智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

任 寧 ，李海利 ，武 萌 ，沈 帥 ，成佳炯

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)裝備研究所，浙江 杭州 310021；2.東南丘陵山地農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310021；3.臨海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局（臨海市特產(chǎn)技術(shù)推廣總站），浙江 臺州 317000）

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，也是人類生存和發(fā)展的重要保障。隨著科技的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。本文旨在對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的發(fā)展歷程、發(fā)展策略進(jìn)行論述，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展提供參考。

1 智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的定義和發(fā)展歷程

智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)是指利用先進(jìn)的傳感器、自主導(dǎo)航、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，將農(nóng)業(yè)機(jī)械和裝備智能化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的自動化和信息化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保障糧食安全和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]。我國智能農(nóng)機(jī)裝備的發(fā)展起步時間較晚，在20 世紀(jì)90 年代初期，我國開始研發(fā)智能化拖拉機(jī)和聯(lián)合收割機(jī)等農(nóng)機(jī)裝備。當(dāng)時，智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)還處于起步階段，主要采用傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)裝備的自動控制和監(jiān)測。進(jìn)入21 世紀(jì)后，我國開始加大智能農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)和應(yīng)用力度，逐步開發(fā)出多種智能農(nóng)機(jī)裝備，如智能化拖拉機(jī)、自動化植保機(jī)、無人機(jī)等。

同時，我國還逐步加強(qiáng)農(nóng)機(jī)裝備的自主創(chuàng)新能力，引入了一批先進(jìn)的智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)，提高了農(nóng)機(jī)裝備的智能化和自動化水平。近年來，我國智能農(nóng)機(jī)裝備得到了快速發(fā)展，其發(fā)展速度和技術(shù)水平均已達(dá)到國際較高水平。在技術(shù)方面，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破，如農(nóng)機(jī)裝備的自主導(dǎo)航技術(shù)、智能化拖拉機(jī)的電子化控制技術(shù)、自動化植保機(jī)的圖像識別技術(shù)等；在產(chǎn)品方面，我國智能農(nóng)機(jī)裝備的種類和規(guī)模也得到了快速增長，如智能化收獲機(jī)、全自動播種機(jī)等。在未來，我國智能農(nóng)機(jī)裝備的發(fā)展還將繼續(xù)加強(qiáng)，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

2 智?能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)種類及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 智能傳感器技術(shù)

智能傳感器技術(shù)是智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的核心之一，通過采集環(huán)境信息、農(nóng)田信息和作物信息等數(shù)據(jù)，為農(nóng)機(jī)裝備的智能化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持[2]。目前，智能傳感器技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，例如氣象傳感器、土壤濕度傳感器、氮肥傳感器等，通過傳感器可以實(shí)時采集農(nóng)作物生長信息，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)農(nóng)機(jī)裝備的作業(yè)參數(shù)。

氣象傳感器可以通過采集氣象信息，如溫度、濕度、光照等來預(yù)測天氣狀況，提供決策支持[3]。例如，通過智能氣象站可以實(shí)時采集作業(yè)環(huán)境的氣象信息，分析系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)預(yù)測未來天氣，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加準(zhǔn)確的決策支持。土壤濕度傳感器可以通過采集土壤濕度信息來實(shí)現(xiàn)對灌溉系統(tǒng)的智能化控制，提高水資源利用率。例如，通過智能土壤濕度傳感器實(shí)時監(jiān)測土壤濕度變化，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋調(diào)節(jié)灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化控制，精準(zhǔn)地為農(nóng)作物供水，提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量和產(chǎn)量。氮肥傳感器可以通過采集農(nóng)作物的氮素含量信息，來實(shí)現(xiàn)對施肥量的智能化控制。例如，通過智能化氮肥傳感器實(shí)時監(jiān)測農(nóng)作物的氮素含量變化，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)施肥量，避免肥料過量使用，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

2.2 自主導(dǎo)航技術(shù)

自主導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用為智能農(nóng)機(jī)裝備的智能化和自動化提供了重要支撐，通過自主導(dǎo)航技術(shù)，智能農(nóng)機(jī)裝備可以實(shí)現(xiàn)自主識別農(nóng)田內(nèi)的地形、障礙物等信息，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和避障，提高農(nóng)機(jī)裝備的作業(yè)精度和效率[4]。在拖拉機(jī)駕駛方面，可以通過激光雷達(dá)、GPS、圖像識別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的自主導(dǎo)航和避障，通過激光雷達(dá)技術(shù)可以實(shí)時采集拖拉機(jī)周圍的地形信息，通過GPS 技術(shù)可以實(shí)時定位拖拉機(jī)的位置，通過圖像識別技術(shù)可以實(shí)時識別農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物和障礙物等信息，融合分析獲取的數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)拖拉機(jī)作業(yè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的自主導(dǎo)航和避障，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率。除拖拉機(jī)駕駛外，自主導(dǎo)航技術(shù)在植保無人機(jī)方面也有廣泛的應(yīng)用，通過GPS 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主導(dǎo)航和避障，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田內(nèi)的精準(zhǔn)植保作業(yè)[5]，植保無人機(jī)通過GPS 技術(shù)實(shí)時定位無人機(jī)的位置，并通過與預(yù)設(shè)的飛行軌跡、飛行路線等進(jìn)行實(shí)時的匹配和反饋，實(shí)時自動調(diào)整無人機(jī)的飛行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。

2.3 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的另一個重要組成部分，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物、病蟲害等信息的自動識別和處理，從而實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化和自動化管理。同時，人工智能技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物、病蟲害等信息的自動識別和處理，還可以將圖像、聲音、氣味等信息與農(nóng)作物的生長狀態(tài)進(jìn)行融合，從而提高農(nóng)作物種植管理的智能化和自動化水平[6]。在農(nóng)作物生長過程中，環(huán)境因素和人為因素都會影響農(nóng)作物的生長發(fā)育，而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往采用人工肉眼觀察農(nóng)作物的生長狀況，不僅效率低下、成本較高，而且也容易出現(xiàn)誤判。而人工智能技術(shù)可以通過實(shí)時采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，再結(jié)合農(nóng)作物生長狀態(tài)以及氣象條件等信息進(jìn)行綜合分析判斷，從而為農(nóng)作物的生長提供一個精準(zhǔn)化、自動化、智能化的環(huán)境信息。以新疆棉花種植為例，智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)可以通過環(huán)境傳感器實(shí)時獲取棉花生長過程中土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等信息，然后基于人工智能算法建立棉花長勢監(jiān)測模型，再結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)對棉花長勢進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警。一旦棉花出現(xiàn)葉片變黃、葉片變厚等異常情況，智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)便會自動向農(nóng)戶發(fā)送預(yù)警信息。

3 智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新策略

3.1 加強(qiáng)技術(shù)研究和開發(fā)

在推動智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的過程中，需要將加強(qiáng)技術(shù)研究和開發(fā)作為第一要務(wù)[7]。以市場需求為導(dǎo)向，強(qiáng)化政府的引導(dǎo)作用，制定相關(guān)的政策和規(guī)劃，為智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)具有較高的研究價值和廣闊的發(fā)展前景，政府應(yīng)在政策方面對其進(jìn)行支持和引導(dǎo)[8]。積極制定相關(guān)政策法規(guī)，鼓勵科研院所、生產(chǎn)企業(yè)、用戶等多方共同參與智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)研究與開發(fā)，充分發(fā)揮市場對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的引領(lǐng)作用。此外，進(jìn)一步提高對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)研究人才的重視程度，加強(qiáng)技術(shù)研究開發(fā)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，提高高校和科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)研發(fā)力量，提升智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的研發(fā)水平。同時，也需進(jìn)一步注重知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，為技術(shù)創(chuàng)新提供保障。

3.2 強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)

制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，統(tǒng)一智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，提高智能農(nóng)機(jī)裝備的通用性和互操作性，推動技術(shù)的廣泛應(yīng)用[9]。標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)可以提高智能農(nóng)機(jī)裝備的通用性和互操作性，降低技術(shù)應(yīng)用的成本和風(fēng)險，推動技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面，應(yīng)針對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的特點(diǎn)和需求，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。例如，制定各智能農(nóng)機(jī)裝備的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同品牌和類型的智能農(nóng)機(jī)裝備之間的信息互聯(lián)互通。在規(guī)范化建設(shè)方面，應(yīng)制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，規(guī)范智能農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和應(yīng)用等環(huán)節(jié)，推動技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展。例如，制定智能農(nóng)機(jī)裝備的安全規(guī)范，規(guī)范智能農(nóng)機(jī)裝備的安全設(shè)計和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保障用戶使用安全，通過標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)，可以推動技術(shù)的互通和交流，促進(jìn)技術(shù)的共享和合作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新和優(yōu)化。

3.3 推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新

加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推動智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，提高技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用水平[10]。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推動智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新是智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的重要策略之一，產(chǎn)學(xué)研合作可以充分利用各自的優(yōu)勢資源，促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的良性互動和協(xié)同創(chuàng)新。產(chǎn)學(xué)研合作需要建立合理的機(jī)制和體制，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作的交流，共同推動技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。例如，政府可以鼓勵企業(yè)和高校、科研機(jī)構(gòu)開展產(chǎn)學(xué)研合作，通過技術(shù)研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移等方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作的共贏。同時，政府還可以設(shè)立專項(xiàng)資金，支持產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目的研發(fā)和應(yīng)用。除此之外，整合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源也是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新的重要手段之一，政府可以鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加強(qiáng)合作，整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，共同推動技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，對于智能農(nóng)機(jī)裝備的生產(chǎn)企業(yè)，可以與傳感器、自動控制、生產(chǎn)加工等相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作，共同開發(fā)智能農(nóng)機(jī)裝備，提高其技術(shù)水平和市場競爭力。

3.4 加大技術(shù)普及和推廣力度

在智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的過程中，宣傳和普及也是非常重要的環(huán)節(jié)，宣傳和普及可以幫助更多的人了解智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用，推動技術(shù)的應(yīng)用和推廣，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和智能化發(fā)展。政府相關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的宣傳和普及，通過多種途徑，如政策解讀、專題報道、研討會等，讓更多人了解智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的重要性和發(fā)展前景；同時，政府還可以通過開展科普活動、推廣宣傳等形式，向農(nóng)民群眾普及智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的應(yīng)用，提高農(nóng)民的科技水平和生產(chǎn)效率。除此之外，企業(yè)也應(yīng)該加強(qiáng)對智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的宣傳和推廣，通過技術(shù)展示、產(chǎn)品演示等方式，讓用戶了解智能農(nóng)機(jī)裝備的性能和優(yōu)勢，提高用戶對智能農(nóng)機(jī)裝備的認(rèn)知和信任度，企業(yè)還可以加強(qiáng)對用戶的培訓(xùn)和服務(wù)，提高用戶的使用技能和技術(shù)水平，促進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

3.5 推進(jìn)國際交流和合作

積極參與國際智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的交流和合作，吸收國際先進(jìn)技術(shù)和理念，對于推動國內(nèi)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步具有重要意義。在國際智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)交流和合作方面，應(yīng)采取多種措施，如開展技術(shù)交流、組織合作研究、聯(lián)合開發(fā)等。首先，應(yīng)加強(qiáng)國際技術(shù)交流，了解國際智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用情況，掌握國際技術(shù)發(fā)展趨勢和方向，通過開展國際技術(shù)交流拓寬技術(shù)視野，提高技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。同時，還可以通過國際技術(shù)交流，建立國際合作關(guān)系，開拓國際市場，推動國內(nèi)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的國際化發(fā)展。其次，應(yīng)開展國際合作研究聯(lián)合開發(fā)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)，通過合作研究，可以充分利用各自的優(yōu)勢資源，共同攻克技術(shù)難題，推動技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。最后，應(yīng)加強(qiáng)對國際技術(shù)的吸收和消化，將國際先進(jìn)技術(shù)與國內(nèi)實(shí)際情況相結(jié)合，研究開發(fā)適合中國國情的農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)，推動國內(nèi)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，逐步提高國內(nèi)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的水平和競爭力，推動技術(shù)的國際化發(fā)展。

4 總結(jié)

智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的應(yīng)用將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，政府和企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研究和開發(fā)，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，積極參與國際技術(shù)交流和合作，推動智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和智能化發(fā)展。