國外智能化農機裝備簡介

浙江大學農業技術推廣中心 (310058) 鄭文鐘

國外智能化農機裝備簡介

浙江大學農業技術推廣中心 (310058) 鄭文鐘

20世紀90年代中期，美國將衛星導航系統(GPS)安裝在農業機械上，開啟了農業機械高科技、高性能、智能化的先河。目前，歐、美、日等發達國家農業已基本實現全面機械化，并且智能化農機裝備應用也有相當高的水平。

1.智能化農機的內涵與優點

(1)智能化農機裝備內涵 指裝備有中央處理芯片(CPU)和各種各樣傳感器或無線通訊系統的現代化農機。其特點是通過加裝在農機上的微型計算機對傳感器傳回的各種信號進行邏輯運算、傳導、傳遞，然后在動態作業環境下發出適宜指令驅動農機來完成正確的動作，實現農業生產和管理的智能化。智能化農機裝備能夠實現農機作業的效率化、標準化、舒適化、人機交互人性化、操作傻瓜化等。

(2)智能化農機裝備優點 智能化農機是應用計算機技術、電控技術和人工智能等技術裝備農機的高新技術產品，與傳統功能性農機相比有以下優點：一是功能強大。智能化農機既能完成傳統農機的耕作、收獲、灌溉和病蟲害防治等作業，還能采集土壤、農作物產量等信息，為實施精準農業提供技術支撐。二是結構緊湊、通用性強。中央處理芯片的運用使農機結構變得更加緊湊、通用性更強。通常只需改變部分軟件，就能改變判斷基準，變更動作順序，并適應不同作業環境、不同作業對象對機械的功能要求。三是勞動強度低，作業效率高。能根據作業需求變化自動調整、控制，減少人工操作，降低勞動強度。一個人可通過計算機同時控制幾臺智能化農機完成不同作業，因而作業效率很高。四是安全性好、可靠性高。智能化農機裝有各種各樣的傳感器用于監視作業環境和作業狀況，可根據作業環境和對象變化自動調整工作狀態，加之具有自動保護功能，因而其安全性和可靠性較傳統農機更高。五是節能、環保。智能化農機始終處于良好技術狀態下作業，能耗較低；采用精準方式作業，能大幅提高化肥和農藥的利用率，減少生態環境污染。

2.國外智能化農機的應用現狀

(1)智能化農業動力機械 包括農用拖拉機、大型自走式農機(聯合收獲機械、植保機械)在行走、操控、人機工程等方面智能化。利用GPS自動導航、圖像識別技術、計算機總線通信技術等來提高機器的操控性、機動性和人員作業舒適性。在智能化動力機械駕駛室中，都有一臺或數臺計算機，具有統一標準設計的接口，用于與不同類型的機具配套使用。與傳統農機駕駛室中采用儀表盤顯示作業參數不同的是，智能化農業動力機械安裝有信息顯示終端的人機交互界面，操作者通過屏幕菜單可任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息。如美國研制成功一種激光拖拉機，利用激光導航裝置，精確地測定拖拉機所在位置及行駛方向，且誤差不超過25厘米。英國開發的帶有電子監測系統(EMS)的拖拉機具有故障診斷和工作狀態液晶顯示功能，通過EMS可嚴密地控制機具耕作及播種的寬度、深度等。

(2)智能化作業機械 作業機械智能化包括播種機、施肥機、整地機械、田間管理機等作業機械的智能化。

智能化收獲機械。聯合收割機裝備有各種傳感器和GPS定位系統，既可收獲各種糧食作物，又可實時測出作物的含水量，小區產量等參數，形成作物產量圖，為處方農作提供技術支撐。如美國衛西·弗格森公司在聯合收割機上安裝了一種產量計量器，能在收割作物的同時，準確收集有關產量的信息，并繪成小區的產量分布圖。農場主可利用產量分布圖確定下一季的種植計劃及種子、化肥和農藥在不同小區的使用量。日本研制的自動控制半喂入聯合收割機，其作業速度自動控制裝置可利用發動機的轉速檢測行進速度、收割狀態，通過變速機構，實現作業速度的自動控制。

智能化噴藥機械。智能化噴藥機械能提高農藥利用率，減少對土壤、水體、農作物污染，保護生態環境。如美國約翰迪爾公司生產的自走式精確噴霧機具有靈活高效、作業精準高等諸多優勢。德國推出的一種莠草識別噴霧器，能借助專門的電子傳感器來區分莊稼和雜草，只有當發現莠草時才噴出除莠劑，減少了對環境的污染。

智能化施肥機械。施肥機可以在施肥過程中，根據作物種類、土壤肥力、墑情等參數控制施肥量，提高肥料利用率。如美國Ag-Chem儀器裝配公司生產的施肥系統可進行干式或液態肥料的撒施，該系統通過電子地圖內疊存的數據庫處方，可同時分別對磷肥、鉀肥和石灰的施用量進行調整；日本久保田株式會社推出的農業服務支援系統“久保田智能農業系統(KSAS)”，該系統的正式套餐中，聯合收割機搭載了與KSAS 對應的傳感器，插秧機附帶電動調節施肥量的功能，對應農機連動制作產量分析及施肥計劃。

智能化灌溉機械。灌溉機械的智能化能大量節約用水，同時省工、省時。如美國瓦爾蒙特工業股份有限公司和ARS公司開發的智能紅外濕度計，被安裝在農田灌溉系統后，可每6秒讀取一次植物葉面濕度，當植物需水時，灌溉系統會及時通過計算機發出灌溉指令向農田中灌水。美國、以色列等國在大型平移式噴灌機械上加裝GPS定位系統，結合存放在地理信息系統中的信息和數據，通過處方實現農作物的人工變量灌溉。

智能化播種機械。能根據播種期田塊的土壤墑情、生產能力等條件變化，精確調控播種機械的播種量、開溝深度、施肥量等作業參數。如美國依阿華州生產的“ACCU-PLANT”的播種機控制系統可加裝在各類播種機上，通過該系統調控播種機上的播種量計量裝置，調整不同地塊的播種量。另外，部分條播機還加裝同時撒施肥料、殺蟲劑和除草劑的裝置，將這些裝置的驅動機構與播種機計量裝置連接在一起，同步調整撒施量與播種量大小。

智能化設施農業裝備。歐美、日本等發達國家現已形成溫室成套裝備，并向高度自動化、智能化方向發展，建立不受或很少受自然影響的農業生產技術體系。如荷蘭溫室能常年穩定地生產蔬菜和花卉。設施農業中植物工廠則完全擺脫自然環境對植物的影響，其產量為常規栽培的幾十倍，甚至上百倍。

農業機器人。在農業生產的許多領域得到應用。如美國明尼蘇迭州一家農業機械公司研究推出的施肥機器人，會從不同土壤的實際情況出發，適量施肥。法國發明了專門服務于葡萄園的機器人，它幾乎能代替種植園工人的所有工作。美國波士頓研制出育苗機器人，工作人員只要實現在觸摸屏上設定地點參數，機器人就能感應盆栽，并自動把它們移動到目的地。英國、日本研發了擠奶機器人，不僅能完成擠奶工作，還可在擠奶過程中檢測奶質。澳大利亞發明了一種像牧羊犬的機器人，能在農場上代替傳統的放牧勞力。

(3)智能化農機管理 包括機具配置、機具狀態、實時調度和維修保養的智能化。如歐洲一些大農場已建立和使用農場辦公室計算機與移動作業機械間通過無線通信進行數據交換的管理信息系統，通過該系統不僅能夠制定詳細的農事操作方案和機械作業計劃，而且還能根據作業機械顯示的相關數據，調整機械作業的負荷與速度，確保機組能在較佳狀態下運行。同時，利用作業過程采集的數據，通過系統運算和處理，實現如作業面積、耗油率、產量的計算、統計及友好的人機界面顯示等智能化功能。日本洋馬株式會社的農機“智能助手”，通過搭載在農業機械上的GPS天線和通信終端，農機能夠自動發送位置、運轉及保養方面的信息，并每天自動生成作業報告，還可實現監視防盜、運轉狀況管理、保養服務、突發問題自動通知與迅速應對等方面的功能，該“智能助手”不僅能自動支持農業機械作業，還可與第三方公司提供的農業云應用程序“facefarm生產履歷”配合使用，進一步提高效率，目前，“智能助手”已在日本全國推廣應用。

(本欄編輯：陳妙貞)