牧草收獲機械研發現狀及發展趨勢

劉立強++程睿++項建廷

摘要：通過比較國內外牧草收獲機械發展現狀，指出我國牧草收獲機械化發展中存在的問題及與國外的差距，從大型化、通用化、智能化等方面對我國牧草收獲機械發展提出建議，對未來牧草收獲機械的發展趨勢進行展望。

關鍵詞：牧草收獲機；智能化；監控系統；傳感器

中圖分類號：S225.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）05-0070-03

2015年以來，國家在產業調整過程中重點強調牧草收獲機械發展。同時，國家實施的西部大開發戰略重點強調：搞好生態環境建設和保護，退耕還林還草，減輕草原壓力，限制過度放牧等；可增加奶牛產奶量、提高奶品質、降低養殖成本。在牧草養殖方式廣泛應用等因素的刺激下，牧草收獲機械化生產過程不斷加速，國內牧草收獲機械迎來了良好的發展機遇。

近年來，隨著智能控制技術的發展，先進機械制造技術及新材料為牧草收獲機械帶來新的技術變革，推動牧草收獲機械向大型化、通用化、智能化方向發展，不僅產品性能有所提高，而且具有運行狀態監測、故障自動診斷及報警等功能。重點分析國內外牧草收獲機械發展概況，對我國牧草收獲機械的發展提出建議，并對未來牧草收獲機械的發展趨勢進行展望。

1 國外牧草收獲機械發展現狀

目前，歐美等經濟發達國家幾乎所有的農機公司都生產牧草機械，產品品種齊全，功能完善，能滿足不同用戶牧草機械化作業需要。其中，美國約翰迪爾（JOHN DEER）、意大利紐荷蘭（NEW HOLLAND）和德國科樂收（CLAAS）等大公司作為世界著名的牧草機械制造商，其產品生產率高，性能先進，通用化程度高，制造質量好，安全可靠，處于世界領先水平，并在我國和世界使用，深受用戶歡迎，市場占有率較高。

國外農業生產體系健全，牧草規模化種植從土地耕整、草籽播種、田間管理到牧草收獲均實現機械化。標準化作業為牧草收獲和生產技術設備奠定了良好作業基礎。設備以大型機為主，具有功能齊全、自動化程度高、液壓控制和智能監控等特點。例如CLAAS公司的DISCO系列大型割草壓扁機配備觸摸控制系統、控制中心操控臺（如圖1所示）、觸控扶手和數字監視器，還可選用PROFI CAM攝像系統及遠程WLAN系統，實現平板電腦和機器的簡單快速連接（如圖2所示），可實時視頻監控車輛運行狀態，并通過衛星定位和QUANTIMETER吞吐量測量生成產量圖。

受國內牧草種植模式、地塊條件匹配性、國產配套動力機械及農牧民經濟條件等限制，國外牧草收獲機械在國內推廣應用存在一定難度。

2 國內牧草收獲機械發展現狀

近年來，國家不斷加大對牧草收獲機械化的政策扶持力度，將牧草收獲機械列入國家和地方農機補貼目錄并頒布一系列優惠政策，極大地調動了農牧民購機用機的積極性，活躍了國內牧草機械市場。

2.1 存在的不足

與發達國家相比，我國牧草收獲機械化水平落后，在制造手段、制造工藝及裝備技術等方面存在較大差距，主要表現在：

1） 從產品技術水平看，國內牧草機械產品的技術含量、作業效率、可靠性均較低，產品質量較差，主要工作部件的性能無法滿足用戶需求。產品改進與創新速度緩慢，割草、摟草、打捆、撿拾裝車、貯存等環節機械化薄弱，直接導致收獲的牧草品質下降、利用率降低，嚴重影響農牧民的經濟效益。

2） 從產品品種上看，國內牧草機械產品品種單一，無法適應各種草種及多變的地面條件，割草、摟草和打捆等環節動力配套性不好，限制了農牧民對機型的選擇。與國外多品種、多機型和多工序的高端牧草收獲機相比缺乏競爭力。

3） 從產品服務上看，國內牧草收獲機械售后服務組織化、規模化程度不高，社會化服務配套不足，大多數作業服務組織服務成本高，經營管理能力低，質量標準不完善。

2.2 新技術的應用

從國外牧草收獲機械多年發展經驗可知：通用化、自動化、智能化是未來牧草收獲機械發展的必然趨勢。近年來，隨著國家對農業機械的大力扶持，我國農業機械化技術水平不斷提高。

2.2.1 激光加工技術 激光加工技術是指利用激光束對材料（包括金屬與非金屬）進行表面處理、切割、焊接、快速成型及微加工等的一門加工技術。該技術在牧草收獲機械上的應用對改善收獲機關鍵部件加工精度、降低制造難度、延長使用壽命具有重要作用，可以滿足牧草收獲機械高質量和長壽命的需求。

2.2.2 農用傳感器技術 目前，農用傳感器技術廣泛用于環境因素、土地特性、作物生長收獲數據的監測與收集，如用車裝載溫濕度傳感器檢測收獲作物的溫度和含水率。西北農林科技大學研制出基于農用傳感器的谷物聯合收獲機清選損失監測系統，能實時顯示收獲機運行狀態及谷物清選損失率。中國農業大學研制出雙板沖量式谷物質量流量傳感器（如圖3所示），能通過谷物產量預測的數學模型準確計算谷物流的實時質量信息。

2.2.3 電子技術、自動化技術、網絡技術 我國電子技術發展已經進入世界先進行列，小型化、微型化芯片的研制應用為收獲機械的自動化、智能化提供了可能。收獲機智能監控裝置可使操作者隨時了解收獲機械的工作狀態，極大地提高收獲作業質量，同時，隨著自動化技術的進步，電子設備的性能得到很大提高，能夠適應收獲作業的高溫、振動、噪音、灰塵等復雜環境。例如在大型方草捆撿拾壓捆機上設置草料狀態變化實時監控系統，可防止因含水率過大造成壓縮過程中草料密度過大而堵塞壓縮室。通過機械傳動部位的感應元件、多功能顯示屏，駕駛員可直接調整和監視打捆機工作狀態。

2.2.4 機器人技術、5S技術 機器人技術是一種集計算機技術、傳感器技術、圖像識別技術、人工智能技術等多種學科于一身的系統，它可以讓機器按人的意圖自主工作。中國農業大學研制出的自動嫁接機器人（如圖4所示）已成功進行試驗性嫁接生產，解決蔬菜幼苗柔嫩、易損和生長不一致等難題。目前，國內對耕耘機器人、除草機器人、施肥機器人、噴藥機器人、收割機器人、采摘機器人等均進行了研發，雖然還未能大規模產業化，但為牧草收獲機械的理論研究和研發應用指明了方向。

5S技術是遙感技術（Remote Sensing）、地理信息系統（Geographical Information System）、全球定位系統（Global Positioning System）、專家系統（Expert System）、農業模擬優化決策系統（Simulation Optimization Decision Making System）的統稱。隨著信息化技術的不斷更新與進步，推動了新一輪農業技術革命。遙感技術可獲得草場生長環境與生長狀況的大量空間信息；全球定位系統可對采集田地信息進行空間定位；地理信息系統可建立土地管理、自然條件及產量的空間分布等空間數據庫；專家系統對處理后的信息進行分析；決策系統則對分析后的結果做出輔助性決策，指導用戶進行生產活動。

2.3 未來發展趨勢

在發達國家，牧草從種植到收獲均已實現全程機械化，傳統牽引式機具發展成自走式機具，并已研制出智能割草機器人。

目前，通過引進、消化、吸收國外先進技術，我國創新研制出一些新型牧草收獲設備，可實現收割、壓扁、摟草作業一次完成，并可根據草場地勢和牧草特性調整設備狀態，提高收獲效率和收獲質量。我國大型天然草場植株高大、地面不平整，需要采用大型自動化牧草設備作業。

綜合國內外牧草收獲機械生產技術實際，我國應立足開發操作簡單、維修方便，具有防碰撞裝置、合理壓扁裝置，且價格適中的牧草收獲設備，使農牧民買得起、用得住，促進牧草收獲設備推廣和應用。

3 結語

牧草機械智能監測控制裝置是未來牧草收獲機械發展的方向。通過使用智能監測控制裝置，可使牧草收獲機械更加通用化、智能化、舒適化、方便化。隨著我國人口的持續增長和人民生活水平的不斷提高，牧草收獲機械化在更高的水平上繼續發展是必然趨勢，而智能監測控制系統的設計及在農業工程中的應用，將成為高新技術創新的切入點。

參考文獻

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