淺談農業物聯網技術與農業機械化發展

潘正仁，高剛毅

（荊楚理工學院機械工程學院，湖北 荊門 448100）

“十三五”以來，我國農業機械化發展取得了歷史性成就，農業生產方式發生了深刻變革，農業機械化進入高質量發展階段[1]。2016 年，我國主要農作物耕種收綜合機械化率已達65%。但是，我國農業機械化發展還存在薄弱環節和短板，“重機械化、輕植保”的傾向還沒有得到根本扭轉。因此，在加快推進農業農村現代化的進程中，要進一步加強農機裝備和農機作業的融合發展，推進農機農藝融合、農機服務模式創新、農機裝備研發和制造升級等。

1 農業機械化現狀

在中央農機購置補貼政策和農業農村部等部門的推動下，我國農業機械化轉型升級工作有了較大進展，我國也已逐漸發展成為農機大國。2021 年，全國農作物耕種收綜合機械化率達72.03%，全國農機總動力達10.78 億kW，提前完成了“十三五”目標[1]；大宗糧食作物基本上實現了機械化作業，經濟作物的機械化水平不斷提高。由此可見，我國農機市場規模穩步增長。農業農村部印發的《“十四五”全國農業機械化發展規劃》中，明確提出了未來五年的總體目標、重點任務和保障措施，旨在提升農機裝備總量、優化市場整體結構、加快品牌發展、增強市場活力[2]，以此來提升我國農業機械化發展水平與國際競爭力。

2 物聯網的概念與作用

2.1 物聯網技術的概念

物聯網能夠實現網絡與現實世界的交互融合，將現實中的物品通過互聯網進行有效銜接。隨著技術的發展，物聯網逐漸在人們的生活中發揮越來越重要的作用。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，是互聯網發展的高級階段，也是實現物與物、物與人互聯互通的關鍵技術。它能夠使物體彼此進行信息交流和通信，從而讓各種物體通過網絡連接起來，實現資源共享和信息互聯。物聯網作為一個新興事物，將會推動整個社會產業的轉型升級，改變人們生活的方方面面，可以說它是社會經濟發展的必然產物。我國已經出臺了《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021—2023 年）》等一系列政策文件[3]，為物聯網的快速發展奠定了良好的基礎。

2.2 物聯網農業機械化對農業發展的意義

2.2.1 提高農業生產效率

農業物聯網的應用，將使傳統農業裝備產業升級為現代化裝備產業，并推動農業裝備制造企業實現轉型升級，從而改變農業生產方式，提高農業生產效率。當前，許多農機設備已經與物聯網深度融合，通過將物聯網技術與傳感器、云計算等技術結合，實現對農業生產過程的實時監測、數據采集和分析，并利用智能傳感設備和現代信息技術進行信息采集、傳輸以及處理等方面的工作[3]，可以有效地對農業生產過程中的各種數據進行實時監測并及時反饋給用戶，提高了農業自動化水平，也保障了農業生產效率。

2.2.2 降低農業生產成本

通過物聯網技術的應用，可以實現機器的智能化、自動化，減少人工操作和人工成本。將物聯網技術同農業設備結合起來，能采集大量農業信息，如土壤、溫度、空氣以及其他相關信息。通過智能分析所采集的農業生產數據，能及時采取切實有效的措施保證農作物在適宜的環境下健康生長，避免無效支出，及時預防可能出現的問題，進而增加農作物產量，提高收益[4]。由此可見，將科學先進的物聯網技術與農機裝備相結合，能夠極大地提高農業生產活動的高效性和科學性。

3 物聯網技術在農業機械化發展中的應用

3.1 農機作業領域

農業物聯網技術的核心是在農用設備上安裝物聯網傳感器，完成農用信息的傳遞。接入物聯網后，農機能夠搜集到更多的信息，例如土壤結構、水分、光照強度、CO2濃度、pH 值等，平臺對采集到的數據進行分析、整合，結合客觀環境，實現了對農機作業面積、時間利用率、作業區重漏情況和作業效率等全程機械化作業關鍵指標的自動分析。能夠精確測量作業面積，劃定作業軌跡，自動測評農作物品質并進行針對性作業，對農作物實行集約化、規模化、機械化的種植與管理，提升農田作業整體水平[5]。

3.2 氣候智能領域

我國地域廣闊，不同地區的氣候差異較大，因此在農作物種植過程中，需要綜合考慮多種因素。近年來，我國部分地區極端天氣頻發，而由于農作物種植的周期較長，且對氣候條件有很強的依賴性，若在生長過程中受到極端天氣影響，很容易造成減產；在收獲季節遇到極端天氣則會嚴重影響作物的質量，降低農業產量，還會給當季的農作物帶來極大的價格波動，影響整個市場[6]。在這種情況下，如何對極端天氣進行預防規避，就成為一項非常重要的任務。

物聯網技術可建立不同類型的氣候指標，實現農業氣候智能預測。將物聯網傳感器應用到氣候智能預測中，首先，通過物聯網傳感器對天氣條件進行實時監測，如溫度、濕度、雨量、風速等；其次，系統根據監測數據及氣候類型建設模型；最后，若環境出現變化，則會及時提醒農業人員做好相關預防措施，從而避免因氣候不適宜、極端天氣造成的作物減產。

3.3 服務售后領域

“農機4S”指集“產品、服務、售后、物流”于一體的服務，也是集信息搜集、整合銷售、售后服務以及零配件服務于一體的特色化服務經營模式。利用物聯網技術能夠對農業機械設置電子標簽[7]，可以實時獲取農機的信息，完全掌握作業機械的位置、配套數量、類別、使用情況和磨損情況等，便于調用機械。

在農業生產過程中，農戶會定期對農機設備進行更新、維護，但由于客觀因素限制，每款農機所需要的配件不同，容易導致配件不足或配件過多的情況。采用物聯網技術，能夠對農業機械進行實時監測，對使用、運輸與回收等環節進行定位追蹤，從而有效地改變了以往農機散亂的管理模式，對廣大農機用戶來說，這是一項非常實用的服務。其將農機銷售和售后服務融為一體，不但使用戶買得放心、用得舒心，而且還可以降低生產成本。在實際的作業過程中，若農機零配件出現了問題，就可以通過物聯網精確定位，第一時間補充零配件，提高效率，減少維修擱置時間。如果發現有質量問題或者不合格的產品，可以及時進行回收，進而提高服務水平。這樣既可以有效地提高農機供應商的供貨效率和可靠性，又可以提高對農機用戶的服務檔次、質量和水平[8]。

4 物聯網農業機械化發展中的短板

4.1 理論與實踐發展不平衡

物聯網在農業機械化發展過程中的主要問題就是理論與實踐發展不平衡。目前我國物聯網農機的研究大多是從理論上進行闡述，針對物聯網農機發展相關的理論研究較多，但實踐技術仍處于摸索階段。相較于發達國家，我國的實踐技術仍然處于落后階段，國內企業在農機領域的授權專利只占9.5%，絕大部分領域很少擁有自己的關鍵技術。在實踐技術上的短板仍然是物聯網技術在農業領域中的發展瓶頸。

4.2 技術人才短缺

在國家政策支持、企業研發投入力度加大的背景下，我國物聯網農機市場迅速發展，但也存在著缺乏核心技術及標準體系等問題。目前，物聯網農機領域技術開發人員短缺，專業技術人員不足，已成為制約其創新發展的主要因素。物聯網農機產品的開發與服務需要大量人才，而目前我國還沒有專門針對農機生產、服務的行業人才培養體系和相關標準法規。此外，我國部分地區對物聯網農業機械技術并不熟悉，導致其無法快速響應市場需求，進而影響了產業整體的競爭力，創新能力不足也致使其難以滿足市場需求[9]。

5 物聯網農業機械化發展策略

5.1 加強實踐操作

針對物聯網農業機械化發展“重理論、輕實踐”的現狀，要積極進行實驗研究。一是要做到理論與實踐相結合，因地制宜進行開發，就不同地區、不同農作物類型，制定出與之相適應的農機發展規劃。豐富的理論研究為農機物聯網技術的發展提供了有力的支撐，通過農機物聯網建設，促進農業機械智能化、自動化發展。二是要通過實驗研究，結合現實需求，不斷完善物聯網技術與農業生產之間的聯系，推動農業機械化發展。尤其是在農業物聯網系統的設計過程中[10]，要從技術與經濟相結合的角度出發，以解決實際問題為導向，建設適用性強、穩定性強的系統。

5.2 加快物聯網農機相關人才培養

現階段，在物聯網農機人才培育的過程中，仍然應從教育體系方面入手進行優化，擬訂農機物聯網專業培養培訓規劃。政府部門應與高等院校、科研院所等單位合作，將農機領域的培養方向引入物聯網領域，探索專業的人才培養模式，通過校企合作等方式加快農機領域技術人才培養，增強農機智能化、自動化技術創新能力。與此同時，基于高等院校辦學條件、師資隊伍等，與農業物聯網應用企業共同進行農業生產經營人員培訓，提升其農業物聯網應用能力，建立適應農業物聯網人才需求的人才激勵機制，以此來穩定并拓展專業人才隊伍[11-12]。

5.3 加大資金投入

農機開發資金投入較高，政府部門要加大對農機開發的經費投入力度，加大對科研單位、農機部門的扶持力度。一是從農業機械的信息化、智能化建設入手，提高其性能，這也是推動農機發展的關鍵。二是加快建立優惠政策體系，大力推廣農業物聯網的應用，如對農業領域的物聯網企業、社會資本等進行稅收方面的優惠或減免，盡快在農機補貼目錄中增加農業物聯網技術產品，并根據產品的不同應用領域、市場成熟度等來確定補貼標準。

5.4 強化農民培訓

農業機械化發展讓農業生產方式得到了根本性的改變，提高了農業生產效率。物聯網農機實現了農機自動駕駛、自動控制、智能感應等功能，通過程序設定讓農機能夠更高效地完成生產作業。在推動農業機械化發展的同時，更需要強化培訓，讓農戶能夠掌握農機管理、駕駛技術，不斷提高農機裝備的性能和使用效率，從而促進物聯網農業機械化的高效發展。

6 結語

物聯網作為農業信息化的一項重要內容，其概念及相關技術在近幾年逐漸被運用于農業生產管理等諸多領域中，并成為一種融合農村各種資源、改造傳統農業以及提升勞動生產效率的有效措施。相關部門要抓住物聯網發展契機，借鑒成功案例，突破核心技術，建立農業物聯網標準體系并培養農業物聯網應用人才，促進農業機械化發展提質增效。