農機智能化及發展趨勢

劉金龍+陸祥+陸康

摘 要：融合了信息與通信技術、計算機網絡技術、控制與檢測技術等先進科技的智能農機比傳統的農業機械具有更大的優越性，在精準作業、自動化程度、安全可靠性、多能通用方面均得以體現。智能農機更契合當今社會發展的高效、節約、綠色的理念。智能農機是現代農業快速發展的重要保障，其自身的發展趨勢包括智能農機大數據平臺的建立，多機物連、協同作業，農業機器人技術和智能農機原創性技術開發等。智能農機的推廣和使用需要采取相應的保障措施，也需要加強對農機人才的培養。

關鍵詞：智能農機；精準農業；大數據；農業機器人

中圖分類號：F323.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.123

我國是農業大國，我國的農業是大國農業。縱觀我國農業幾千年的發展歷史，科技的進步是農業發展的第一推動力量，而作為生產工具的農業機具，它的更新和改進又是科技進步的重要體現。農業的每一步發展都對其生產工具提出了更高的要求；而農業機具的更新則又促進了農業的進一步發展。如今，我國的農業已經邁入現代化、規模化和智能化發展階段。隨著我國城市化進程的加快，大量的農村勞動力轉移到城市，統計數據顯示，2002—2013年，農業勞動力人數持續呈下降趨勢。2013年，全國農業勞動力轉移達到2.69億人，其中，外出農民工1.66億人。此外，1.03億人雖然沒有離開農村，也基本脫離了農業生產。中國農機協會會長陳志坦言，如此大量的農業勞動力轉移造成目前農村勞動力普遍短缺，如果沒有農業機械，農業生產已很難順利開展。因此，農業機械在保障糧食安全生產，推進農業現代化方面已經起著不可替代的作用。

1 傳統農機存在的問題

目前，我國土地資源的基本情況是人多地少，人均耕地僅0.1 hm2。對于個體農戶而言，農業機械化投入的成本過高，手

工操作仍然是主要形式。這種現狀對先進農機的推廣有一定的影響。當前，我國農機裝備的綜合情況為：小型機械數量較多，占主導地位，但功能比較單一；大中型機械成本高、數量少，智能化程度也普遍較低；農機產品過剩和短缺問題并存，傳統的耕種機械市場幾近飽和，新型不同作物的施肥、播種、收獲、加工機械數量少、水平低；隨著農業的發展，新的需求不斷出現，對農業機械提出了更新、更高的要求。

2 智能農機及其特點

智能農機指的是將現代信息與通信技術、計算機網絡技術、智能控制與檢測技術和行業技術匯集于農業機械的生產和應用中，其最大特點為：智能農機的中央處理器芯片和傳感器能夠對應用環境進行檢測分析，能對其他功能進行智能化控制，同時，可以與指揮系統或操作人員進行信息交互。與傳統的農機相比，智能農機具有以下特點。

2.1 精準智能

精準農業體現的是節約生產資料和土地利用率最大化思想。精準農業由定位系統、土地信息采集系統、遙感監測系統、農業專家系統、智能化農機系統、環境監測系統等多個智能系統構成。其中，智能農機是農業行為的直接實施和執行系統，包括精準整地、精準播種、精準施肥、精準灌溉、精準收獲等。比如安裝北斗導航系統的拖拉機在開溝、整地、播種、施肥、收割等方面，它的直線度誤差在±2.5 cm/100 m，精準度非常高；“聯網施肥管理”系統可以幫助農戶及時、精確地掌握土地含肥量，并能實現化肥和有機肥的精準投放。因此，精準農業在節約生產資料、調動土壤生產力和改善環境方面能夠取得最大的經濟效益和最佳的環境效益。

2.2 自動高效

智能農機均配備自動控制系統，能自動地進行系列的復合式操作，取代了許多人為的操作，既降低了操作人員的工作強度，又提高了工作效率。比如，上海康博公司推出的2BS-JT10型精密蔬菜播種機，其集開溝、播種、覆土、壓實等功能于一體，可以同時實施10行播種，并可以做到一穴一籽，也可一穴多籽，工作效率約為0.26 hm2/h，減少人力達90%以上；南京農業機械化研究所研制出的我國首臺33行大型智能化氣力集排式水稻直播機，其作業幅寬可達到8 m，播種速度能夠達到10 km/h，直播效率為5～6.66 hm2/h，機手一人即可完成整個播種作業，特別適合于規模化作業要求。

2.3 安全可靠

智能農機配備的各種傳感器可以實時監控農機自身的狀況、作業狀態和作業環境，并根據采集的信息及時調整工作狀態，規避一些不良的工作環境，時刻確保自身正常的工作狀態。因此，智能農機比傳統農機更加安全、可靠。

具有監控報警功能的播種機，在排種器漏播、堵塞和缺種的情況下，能及時報警提醒操作人員進行診斷和解決問題。安裝有“e田科技”AGlink智能設備的收獲機械不僅能夠自動診斷自身故障、實時監控和預警收獲情況，而且可以通過手機APP程序與生產廠家服務系統互聯，以便更好地進行遠程指導和售后服務。

2.4 多能通用

智能農機的中央處理芯片功能強大，執行功能、執行策略的軟件程序修改容易，只需調整環境參數、判別要素和執行順序，便可以應用于不同的作業對象、作業環境或執行不同的功能。智能控制設備體積較小，容易移植到不同的機械上，大大提升了農機的實用性和使用效率。比如，改變智能排種器的轉速、排種口形狀和大小，即可完成不同類型農作物種子的播種；改變瓜果采摘機械的識別參數和操作行為，便可實現不同瓜果的采摘。

3 智能農機的發展趨勢

農機的自動化、智能化將是我國農業發展的必然趨勢，也是促進我國發展綠色、高效、節約農業的最重要途徑。

3.1 建立智能農機的大數據平臺

農業是人類衣食之源、生存之本，是全民共建的產業。大數據平臺通過信息數據的共享，能有效提升智能農機作業質量和作業效果。大數據平臺主要利用先進的網絡技術、云計算、數據密集計算等方式將農業地理信息、作業環境信息、農機作業參數、智能農機決策信息等數據進行集成，建立統一的信息管理平臺，實現農業與智能農機數據的遠程采集與傳輸，數據的分析與決策，數據的共享與應用。建立全面、完善的大數據平臺是未來智能農機發展的一個重要趨勢。

3.2 多機物連、協同作業

傳統的農機工作方式一般為動力機械（拖拉機）帶動耕地機械、播種機械、收獲機械等進行作業，但動力機械與其他機械的連接方式非常簡單，相互之間的協調與匹配較差，更無法實現自適應的調節。因此，傳統農機的工作性能較差，工作效率較低，難盡人意。而農機的智能化便可有效地解決上述問題，借助于各類農業傳感器（溫濕度、光照、壓力、超聲波、速度等傳感器）和中央處理芯片，可實現多個農機的智能互聯，將協同作業的各類農機的工作狀態進行實施采集和分析，并進行自動控制和調節，優化農機的作業性能。

3.3 農業機器人技術

農業機器人是一種新型多功能智能農業機械，是機器人技術和自動控制技術應用于農業機械的產物。目前，已有施肥機器人、田地除草機器人、瓜果采摘機器人、果實分揀機器人、嫁接機器人等多類機器人問世，并投入了使用。但農業作業對象的多樣性和作業環境的復雜多變性對農業機器人提出了更高的要求，包括對新型機器人的需求和更高的工作效率、工作精度等要求。因此，對農業機器人的設計、改進和完善也是智能農機未來發展的一個方向。

3.4 智能農機原創性技術開發

農業的需求是不斷發展和變化的，對其農機的功能和技術也提出了更高的要求。加大智能農機原創性技術研究和開發的力度則是應對農業需求變化的舉措之一。比如，種苗的高速栽插和定向精播技術研究，集成一體化的瓜果田間智能化生產、農作物種子智能化篩選加工、瓜果自動化嫁接育苗等裝備與技術，糧食、瓜果、蔬菜等農作物生產加工產業鏈智能裝備開發，農作物的規模化綠色生產、農產品智能化分選、低能耗加工和高品質存儲等技術裝備。

4 結束語

智能農機是先進的信息技術、網絡技術、控制技術、機械技術和行業技術融合而發展起來的性能卓越的農業生產工具，它的推廣和使用必將帶來一場新的“農業革命”。需要注意的是，要將智能農機，特別是價格昂貴的大型、多功能智能農機應用于千家萬戶，必須要提供相應的保障措施，包括創新農機經營組織方式，推進集體經營、合作經營、農企聯合經營，開展大型農機融資租賃業務，加強農機配套設施建設，推動農機經營向著規模化、組織化、集約化、產業化的方向發展。同時，應加強農機化人才的培養，創新教育機制，多渠道地培養新形式下的農機化人才。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕