国外智能化农机装备简介

浙江大学农业技术推广中心 (310058) 郑文钟

国外智能化农机装备简介

浙江大学农业技术推广中心 (310058) 郑文钟

20世纪90年代中期，美国将卫星导航系统(GPS)安装在农业机械上，开启了农业机械高科技、高性能、智能化的先河。目前，欧、美、日等发达国家农业已基本实现全面机械化，并且智能化农机装备应用也有相当高的水平。

1.智能化农机的内涵与优点

(1)智能化农机装备内涵 指装备有中央处理芯片(CPU)和各种各样传感器或无线通讯系统的现代化农机。其特点是通过加装在农机上的微型计算机对传感器传回的各种信号进行逻辑运算、传导、传递，然后在动态作业环境下发出适宜指令驱动农机来完成正确的动作，实现农业生产和管理的智能化。智能化农机装备能够实现农机作业的效率化、标准化、舒适化、人机交互人性化、操作傻瓜化等。

(2)智能化农机装备优点 智能化农机是应用计算机技术、电控技术和人工智能等技术装备农机的高新技术产品，与传统功能性农机相比有以下优点：一是功能强大。智能化农机既能完成传统农机的耕作、收获、灌溉和病虫害防治等作业，还能采集土壤、农作物产量等信息，为实施精准农业提供技术支撑。二是结构紧凑、通用性强。中央处理芯片的运用使农机结构变得更加紧凑、通用性更强。通常只需改变部分软件，就能改变判断基准，变更动作顺序，并适应不同作业环境、不同作业对象对机械的功能要求。三是劳动强度低，作业效率高。能根据作业需求变化自动调整、控制，减少人工操作，降低劳动强度。一个人可通过计算机同时控制几台智能化农机完成不同作业，因而作业效率很高。四是安全性好、可靠性高。智能化农机装有各种各样的传感器用于监视作业环境和作业状况，可根据作业环境和对象变化自动调整工作状态，加之具有自动保护功能，因而其安全性和可靠性较传统农机更高。五是节能、环保。智能化农机始终处于良好技术状态下作业，能耗较低；采用精准方式作业，能大幅提高化肥和农药的利用率，减少生态环境污染。

2.国外智能化农机的应用现状

(1)智能化农业动力机械 包括农用拖拉机、大型自走式农机(联合收获机械、植保机械)在行走、操控、人机工程等方面智能化。利用GPS自动导航、图像识别技术、计算机总线通信技术等来提高机器的操控性、机动性和人员作业舒适性。在智能化动力机械驾驶室中，都有一台或数台计算机，具有统一标准设计的接口，用于与不同类型的机具配套使用。与传统农机驾驶室中采用仪表盘显示作业参数不同的是，智能化农业动力机械安装有信息显示终端的人机交互界面，操作者通过屏幕菜单可任意选择显示机组中不同部分的终端信息。如美国研制成功一种激光拖拉机，利用激光导航装置，精确地测定拖拉机所在位置及行驶方向，且误差不超过25厘米。英国开发的带有电子监测系统(EMS)的拖拉机具有故障诊断和工作状态液晶显示功能，通过EMS可严密地控制机具耕作及播种的宽度、深度等。

(2)智能化作业机械 作业机械智能化包括播种机、施肥机、整地机械、田间管理机等作业机械的智能化。

智能化收获机械。联合收割机装备有各种传感器和GPS定位系统，既可收获各种粮食作物，又可实时测出作物的含水量，小区产量等参数，形成作物产量图，为处方农作提供技术支撑。如美国卫西·弗格森公司在联合收割机上安装了一种产量计量器，能在收割作物的同时，准确收集有关产量的信息，并绘成小区的产量分布图。农场主可利用产量分布图确定下一季的种植计划及种子、化肥和农药在不同小区的使用量。日本研制的自动控制半喂入联合收割机，其作业速度自动控制装置可利用发动机的转速检测行进速度、收割状态，通过变速机构，实现作业速度的自动控制。

智能化喷药机械。智能化喷药机械能提高农药利用率，减少对土壤、水体、农作物污染，保护生态环境。如美国约翰迪尔公司生产的自走式精确喷雾机具有灵活高效、作业精准高等诸多优势。德国推出的一种莠草识别喷雾器，能借助专门的电子传感器来区分庄稼和杂草，只有当发现莠草时才喷出除莠剂，减少了对环境的污染。

智能化施肥机械。施肥机可以在施肥过程中，根据作物种类、土壤肥力、墒情等参数控制施肥量，提高肥料利用率。如美国Ag-Chem仪器装配公司生产的施肥系统可进行干式或液态肥料的撒施，该系统通过电子地图内叠存的数据库处方，可同时分别对磷肥、钾肥和石灰的施用量进行调整；日本久保田株式会社推出的农业服务支援系统“久保田智能农业系统(KSAS)”，该系统的正式套餐中，联合收割机搭载了与KSAS 对应的传感器，插秧机附带电动调节施肥量的功能，对应农机连动制作产量分析及施肥计划。

智能化灌溉机械。灌溉机械的智能化能大量节约用水，同时省工、省时。如美国瓦尔蒙特工业股份有限公司和ARS公司开发的智能红外湿度计，被安装在农田灌溉系统后，可每6秒读取一次植物叶面湿度，当植物需水时，灌溉系统会及时通过计算机发出灌溉指令向农田中灌水。美国、以色列等国在大型平移式喷灌机械上加装GPS定位系统，结合存放在地理信息系统中的信息和数据，通过处方实现农作物的人工变量灌溉。

智能化播种机械。能根据播种期田块的土壤墒情、生产能力等条件变化，精确调控播种机械的播种量、开沟深度、施肥量等作业参数。如美国依阿华州生产的“ACCU-PLANT”的播种机控制系统可加装在各类播种机上，通过该系统调控播种机上的播种量计量装置，调整不同地块的播种量。另外，部分条播机还加装同时撒施肥料、杀虫剂和除草剂的装置，将这些装置的驱动机构与播种机计量装置连接在一起，同步调整撒施量与播种量大小。

智能化设施农业装备。欧美、日本等发达国家现已形成温室成套装备，并向高度自动化、智能化方向发展，建立不受或很少受自然影响的农业生产技术体系。如荷兰温室能常年稳定地生产蔬菜和花卉。设施农业中植物工厂则完全摆脱自然环境对植物的影响，其产量为常规栽培的几十倍，甚至上百倍。

农业机器人。在农业生产的许多领域得到应用。如美国明尼苏迭州一家农业机械公司研究推出的施肥机器人，会从不同土壤的实际情况出发，适量施肥。法国发明了专门服务于葡萄园的机器人，它几乎能代替种植园工人的所有工作。美国波士顿研制出育苗机器人，工作人员只要实现在触摸屏上设定地点参数，机器人就能感应盆栽，并自动把它们移动到目的地。英国、日本研发了挤奶机器人，不仅能完成挤奶工作，还可在挤奶过程中检测奶质。澳大利亚发明了一种像牧羊犬的机器人，能在农场上代替传统的放牧劳力。

(3)智能化农机管理 包括机具配置、机具状态、实时调度和维修保养的智能化。如欧洲一些大农场已建立和使用农场办公室计算机与移动作业机械间通过无线通信进行数据交换的管理信息系统，通过该系统不仅能够制定详细的农事操作方案和机械作业计划，而且还能根据作业机械显示的相关数据，调整机械作业的负荷与速度，确保机组能在较佳状态下运行。同时，利用作业过程采集的数据，通过系统运算和处理，实现如作业面积、耗油率、产量的计算、统计及友好的人机界面显示等智能化功能。日本洋马株式会社的农机“智能助手”，通过搭载在农业机械上的GPS天线和通信终端，农机能够自动发送位置、运转及保养方面的信息，并每天自动生成作业报告，还可实现监视防盗、运转状况管理、保养服务、突发问题自动通知与迅速应对等方面的功能，该“智能助手”不仅能自动支持农业机械作业，还可与第三方公司提供的农业云应用程序“facefarm生产履历”配合使用，进一步提高效率，目前，“智能助手”已在日本全国推广应用。

(本栏编辑：陈妙贞)