農業機械自動化在現代農業中的應用與發展

王曉龍

（內蒙古巴林右旗查干沐淪蘇木人民政府，內蒙古 赤峰 025175）

1 農業機械自動化技術的優勢

1.1 提高生產質量

傳統的農業機械設備對人工操作有著較大的依賴程度，隨著近年來科技的快速發展，企業逐漸從勞動密集型轉變為技術密集型，如今技術水平競爭已經成為農業機械領域競爭的關鍵。可見，機械領域要重點提高設備精密度。自動化技術的發展和應用，不但能夠推動農業機械的發展和升級，還能夠推動整個產業轉型，逐步解決傳統農業機械生產和應用中的不足，達到優化整個產業的效果。農業機械的使用、維修、養護等因機械自動化技術而變得更加便捷。農民在農業生產作業過程中可以利用自動化機械設備進行灌溉、環境監測、病蟲害防治等，將自動化技術應用于農業生產機械設備當中可以有效解決傳統生產方式中的問題，有助于提高農業生產質量[1]。

1.2 提高作業精準度

將自動化技術應用于農業機械設計制造行業當中能夠有效提高生產效率，優化機械生產質量，有助于提升企業的市場競爭力，促進企業發展。位置傳感器和光電傳感器是很多自動化農業機械設備內部控制系統常用的裝置，通過傳感器能夠實時獲取農業機械作業動作執行情況，準確獲取具體的位置信息并且合理調整施工作業位置，提升農機作業的精確度。同時，集成控制模塊的應用能夠顯著提升各個功能部件響應速度，比如，在播種機作業中使用自動化控制技術能夠精確控制排種器轉速和補種裝置，避免發生漏種、重播的問題，從而使播種作業精確度提高。

1.3 提高農機作業可靠性

自動化農機設備中運行狀態檢測元件較多，利用這些元件設置檢測系統能夠實現相關信息數據的收集、控制和處理。當前速度傳感器、稱重傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、光電傳感器等都是組成檢測元件的主要部分，這些傳感器能夠準確獲取農業機械的位置、運行狀態等信息并且利用處理器分析對比獲取的數據，針對性地調整農業機械設備的運行，提高機械設備作業可靠性。在農機設備中應用檢測技術可以第一時間檢測到農機設備運行中的異常狀態，操作人員在獲得相關反饋信息后能夠及時采取措施解決農機故障問題，有效減少發生重大故障問題的概率，大幅度提升農機作業可靠性[2]。

1.4 實現節本增效

在普及自動化技術之前傳統的機械設計制造領域較為常見的是粗放型的生產方式，浪費問題十分嚴重，不符合可持續發展理念，這也是導致企業成本居高不下的主要原因，不利于資源節約和企業的發展。自動化技術的推廣應用有效地解決了資源浪費問題，可以精確地控制機械設計和制造工作，能夠重新利用廢料，有效解決以往浪費程度高和機械制造成本高的問題。一方面，在農業機械設備中應用自動化技術可以自動化完成播種、植保等工作，大大提高了農業生產效率，有助于成本的節約和糧食損失問題的控制；另一方面，農業機械自動化生產能夠減少農機發生故障的概率，大大減少維修養護的費用，節省了維修時間成本，提高了農忙季節農機的利用率。

2 我國農業機械自動化發展現狀

2.1 自動化程度整體不高

我國農業機械發展從大型化到大小農機結合應用再到小型化，經過了多年的發展和應用，在2004年又重新回到大型化階段。如今農業機械設備種類和數量越來越多，也有著相對成熟的農機作業技術，農機自動化技術也得到了一定的應用。但是總體上來講，相比于一些發達國家的農業生產方式還存在一定的不足，很多地區整體機械化、自動化程度偏低，甚至有的偏遠農村地區仍然采用手工生產作業方式。

2.2 農業數字化處于初步階段

所謂農業數字化，是將物聯網、大數據、人工智能等技術應用于農業生產中，農業機械設備不但具備自動化能力，還可以自主完成一些簡單的分析、判斷等工作。也將數字化農業稱為智能化、智慧農業。德國、荷蘭、美國等國家高度重視數字農業，已經在生產、食品安全追溯方面成績斐然。我國由于數字化技術發展較晚，當前還處于初步階段，需要在未來進一步豐富和完善大數據庫，構建農業大數據平臺。

2.3 缺乏高質量的農業機械

我國農業機械制造企業大多跟蹤和仿制國外一些產品，自身核心技術不足，企業的產品競爭能力不足。在我國，種植作業品種和方式存在較大差異，想要高效率地使用農機設備，就要根據不同地理氣候等作業條件進行農機設備的研發和使用，確保農機設備能夠符合我國種植條件。

2.4 缺乏專業性自動化人才

我國很多地區沒有健全的農業機械組織管理服務部門，甚至很多地區撤銷了農機管理部門，這導致農業機械設備的推廣受到很大的阻礙。有的地區從業人員缺乏專業的知識技能，不能嚴格按照操作規范進行作業，導致在農機使用過程中頻頻出現不同類型的故障，難以充分發揮出農業機械設備的作用。

3 農業機械自動化發展趨勢探討

3.1 自動控制技術的應用

我國農業機械受到歷史、農業發展觀念以及技術的影響，在發展中存在諸多不足之處，農業機械自動化水平較低。現在人們對自動化技術有著更多的認識，自動化技術在農業機械設備中的應用也在不斷加深。很多農業機械中開始應用計算機技術、微處理技術、信息處理技術等，提升農業機械產品性能。在未來發展中，我國將會進一步加大現代自動化控制技術在農業機械設備中的應用力度。

3.2 計算機視覺技術的應用

很多科技相對發達的國家已經開始深入研究計算機視覺技術，該技術在農業機械設備中應用能夠實現記錄生產信息、鑒定農產品質量、自動收割等多項功能。當前英國已經在蘑菇采摘作業中結合應用計算機視覺技術和機器人技術，實現采摘點的定位測量，充分發揮計算機視覺技術的圖像處理功能。當前我國農業機械中的計算機視覺技術仍然欠缺，需要進一步加強探索。

3.3 精準農業發展研究

精準農業有機結合了高科技和傳統農業，借助科學信息技術管理農業生產，這成為農業和信息技術結合的典型模式，也是未來農業發展主要趨勢。農業自動化生產需要依賴變換器、傳感器、計算機網絡等諸多設備和技術。我國高度重視精準農業發展，并且已經取得了一定的成績。比如河南可以利用自動化設備進行農業氣象觀測，對農田小氣候進行觀測，也能實現土壤溫濕度的監測，同時可以獲取收集不同作物生長過程的圖像資料，為自動化觀測和控制提供數據支撐。近年來，生物技術和自動化技術的發展促使精準農業得到進一步發展[3]。

3.4 多元化和協調化發展

當前我國農業發展的方向之一就是實現農業機械自動化控制。自動化設備融合了計算機、互聯網等多項技術，對農業機械設備的應用和創新有著很強的推動作用，在具體實踐中能夠將不同專業的技術優勢充分發揮出來，在農業生產中發揮著重要作用，同時我國也越來越重視農業機械自動化生產。當前，我國很多農業機械設備制造企業采用獨立設計、生產、銷售等模式，各個環節之間聯系緊密度不夠，應進一步融合各個行業，加強創新和改造升級自動化設備。有的產品設計和農戶使用需求存在一定的差距，在未來需要進一步解決這一問題，根據種植作業需求進行自動化農業機械設備和生產制造，加強協調各個環節，積極推動設計、生產、銷售、維護一體化的管理方式，使我國工業和農業邁向多元化和協調化發展方向。

3.5 果蔬自動化檢測和包裝

果蔬的包裝和檢測對勞動力的需求量較大，而自動化檢測和包裝設備的應用可以有效節省人力，減輕工作人員的工作量。比如，自動檢測包裝機主要借助X射線和攝像機對果蔬的損傷和病害程度進行檢測，做好果蔬體積和數量的科學計算，從而保證篩選出沒有損傷的果蔬，同時對果蔬進行質量劃分，采用分級包裝。這種檢測和包裝技術大大提升了果蔬分類和保障的工作效率，減輕了工作人員的壓力，節約了果蔬檢測和包裝的人工成本。不過當前我國果蔬自動化檢測和包裝技術仍然存在一定的不足，未來需要進一步加強開發力度。我國農業生產也會隨著科學技術的不斷深化而逐漸發展成為集約化的新型農業。

3.6 農業裝置自動化控制

農業機械設備中應用自動化控制技術能夠顯著提升農業生產作業功能和效率。比如，將自動化控制技術應用于茶葉機械中，利用計算機控制整個茶葉加工過程，還可以在原有機械裝置中增加自動化控制設備和系統，進一步提升農業機械裝置的作用，有機結合機械裝置和計算機技術，為茶葉生產制作創造更多便利條件，滿足茶葉生產的需要。通過裝設自動化裝置能夠推動農業機械朝著一體化、自動化方向發展[4]。

3.7 施肥和灌溉自動化控制

農業生產中需要耗費大量的水資源，而淡水資源作為不可再生資源目前面臨著十分緊張的局面，只有充分提高水資源的利用率才能在保證農業生產的同時節約水資源，實現農業乃至整個社會的持續穩定發展。在農業灌溉中，可以結合應用傳感器和電子計算機自動化灌溉植物。系統可以利用傳感器傳回的農作物生長信號明確土壤干濕度，然后由計算機對各種參數進行綜合性分析，最終確定農作物生長所在土壤是否需要灌溉，如果需要補充水分或者肥料，就能自動完成施肥、灌溉等作業。此外，該系統能夠在農藥噴灑、病蟲害防治中被合理地應用[5]。

3.8 節水灌溉自動化監控設備

所謂自動化灌溉技術是指利用智能控制系統實現農田節水減排灌溉，同時還需有機結合傳統農耕技術和現代計算機、傳感器等信息技術，通過自動化系統監測土壤溫濕度、氣候環境，明確農作物生長條件，搭建專家庫確定不同時期農作物的需水量和灌溉量。比如，在水稻種植中應用自動化節水灌溉設備能夠計算出稻田含水量并且根據實際情況下達不同類型的灌溉指令，在保證水稻具有充足水分的同時避免發生澇災，減少水分的浪費，提高水資源利用率，同時提高水稻生產數量和質量。在自動化灌溉技術應用中需要合理設置最低水位線和最高水位線，當土壤水分已經低于最低水位線那么系統可以自動補水，當超過最高水位線時可以自動停水。如果遇到洪澇、多雨等天氣導致水位超標，還可以自動防水。相比于人工灌溉技術，自動化灌溉技術可以最大限度地減少水資源浪費問題，能夠節省大量人力資源，有助于推動現代化農業的快速發展。

3.9 圖像感知技術的應用

計算機技術發展迅速，為國民的生產生活提供了很大的方便。圖像感應和圖像識別功能是現代計算機技術中的典型功能，將圖像感知技術應用于農業機械自動化中不但可以推動農業生產發展，還有助于計算機技術的進一步應用和進步。圖像識別功能主要是實時觀察監測農作物生長情況，遠程控制農業蟲害、灌溉等，幫助農戶及時發現并且治理病蟲害，避免蟲害擴大損害農戶利益。在農業生產中應用監控技術還能夠精確化控制農作物，提高農產品品質。

4 結語

農業機械自動化是現代農業發展中的重要內容，可以說，農業機械自動化從很大程度上決定了農業未來發展水平和發展進程，影響著農業產業化結構發展，我國未來將進一步加強探索和研究農業機械自動化發展技術。隨著科學技術的持續進步，近年來很多自動化、智能化技術開始被應用于農業機械設備生產當中，應用范圍處于持續擴大階段，其發揮的作用也越來越大。為了有效減少農民勞動量，需要提升農作物生產質量和生產效率，加大自動化農機設備的應用和推廣，促進我國農業朝著現代化、科技化方向發展。