業機器人不僅能夠24 h不間斷工作，還能適應各種復雜的農業環境，極大地減輕了農民的勞動強度，提高了生產效率[5]。更重要的是，農業機器人收集的海量數據為農業科研和精準管理提供了寶貴資源，推動了農業生產方式的革新。

3 農業機械智能化技術的發展趨勢

農業機械智能化技術的發展趨勢正在引領農業生產方式的革新，推動著整個農業體系向更高效、更精準、更可持續的方向邁進。智能農機管理平臺的建設和完善是這一趨勢的核心驅動力。通過整合大數據和云計算技術，這些平臺能夠實現農機資源的優化配置和高效利用，同時，為農業生產決策提供實時、精準的數據支持。例如，基于作物生長周期和天氣預報的智能調度系統，可以最大化農機使用效率，減少資源浪費。與此同時，智能化技術水平的不斷提升正在重塑農業機械的功能和性能。智能感知技術和邏輯思維技術的深度融合，使農業機械具備了類似人類的判斷和決策能力。電液一體化技術和先進傳感器的廣泛應用，則進一步提高了農機作業的精準度和效率。這些技術的綜合應用，使得農業機械能夠根據復雜多變的田間環境自主調整作業參數，實現精準化、個性化的農事操作。農機與互聯網的深度融合是另一個重要趨勢。這種融合不僅實現了農機作業數據的實時上傳和共享，還為農業生產提供了全方位的信息服務。通過互聯網平臺，農民可以輕松獲取市場信息、氣象預報、農技指導等關鍵信息，提高生產決策的科學性。此外，電子商務平臺的引入，為農產品銷售開辟了新渠道，有效提升了農民的收入水平。

4 結語

農業機械智能化技術的廣泛應用為傳統農業注入了新的活力，顯著提升了生產效率，降低了勞動強度，并推動了農業現代化的進程。隨著技術的不斷進步和應用的深入，未來的農業將更加智能化、精準化和可持續。展望未來，農業機械智能化技術將繼續發揮其重要作用，助力實現農業的高質量發展和鄉村振興，為全球農業的可持續發展作出更大貢獻。

參考文獻

[1] 李勇.智慧農業背景下農業機械智能化發展趨勢研究[J].河北農機，2024（10）：39-41.

[2] 甘梓權.農機智能化與農業現代化的融合發展[J].河北農機，2023（20）：27-29.

[3] 智能農機為智慧農業發展提供新動力[J].農機科技推廣，2023（8）：1.

[4] 陳軍.農機智能化是實現智慧農業之關鍵[J].中國農業資源與區劃，2023，44（8）：170+178.

[5] 劉振廣.提升農機智能化水平助推智慧農業發展[J].南方農機，2023，54（12）：188-190.