計算機智能化技術在農業機械中的應用

劉正波

（貴州航天智慧農業有限公司 貴州省貴陽市 550000）

農業是我國的主要產業，農業機械中運用智能化技術是提高農業生產力水平的重要途徑。在現代農業機械中運用智能化技術，可以實現更加精細化的耕種，減少勞動力的參與，大幅度提升農業生產效率。

1 農機智能化技術概述

隨著科學技術和計算機技術的進步，移動互聯網、大數據、人工智能等現代信息科學技術發展迅速，農業生產已經到了一個全新階段。計算機智能化技術在農業機械中的應用是將農業機械與現代智能技術相結合，使農業機械技術更加現代化，使新的農業機械產品具有信息集成化、智能化等優點，可以最大程度地減少人力的工作量，從而提升工作效率。

計算機智能化技術中最為具有代表性的就是專家系統與機器人，是計算機智能化技術最為直接的體現。通過將其應用安裝在農機裝備上，可幫助農機裝備實現一定的自動化、智能化，形成先進的農業智能化技術。這一技術是將CPU、信息化通信系統安裝在農業機械上，在動態環境下，利用電子信息傳遞、邏輯運算等完成相應動作，實現農業生產自動化、智能化管理，減少人工生產壓力，提高勞動生產力[1]。這一先進技術的應用，改變了原本的生產條件，提高生產效率，實現資源最大化，作業標準、規范性也有所提升，為農業健康、可持續發展起到重要的促進作用。

2 計算機智能化技術在農業機械中應用的重要意義

信息技術發展迅猛，工業、農業、第三產業等各行業，都在信息技術的幫助下，逐漸提高生產力，為國民經濟增長創造有力條件。農業機械裝備的智能化發展，是農業生產力提升的主要因素，也是最為主要的推動力量，在灌溉、耕作、農作物保護、施肥、收獲等方面，都能看到農業機械裝備的身影，這種改變對農業發展而言有著重要意義。

（1）在計算機智能化技術的加持下，農業機械能實現自動化、自動化控制，對于不同需求，可靈活調整動作順序，使農業生產更為高效，減少不必要的人工勞動力與各種資源消耗，信息采集收集與分析，則是可以為智能農業機具各項行為、動作提供信息支持，保證了生產的科學性與合理性；

（2）與傳統農耕方法不同，智能化設備可代替人工操作，既能夠降低人工勞作難度、強度，也可實現高效率生產。通過智能系統傳感器與機械器具相互配合完成工作，及時反饋工作狀態，并根據周圍環境變化進行實時調整，具有安全可靠性，有助于減少因人工操作失誤引起的生產質量問題，提高生產效率；

（3）智能化農業機械的應用，可起到實時監測農業生產環境的作用，然后通過網絡將這些信息反饋到數據中心，進行統一處理與調度，若是出現故障，也能進行自我診斷并修復，即使無法修復，也能與及時向技術發出警報，及時發現問題并解決，確保農業機械始終能維持良好的工作狀態；

（4）農業智能機械能夠對未來天氣情況進行評價、預測，可作為生產人員制定工作計劃的參考，提高生產工作精確性，預防農業災害發生。

圖1：草莓采摘機器人

圖2：農業無人駕駛飛行器

3 計算機智能化技術在農業機械中的具體應用

基于上述分析，目前社會生產中的多個領域，已經將計算機技術、互聯網技術融入其中，創造了更高的經濟收益，對社會科技進步、綜合經濟實力提升產生重要作用，農業應當吸收計算機智能化技術的優勢，加快農業機械改革，提高生產力，為人們飲食提供充足、多樣的食品選擇，保證食品安全與質量。從當前智能化技術情況來看，其在農業機械中的應用主要體現在以下方面：

3.1 農業機器人

農業機器人綜合了通信、信息交換、圖像識別、智能分析與自動化控制等多項技術手段，提升可靠性與安全性，更好的為農業生產提供幫助，提高管理實效性。美國已經研究出一臺具有天氣監視功能、高清高光譜成像功能的農業機器人，理論上，機器人可以對農作物生長過程中莖稈高度、莖稈直徑、葉片大小及生長情況進行測量，實時檢測土壤溫度、含水量與空氣濕度，掌握各種農田環境信息，然后將這些數據統一上傳到中控計算機，在其他程序的幫助下建立三維圖形，使技術人員能夠更加直觀的了解農業實際生產情況，對農作物產量、質量加以預測。日本國家農業與食品研究也發明了采摘草莓機器人（如圖1），機器人裝有一組攝像頭，精確捕捉草莓的位置，可根據草莓的紅色程度判斷草莓是否成熟，然后進行采摘作業。雖然，這一機器人智能用作草莓采摘，但通過修改程序，也可以使機器人對番茄、葡萄等其他作物進行采摘。在實際應用中，機器人摘草莓的速度為9s，若是大規模使用，能夠節省農民40%的采摘時間，極大程度上降低了農業生產成本。我國可以借鑒國外先進國家的成功研發案例，根據我國農作物種植情況、需求情況，找準研究方向與研究點，加快農業機器人開發與研究。

3.2 視覺技術

計算機視覺技術，會模擬人類視覺，主要是借助攝像機、計算機等設備，來識別農業目標，然后對這一目標進行跟蹤、測量，找到周圍可能影響目標的障礙物體，然后在微機技術的支持、處理規劃下，始終保持機械設備處于最有的行進路線[2]。與其他現代化技術手段相比，計算機視覺技術有著較多優勢，同時也新增了很多功能，比如對周圍環境信息進行采集收集、識別農作物生長位置并預測生長趨勢、規劃農業機械運行行進路線等，都是在視覺技術幫助下得以實現的，為農業生產持續優化創造了有力條件。此外，視覺技術的應用還可以體現在諸多方面：

（1）農產品生長情況檢查，任何農作物都具有一定的生長周期，當陽光日照充足、水源養分充沛，生長過程就會達到預期指標與標準，若是這些條件不好，就無法達到指定標準，利用視覺技術能夠幫助技術人員及時掌握農作物的生長情況，然后調整農作物養護與管理方案，以提高農作物產量與質量，減少損失；

（2）農產品病蟲害調查，人工檢查往往無法保證全面性、及時性，且還會受到環境因素影響無法較好判斷，視覺技術就能夠較好完成，只需要利用攝像頭就可以掌握病蟲害情況，以便于及時處理，同時也能有效觀察病蟲害防控效果，與人工勞作相比效果更好[3]；

（3）觀察農田墑情，墑情是指作物耕層土壤中含水量多寡的情況，也就是土壤濕度，土壤濕度主要是會受到大氣、土質、植被因素的影響，利用視覺技術，工作人員就能對墑情進行動態觀察，便于及時調整灌溉方案、策略，保證農作物生長始終具有充沛水源。

3.3 新能源技術

現下柴油是農業機械運作使用的主要能源，具有功率達、穩定性強的特性，能夠較好滿足農業生產。但柴油屬于不可再生資源，且應用過程中會對環境造成一定影響，不利于實現綠色生產。新能源則是靈活運用了太陽能、風能等一些存在于自然界的資源，在不產生負面產物的情況下，提高自然資源的有效利用率。其中，太陽能的應用較為普遍，是農業機械的新動力源，在病蟲害防治、農業種植與灌溉栽培等活動中，都有著一定程度運用。

（1）可應用于光電溫室大棚建造、養殖場電熱能源供給，利用太陽能基本上可以實現自己自足供電，而太陽能可為誘蟲燈提供能源，大量害蟲被誘殺，農藥使用量隨之減少，達到節能目的，農藥應用減少，對環境的影響也在降低，有著環保作用[4]。

（2）太陽能光電水泵，可用于農田灌溉，且強度、范圍、作業頻率等也能得到較好控制，減少人工成本，灌溉有效性也會顯著提升。

3.4 自動化控制技術

在發達國家，農業機械自動化控制已經十分普遍，且在發展過程中呈現智能化特點，隨著移動網絡覆蓋面積越來越廣泛，自動化控制技術網絡化發展也成為必然趨勢。農機設備控制室內，會增加安裝監視系統與控制系統，可操作這一設備，對農作物生長過程進行觀察，可應用于各個生長階段，實現實時動態監控。在傳感器的支持下，農業機械可對農作物的生長條件，如光照強度、土壤水肥比、農田溫度等進行有效監測，獲取詳細數據參數以后，這些信息將會被上傳至中央控制臺，在被分析、處理以后調整方式方法，再由中央控制臺將這一方法轉化為電信號，傳達到相應的農業機械設備，然后根據調整好的方案執行動作，并收集新一輪資料，循環往復，保證農業生產動態靈活，提高作物產量[5]。

3.5 GPS導航技術

利用GPS導航模塊，機械能夠與互聯網之間構建緊密聯系，在農業機械作業是，可在區域范圍內較好收集農作物具體質量、產量等信息，保證數據精確性，為下一階段的農業生產計劃制定提供精準參考，以不斷優化生產方案與生產技術，提供了較為全面的數據支撐。與此同時，在智能化技術的支持下，GPS衛星導航被應用于無人駕駛農機、飛行器（圖2）中，這些設備可根據技術人員提前設置好的飛行路線，精準完成農藥噴灑、施肥等作業，可有效節約人力、物力[6]。利用這種方式進行農藥噴灑，農藥的消耗量、作業率，都明顯優于人工噴灑，農藥消耗量減少50%～80%，既能夠減少農業生產的成本支出，同時也可避免農作物上有過多的農藥殘留，提高弄作物品質。另外，無人機噴灑藥液，藥水的穿透性會明顯增強，有助于提高病蟲防治效果，具有重要的應用價值。

4 結束語

綜上所述，計算機智能化技術應用的主要目的，就是減少農業生產過程中所受到的阻力，提高生產力的同時提高生產效率，以獲得更高的經濟收入，對于國民經濟水平提升有著重要的促進作用。目前，農業機械中計算機智能化技術的應用主要有農業機器人、視覺技術、新能源技術、自動化控制技術與GPS導航技術。然而與發達國家相比，我國在智能化實現上仍然存在不足，且有著明顯差異，相信在今后我國現代農業機械在性能、質量、可靠性、性價比等方面都會有所提升，另辟蹊徑將各種能源應用其中，減少農業機械生產對環境造成的影響，兼具生態與經濟雙重價值。