農機現代化進程中的關鍵支撐技術

孫烈娟

(綏化市北林區農機總站，黑龍江 綏化 152000)

0 引言

伴隨著農業生產中機械工具替代人工作業，大規模種植取代小規模個體種植，我國農業現代化進程進入穩步發展階段，農業機具也從機械化向智能化的方向發展，與此同時，應重點考慮如何提升農業機械現代化水平和農機現代化發展的基本方向和基礎的技術支撐條件，使得農機朝著智慧、科學的方向發展。

1 農機現代化的基本概念及內涵

1.1 基本概念

農業現代化戰略是在2008年黨的十七屆三中全會中提出的[1]，經過十多年的發展，我國農業在綠色生產、機械化作業中取得重大成果，精準農業、觀光農業等新型農業形式的發展，在給農戶帶來額外的經濟收入，提升農戶經濟收入水平之外，還給農業的轉型升級帶來了新的發展方向。

農機現代化是指農機在設計和使用過程中，將智能決策、無人駕駛、衛星定位和模式識別等現代科技與傳統農業機械進行深度融合，充分考量現有的農業生產模式和農戶的生產方式，生產出滿足農戶需求的新型農業機械[2]。

1.2 內涵

1.2.1決策智能化

智能化決策支持是現代化機械設備必備的基本功能之一，農業機械作為機械產品的一種，其發展方向與傳統制造裝備的基本發展保持一致，農機現代化的決策智能化主要體現在農機的保養維護、農機作業的基本操作和農機的基本狀態監控。例如，結合傳感器、物聯網等技術，農機在使用到規定時間后，能主動通知用戶進行維護保養；在進行復雜的農業生產活動時，機械設備具備理解人的基本想法的功能，保證人機交互的基本便捷性。基本狀態監控對于延長設備的使用壽命和保證各項工作活動的質量具有重要意義，通過對農機在運行過程中的各項轉速、振動等信號的收集，具備主動分析設備運行狀態的能力，進而為用戶提供相應的決策支持。

1.2.2功能集成化

農業勞動具備多樣性，不同的農作物需要不同的生長條件，現代化農機應能滿足不同作物的耕作需求，因此，功能集成是現代化農機的必備屬性。農機設備的功能集成化是在多學科領域的知識基礎上構建的，將數學、物理、電氣、液壓和機械等學科領域的知識進行融合，再根據不同地區之間作物的生產差異，由農機的設計部門進行產品設計，從而滿足不同地區之間對于農機產品不同功能的需求。

1.2.3操作人性化

操作人性化主要包括兩方面，其一為農機操作者的工作環境人性化，農機的工作環境相對惡劣，尤其是北方地區，天氣干旱，在進行作業時通常伴隨有大量的塵土和植物碎屑，對于操作者和環境造成嚴重的干擾，現代化農機也應滿足基本的綠色生產需求。其二是農機的使用過程要人性化，由于設備的集成性高，通常伴隨著有大量的控制按鈕和復雜的控制臺，因此，在農機產品設計時，應充分考慮農戶的接受水平，提高農戶操作的便捷性。

2 農機現代化進程中的科技支撐

2.1 GPS衛星定位系統

GPS衛星定位系統是現代化農機必備的基本功能系統，根據土地面積，選擇合適的行進路線，減少農業勞作過程中的路徑浪費，如雷沃阿波斯P7000拖拉機系列，通過搭載衛星定位系統，能有效識別土地路況，根據不同的路況選擇不同的馬力[3]。同時，搭載了衛星定位系統的農機，還有助于農業朝著精準化方向轉型升級，對于提升作業精度、減少生產資源浪費具有重要意義。

2.2 自動駕駛技術

自動駕駛技術是在衛星定位技術的基礎上加上對外部環境的感知得到的，自動駕駛技術在我國民用汽車方面已有較大的突破和應用，農機現代化過程同樣也需要自動駕駛技術，當進行大規模種植時，可以選擇自動駕駛模式，減少人員的勞動強度。如我國新疆地區正在采用的全自動棉花采摘機，通過衛星定位系統，規定好行走路線，農機可以通過自我調節速度保證喂入量，極大提高了農業收割的生產率。

2.3 模式識別技術

模式識別技術在我國的經濟作物種植中已經得到廣泛應用。模式識別是對目標進行信息采集，分析其特征，與標準庫中的特征進行比較，判斷作物的成熟程度，搭載了模式識別技術的農機，能實現作物的高效識別、采摘、分類和存儲。如草莓采摘機、藍莓采摘機、西紅柿采摘機等。

2.4 傳感器技術

數據是實現智能化的基礎，農機也必然朝著智能化的方向發展，數據的調取和傳輸均需要傳感器技術，如通過土壤濕度傳感器獲取土壤墑情，進而決定是否開啟灌溉機械，通過溫度傳感器采集大氣溫度和溫室內的溫度，從而決定溫室通風口的開度。此外還有設備端帶有的傳感器，設備端的傳感器主要是收集設備工作過程中的狀態數據，如振動傳感器、加速度傳感器等，通過傳感器收集到設備自身和工作環境中的數據，運用智能算法，對農業勞動過程中的各項決策提供支持。

2.5 云計算技術

云計算技術是基于互聯網技術，將信息技術處理能力進行集合，實現農業信息以可擴展的方式對外部用戶提供服務的一種數據計算方式。農業云計算技術能夠滿足千萬級農戶數以十萬計的數據需求，數據存儲具有可靠性和擴展性，農業云計算應用示意圖如圖1所示。用戶可以根據自己的實際需求進行農業信息定制化服務，通過軟硬件資源的優化與動態分配，實現農業生產效益最優化和生產效益最大化，對于推動我國農業信息化服務具有重要意義。

圖1 農業云計算技術應用示意圖

2.6 物聯網技術

物聯網技術作為智慧農業和精細農業發展的重要組成部分，是新一代信息技術的高度集成與應用，具有功能強大、綜合效益好的特點。農業物聯網技術可以實現農業生產中“物”與“物”之間的信息通信與交流，是支撐無人系統、無人駕駛和無人作業的重要技術保障，對于促進農業向智能化、精細化和網絡化方向發展具有重要意義。

3 農機現代化進程中的管理服務支撐

農機現代化是農業現代化的標志和載體，農機現代化不僅指機械設備的高端與先進，同時還需要有與之配套的農業機械管理與服務，其主要指把控農機的產品生命周期，保證新型農機在萌芽期、成長期、成熟期和衰減期四個時期的產品推廣和售后保障。從農機的運營模式和農機的推廣維護兩方面對農機現代化進程中的管理服務支持做出說明。

3.1 農機運營和使用模式

現代化的農機運用和使用模式，充分考慮農戶的經濟收入，減少農機的使用成本，顛覆了傳統的農機擁有權和使用權兩者合一的觀念。農機共享和勞動租賃必然是現代化農機服務過程中的重要組成部分，通過建設合理的農機共享機制，減少農戶在購置新機時過大的成本投入。同時，對于現代化農機而言，也能保證有專業的維護和管理人員對農機進行有效的保養和管理等工作。勞動租賃也是農機的創新發展模式，小規模農業經濟在現代農業體量中仍占據多數，通過將農戶及農機進行出租的勞動租賃模式能有效解決生產資源不均衡問題，提高農戶的經濟收入水平。

3.2 農業經營網絡化

大力發展農業電子商務，構建完善的農產品流通渠道，實現農產品、農業生產資料和農業特色旅游網絡化經營，提升農產品批發市場和相關龍頭企業的網絡經營能力，在農業生產中構建以農業電子商務為核心、覆蓋農村農業生產和惠及農戶的現代農業生產形態，促進農業經濟發展方向與方式的轉變，形成一系列具有推廣意義的農業經營模式。目前，我國主要包括3種農產品電商模式，如表1所示。

表1 我國農產品電商模式及其特點

3.3 農機維護與推廣

農機現代化水平受到農技推廣和維護的影響，在提升農機科技創新的同時，還必須建設與其相匹配的農機現代化生態，即農機的推廣、保養和維護的方法和策略。近年來，經濟示范田等標桿農業的建設為推進農業現代化進程起到了推動作用，同樣，農機的推廣也可以采用經濟示范等方法， 將研發的新型農機推廣到農業生產活動中去，在實踐中檢驗農機的實用性和可靠性。此外，農機的維護和保養也是限制農機現代化水平的關鍵因素，由于農機的復雜程度越來越高，其維護和保養方法超出了農戶的學習能力，因此，應完善農機的維護和保養機制，提高農機的售后保障水平，減少農戶購置新機的后顧之憂，盡量延長新型農機的使用壽命，加大農戶對于新機的接受程度。

4 結語

農機的發展引領著農業的發展方向，農機的現代化程度也直接影響著我國農業的現代化水平。結合我國農機的發展現狀，從農機現代化發展的基本概念和內涵出發，對提升農機現代化水平的基本科學技術和管理服務兩個關鍵支撐技術做出簡要說明，希望能為農業工作者關于農業、農機的發展提供相應的參考和思路。