智慧農業視域下農業機械智能化技術的運用策略

農業是我國的第一產業，國家十分重視“三農”問題。智慧農業是現代農業發展的一個新階段，是智能技術與農業協同發展的結果，是未來農業發展的主要方向。將物聯網、大數據、人工智能等技術與農業生產相結合，可以為農業生產提供先進技術，提高農業生產效率，實現農業信息化和現代化的全面升級改造。在農業機械智能化技術的支持下，合理開發和應用農業機械智能化技術，加強農戶、農機與農場整體的聯動，可以實現農業生產全過程的無人化技術應用，促進農業生產全過程的自動化和智能化發展，實現高產穩產，解決當前農業發展的困境。

一、智慧農業與農業機械智能化的概述

智慧農業是一種隨著科學技術水平不斷提高而出現的一種新型農業形態。在農業經濟結構不斷升級的背景下，通過加強智慧農業建設可以實現農業轉型升級，這對提高我國綜合國力具有重要的現實意義。國家一直十分重視智慧農業建設，傾注了大量的科技和財力。在發展進程中，通過人工智能、大數據等各種信息技術的應用，開發設計相關機械設備，能夠解放傳統農業勞動力，也能適當提高當前農業機械智能化技術水平，增加農戶的收入，進一步提高我國農業生產的質量和效率。

農業機械智能化技術包含作業導航、衛星定位、自動化控制等多項技術。在多項技術綜合支持下，可以實現機械設備的智能化和信息化。在具體應用中， 全球定位系統（GPS）技術和衛星定位可以提供厘米級的定位精度；傳感器的應用使機械設備更加精良，按照預設的路徑行進并按照指令操作；自動技術的應用可以進行數據處理，自動調整行駛方向控制速度。農業機械智能化技術具有通用性強、降低勞動強度、節能環保、安全性高等一系列優勢，為耕作、收獲、灌溉、病蟲害防治等提供技術上的支持，也能適用于各種地形地貌，針對不同的環境和要求順利開展農業生產作業。

二、智慧農業視域下農業機械智能化技術的具體運用

（一）智能控制技術的應用

智能控制技術將計算機、傳感器和執行器等相結合，能夠自動化和智能化完成控制工作，將其應用于農業機械中，可以提高農業機械操作的安全性和生產效率，順利開展智能化和精細化的管理工作。智能技術能夠實現作業控制，在前期作業中設計好農機參數，可以實時監控整個農業生產過程。智能控制技術具有故障診斷功能，可以對農機的傳感器和控制器開展監測工作，發現問題及時分析并排除故障，有效解決各類故障問題。

在具體應用中，智能控制技術可以提供精準施肥、智能噴灑、自動化收割等一系列服務，滿足現代化農業的需求。例如，在收割機、拖拉機等農業機械駕駛室中安裝智能化控制技術，在傳感器和執行器等的支持下，可以開展智能化收割工作，收割機械可以有效執行各項指令進行實時監測，將收割的畫面傳輸到控制中心，從而提高收割效率。

在農作物耕種過程中，可以依托傳感設備實時地采集光照條件、土質條件、溫度濕度、地理環境等諸多要素傳至分析軟件中，然后綜合分析各項數據，自動處理這些數據信息，開展邏輯運算，將結果傳輸到控制裝置中，能夠實現對農業機械生產活動的自動化和智能化控制。

（二）機器視覺的應用

機器視覺主要包括圖像識別、圖像處理和機器學習等諸多技術手段，借助攝像頭、傳感器等模擬人的視覺、大腦和四肢的聯合動作，完成識別、分析、決策、執行等一系列工作。在智慧農業視域下，該技術的應用越來越廣泛，而且發揮著重要作用。

在該技術支持下，開展農田環境監測工作，可以獲得農作物生長的圖像資料。通過智能化對比分析，判斷農作物的生長狀態和病蟲害的發生情況并預測未來的發展趨勢，為種植戶提供依據。通過調整農作物的生長環境、加強病蟲害防治等措施，解決問題，保障農作物的優良狀態。例如，美國研制了新型脈沖激光機器人，可以自動采集農業產品的覆蓋范圍、生長情況和產品直徑。將各項數據圖像傳入中央處理器，構建3D模型，研究農作物的生長狀態；中聯重科研發了一款智能拖拉機，借助機器視覺技術開展自動駕駛和農作物的識別等一系列工作。

在精準播種中，應用機器視覺技術可以模擬農民的眼睛，捕捉播種過程的畫面，然后錄入神經網絡系統中，細致分析種子播種的整個過程。按照相關指令執行播種過程，如果出現漏播、多播的情況，智能技術也能進行標記定位。與智能控制技術密切結合，可以精確控制播種粒數技術錯誤的誤差，壓縮到2%。

（三）物聯網技術的應用

物聯網技術可以與各項通信設備、傳感器、計算機等密切聯系，實現各設備的互聯和數據的共享。在物聯網技術的支持下，可以開展土壤墑情、氣象信息、土壤pH等在線采集工作。上傳至控制系統中，對這些數據進行分析預測，實現墑情自動預報、遠程操控、灌溉智能決策等一系列服務。例如，可以安裝氣象傳感器，開展氣象監測工作，獲得實時的信息，分析氣象數據，根據農業生產需求做好精準調控工作，有效控制氣象環境所帶來的影響。在田間管理工作中，借助物聯網等相關技術的應用可以實現無人管理。應用環境感知技術，在物聯網技術的支持下，可以實現傳感設備的連接，開展對農作物生長環境的監測工作。感知環境情況，獲得農作物生長過程中的土壤養分，將數據進行匯總，當出現異常情況后會及時提醒種植戶，便于進行水肥的精準調配工作，實現自動灌溉，有效節水、節肥、節工，提高經濟效益。

（四）GPS技術的應用

GPS技術應用于農業機械設備中可以實現自動導航。與物聯網技術結合應用，可以開展農作物產量與質量等分析工作。在農業無人機應用中加入GPS導航技術，可以預先設計好飛行路線、高度和速度等各項參數，完成農業種植、灌溉和噴灑農藥等精細化工作。例如，在玉米病蟲害防治工作中可以使用無人機技術，搭載熱霧機，保證噴霧的效率。在GPS支持下，實現對設定區域內的病蟲害防治工作，噴灑藥物，達到良好的防治效果，減少相關藥物的使用。

（五）新能源的應用

智能化新能源技術應用是智慧農業的顯著特征，隨著農業現代化建設的不斷發展，人們越來越關注農業的綠色環保生產。在農業生產中，實現智能化新能源技術的應用，可以有效取代傳統能源，打破傳統電力應用的局限性，滿足各類機械設備的使用，提高新能源的合理利用。例如，在建設農業大棚時可以建設綠色智能的光電溫室大棚，獲得充足的光能和熱能轉化為所需的電能，使大棚更加智能化，開展科學調節工作，滿足大棚內農作物的生長需求。智能灌溉系統與風力發電相結合，可以使灌溉更加精細化。針對不同農作物不同時期的灌溉需求，控制整體的灌溉量。

新能源技術的應用不僅可以節約傳統電能的消耗，促進綠色農業的發展，還能使農業生產更加智能化、精細化，提供更多功能服務，降低勞動強度。

（六）大數據的分析與應用

農業種植中涉及多項數據信息，耕種時要掌握農田墑情、翻地的質量情況，種植時要控制好種植的密度和間距，在生長過程中要監測作物的倒伏情況、作物的高度和密度。各環節需要重點關注的內容不同，在大數據技術支持下，可以開展各環節各階段的數據采集工作。采集完數據后，傳輸到人工智能控制器和物聯網終端，生成圖表、曲線等數據并上傳至控制中心，做好存儲工作。

基于大數據可以構建感知模型、決策模型和數字化種植模型，促進智慧農業的發展。例如，在玉米、小麥種植過程中，利用各種先進技術對玉米、小麥生長過程進行管控，劃分不同的環節。借助傳感器等采集數據信息，開展大數據分析工作。構建相關模型，利用仿真技術模擬分析，能夠為種植者在最佳時間內做出正確的決策提供依據，加強田間管理，確保玉米、小麥健康生長，從而實現高產、優質。

三、智慧農業視域下農業機械智能化技術創新策略

（一）開發智能農機管理平臺

在智慧農業視域下，農業機械智能化技術的應用越來越廣泛，并取得顯著成效，但是在一些地區技術的推廣受到了一定阻礙。因此，地方農業部門應重視開發智能農機管理平臺，為機械設備的推廣提供支持。開展合理分析與規劃工作，明確各類機械設備的優勢，在當地積極開展宣傳工作，吸引更多農戶參與，掌握各種機械設備的應用和具體的成效，獲得越來越多農戶的支持；及時跟進各地區智慧農機應用的情況，密切聯系當地的農戶，通過溝通交流和數據平臺監測匯總各類問題，優化設計，加大開發力度，有效解決農民在智能農機應用中的各類問題，促進智慧農業的發展。

（二）加大資源投入

為了助力智慧農業的實現和推廣，需要關注智能作業技術的研發，加大財政資源的支持力度，滿足當前各項農業機械設備發展需求，實現智能化和自動化生產發展。地方政府應把握當地農業發展情況，做出正確引導，結合智慧農業的發展需求，加大各種資源的投入。政府應出臺相關的資金扶持政策，支持各種農業機械智能化項目的發展，吸引更多企業參與其中。在社會資源的支持下，滿足農業機械智能化技術研究的各項需求，解決資金和人才的困境，促進研究工作與產品落地的有效銜接。

（三）重視人才培養

農業機械智能化技術的創新發展過程中離不開人才的支持，需要加大人才培養力度，組建專業團隊下鄉指導，同時建設示范區域，展示科研成果，將各項技術和成果落到實處。第一，地方政府與高校、職業院校等建立良好的合作關系，由他們提供專業的農業研究人才和農業機械智能化操控人才，組建更加專業的團隊，在各基層進行示范指導。第二，努力在群眾中培養一批具有新理念、熟練操作智能機械設備的人才，積極響應號召帶動其他農民積極參與農業現代化建設中，發揮人才優勢，提高我國農業生產的智能化和機械化水平。

（四）發展智能感知技術和邏輯思維技術

智能感知技術與邏輯思維技術是農業機械智能化技術中的核心內容，在相關技術支持下可以代替人腦的一些基礎決策，實現農業機械設備的智能化。因此，政府應加大扶持力度，吸引更多科研機構和企業開展研發工作，研究先進農業生產技術和農業智能化機械設備，促進智能感知技術和邏輯思維技術的發展和應用，進一步提高傳感器、視覺設備等的技術水平，優化各項性能，不斷促進智慧農業的發展。

四、智慧農業視域下農業機械智能化技術的應用成效

（一）數據驅動決策

農業機械智能化技術的應用可以為農業生產發展提供有力的技術支持。比如，應用大數據技術可以整合農業生產中的各類數據信息，精準掌握農業生產進度和異常情況；云計算技術可以提高農業生產過程中相關數據信息的計算水平，提高數據分析的質量。在智慧農業發展中，應用智能化技術可以發揮數據驅動決策功能優勢，制定科學決策，加強農業生產管理，提高種植的品質和產量。在云計算和大數據分析技術的支持下，能夠深入挖掘收集的各項數據信息，確定種植的最佳時機、灌溉的次數和施肥量等，從選種整地到種植管理再到收獲，實現全過程動態管理控制，有效應對各種突發情況。同時，借助高光譜熱成像相機和脈沖激光掃描傳感器監測農作物的生長情況，將包括直徑參數、葉片面積在內的數據信息傳輸到后臺，生成植物3D模型。在仿真模擬技術的支持下，可以模擬作物的真實環境，分析預測各種要素的影響，從而生成一套完善的農業生產管理方案。

（二）構建智能化生態農業

在農業機械智能化技術的支持下，可以實現智能化農業生態系統的建設。農業生態系統收集整理各項數據，加強農業生產日常監測，有助于制定科學決策，開展農業環境動態控制，實現與其他技術的深度集成。例如，在氣象技術支持下能夠獲得詳細的氣象信息，掌握未來氣候變化情況；與生物技術結合，可以應用轉基因技術和基因編輯技術，培育高產、抗病的農業作物品種；在結合新能源技術過程中，可以使用太陽能或風能等可再生能源代替傳統燃油燃料，滿足綠色節能環保要求，優化生態系統的建設。應用多項技術集成，可以滿足農業發展的各項要求，有效管控農業生產對環境的影響，打造良好生態系統，形成全新的農業生產局面，促進農業的智慧化和現代化發展。

五、結語

綜上所述，在智慧農業視域下，農業機械智能化技術的應用已經成為必然的發展趨勢并取得了顯著成效。智能控制技術、視覺技術、物聯網技術、GPS技術等多種技術的結合應用，可以實現對農業生產全過程的管控；加強智能化與信息化的建設，可以促進農業現代化發展，改變傳統落后的農業工作方式。在發展過程中，地方政府需要加大扶持力度，做好農業機械設備的推廣工作并培養專業人才，解決當前農業機械智能化技術應用中存在的困境，不斷發揮技術優勢，吸引更多的農民參與其中，為農業的智能化和現代化生產提供助力，創造更多的經濟價值，促進智慧農業的發展。

基金項目：貴陽市科技計劃項目“適宜貴陽山地履帶式自動噴施、除草設備研制與應用”（筑科合同[2022] 3-21號）。

作者簡介：李群（1984—），女，貴州貴陽人，本科，講師，主要從事科技咨詢與服務工作。

通信作者：文竹（1978—），男，貴州德江人，專科，副研究館員。