新技術在農業機械上的應用

張闖闖 李楨楨 曹麗芳

1、南陽農業職業學院 2、黃河水利職業技術學院

作為農業大國，農業的現代化是國家現代化的重要體現[1]。推進農業現代化是國家十三五規劃的重要內容，這就離不開農業機械化技術水平的提升。隨著科學技術水平的不斷提高，自動化、智能化、信息網絡這些新的技術被應用到了農業機械上，改變了農業的生產方式，提高了農業生產效率。例如，2019年南陽市臥龍區、新野縣推廣了花生農業機械化新技術，解決了花生播種、收獲的一些問題，提高了經濟作物的機械化水平；在鄧州市開展的油菜生產收獲農業機械試驗，為油菜的機械化生產提供了重要的數據理論支撐。

1 耕種、收獲機械

在農業生產中，廣泛使用的農機裝備主要有耕作機械、種植機械和收獲機械，相關方面的農業機械技術水平反映了我國農業生產情況。

1.1 耕作機械

保護性耕作是耕作機械的典范，反映了機械耕作的重大變革。在以往的機械耕作過程中，沒有意識到農業機械與環境資源保護之間的關系。機械化耕作提高了農業生產水平，但也破壞土壤的微結構，有些地區水土流失，嚴重損壞了農業的可持續發展。

保護性耕作的特點是對農田少耕或者免耕，用農作物的秸稈覆蓋地表，它是從過度耕作向環保可持續農業生產的轉變。為了減少燃燒秸稈帶來的嚴重環境污染，在耕作時采用的秸稈還田技術可以增加土壤的肥力。采用保護性耕作能夠使土壤自然恢復，不需要重復耕作。

1.2 種植機械

種植的過程主要有開溝、排種、復土等工序。免耕播種機作為種植機械的典型代表，在農業生產中得到了大力推廣，它不需要對土壤進行旋耕就可以直接進行播種，減少了農田的耕作費用。目前，免耕、變量播種、施肥可以集于一體，在一次作業中完成。

在播種方面，精密播種機是未來發展的一個重要方向。精密播種機能夠減少種子浪費，節約工時。目前，種植機械多采用機械結構進行工作，少量裝有電機進行控制。

1.3 收獲機械

收獲機械中常見的是聯合收割機。小麥機械收獲的問題已經基本解決，水稻收獲機仍有巨大的潛力，玉米收獲機的研制已經取得一定的成果，油菜、土豆等經濟作物的機械化收獲正在迅猛發展，相關的農機產品處于試驗和改進階段。對市場上的聯合收割機產品進行分析，聯合收割機技術仍有待進一步的提升。

20世紀，耕種、收獲農業機械雖然在農業生產中大量使用，也得到了一定程度的發展，但是設備相對較為落后；農業機械產品消耗了大量的能源，利用率不高；農業機械上的電控成分占比不高，許多機具缺少傳感裝置，作業的精度不高。近些年來，隨著傳感技術、微機技術、生物技術、大數據平臺的建立，農業機械已經與多種新技術融合，農業機械也更加智能化、精細化，這都顯著改變了農業的生產模式，使農業資源的使用更加科學合理。

2 農業機械的新技術

當前，農業機械使用的新技術主要有自動化控制技術、精準農業技術、計算機視覺技術以及農業機器人技術等。這些新技術的應用，降低了勞動者的工作強度，改善了農業生產環境，提高了生產效率，對國家農業的現代化具有重要的作用。

2.1 自動化控制技術

自動化控制技術能夠使農業機械按照預先設計的軌跡自動作業，顯著提高機械的可靠性，降低工人的勞動強度。自動控制半喂入聯合收割機是農業機械自動化作業的典型，它可以顯示作業機械運行參數、收割狀態以及行進的速度，能夠自動調節作物喂入深度。

近些年來，我國農業機械裝備的自動化控制技術獲得了飛速發展。“叔敖”牌秸稈打捆機是一種國產農業機械裝備，能夠自動裝載小麥的秸稈，機械作業可靠性高，避免了人工撿拾捆扎草捆，減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率。

以往的農業機械裝備自動化大多是單一的輸入和輸出方式。但是，隨著微機控制系統和傳感器的研發，多輸入多輸出的農業機械裝備已經制造出來，自動化水平得到了提高。但是，自動化控制技術不能片面追求精度和尖端科技，農業生產的自動化模式要適合我國各地區的情況。

2.2 精準農業技術

通過信息與網絡技術，可以對農業生產系統中的影響因素進行預測，從而做出有利于農業生產的行為，促進信息農業的發展。信息網絡在農業機械上應用的典范是精準農業技術，它根據水肥、農作物生長狀況、病蟲害等信息，結合定位系統進行田間機械作業。國外已經研發了施肥、播種、病蟲害防治等精準農業裝備，降低了農業的環境污染，提高了作物產量。

我國在精準農業方面快速發展。浙江省建立了全程機械化精準作業的物聯網監測平臺，能夠進行施肥、播種、灌溉等數據采集，利用集成攝像頭、北斗衛星定位技術和GIS技術對作業機械實時監控，顯著提高了作業質量。

國務院推進的智慧農業政策要求深入推進農業機械化的信息融合，推進農業裝備產業升級。一些地區的聯合收割機和拖拉機安裝了北斗終端，使田間工作更精確；黑龍江省利用遙感技術助力精準農業，最終目標是實現智能化的管理和精準化的種植。

2.3 計算機視覺技術

該技術能夠自動獲取并處理信息，在統計分析和加工控制方面有很大的優勢。它通過計算機獲取目標的圖像并自動分析圖像，從而獲得目標的相關數據，因而在科研、生產等很多領域獲得了廣泛應用。

利用此項技術，可以獲得農作物的圖像數據，進行農產品的品質檢測或者獲得植物的生長參數。對于果實品質的分級，國內學者做了許多研究。例如，張書慧、陳曉光、張曉梅等人設計了針對桃、蘋果的等級圖像系統，優等果準確率可以達到96%[2]；馮斌基于蘋果表面顏色分布的維度，對蘋果進行了自動分級[3]。

盡管計算機視覺技術在植物的病蟲害監測、生長參數的測量和雜草的識別等方面得到了廣泛的應用，但是由于植物品種多樣性、生長環境復雜性，該項技術在農業機械裝備的應用上還不太成熟，仍需要進一步提升。

2.4 農業機器人技術

該項技術集合自動控制技術、信息與網絡技術、計算機視覺技術等多種前沿技術于一身，可以提高生產力，改變生產模式，在多樣化、精準化方面具有極大的優越性。在國外，日本相繼研發了蔬菜、水果采摘機器人、噴藥機器人、施肥機器人等，改善了農業的生產環境，提高了勞動的生產率。

我國的農業機器人發展勢頭強勁，許多企業和科研單位相繼推出多款性能卓越的農業機器人。例如，新大陸時代科技有限公司研發的5G農業機器人，從研發階段進入了實際應用階段，能夠在蔬果大棚開展全天候生產巡檢；東北林業大學研制的林木球果采摘機器人，提高了農業的生產效率，改善了農業的生產環境。

農業機器人技術水平反映了一個國家農業機械裝備的科技水平。但是由于農業機器人的研發費用較高，在農業生產中尚未得到普遍推廣。目前，我國的農業機器人仍有不足之處，還需要進一步完善提升。科研人員需要對當前已有的農業機器人進行改進，研發設計適合我國國情的農業機器人，從而提高農業機械作業的水平，推進農業生產向更好更高的水平上發展。

3 總結

隨著科技水平的不斷發展，農業機械裝備正向智能化、精準化、網絡信息化方向發展。自動化控制技術、精準農業技術、計算機視覺技術以及農業機器人技術等的應用，為農業生產的健康、可持續發展提供了更加優良的農業機械裝備，提高了農業生產的效率與質量。目前，農業機械技術水平仍需大力提升，研發設計的產品要符合我國國情，從而確保農業生產健康穩步發展。