农机智能化及发展趋势

刘金龙+陆祥+陆康

摘 要：融合了信息与通信技术、计算机网络技术、控制与检测技术等先进科技的智能农机比传统的农业机械具有更大的优越性，在精准作业、自动化程度、安全可靠性、多能通用方面均得以体现。智能农机更契合当今社会发展的高效、节约、绿色的理念。智能农机是现代农业快速发展的重要保障，其自身的发展趋势包括智能农机大数据平台的建立，多机物连、协同作业，农业机器人技术和智能农机原创性技术开发等。智能农机的推广和使用需要采取相应的保障措施，也需要加强对农机人才的培养。

关键词：智能农机；精准农业；大数据；农业机器人

中图分类号：F323.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.123

我国是农业大国，我国的农业是大国农业。纵观我国农业几千年的发展历史，科技的进步是农业发展的第一推动力量，而作为生产工具的农业机具，它的更新和改进又是科技进步的重要体现。农业的每一步发展都对其生产工具提出了更高的要求；而农业机具的更新则又促进了农业的进一步发展。如今，我国的农业已经迈入现代化、规模化和智能化发展阶段。随着我国城市化进程的加快，大量的农村劳动力转移到城市，统计数据显示，2002—2013年，农业劳动力人数持续呈下降趋势。2013年，全国农业劳动力转移达到2.69亿人，其中，外出农民工1.66亿人。此外，1.03亿人虽然没有离开农村，也基本脱离了农业生产。中国农机协会会长陈志坦言，如此大量的农业劳动力转移造成目前农村劳动力普遍短缺，如果没有农业机械，农业生产已很难顺利开展。因此，农业机械在保障粮食安全生产，推进农业现代化方面已经起着不可替代的作用。

1 传统农机存在的问题

目前，我国土地资源的基本情况是人多地少，人均耕地仅0.1 hm2。对于个体农户而言，农业机械化投入的成本过高，手

工操作仍然是主要形式。这种现状对先进农机的推广有一定的影响。当前，我国农机装备的综合情况为：小型机械数量较多，占主导地位，但功能比较单一；大中型机械成本高、数量少，智能化程度也普遍较低；农机产品过剩和短缺问题并存，传统的耕种机械市场几近饱和，新型不同作物的施肥、播种、收获、加工机械数量少、水平低；随着农业的发展，新的需求不断出现，对农业机械提出了更新、更高的要求。

2 智能农机及其特点

智能农机指的是将现代信息与通信技术、计算机网络技术、智能控制与检测技术和行业技术汇集于农业机械的生产和应用中，其最大特点为：智能农机的中央处理器芯片和传感器能够对应用环境进行检测分析，能对其他功能进行智能化控制，同时，可以与指挥系统或操作人员进行信息交互。与传统的农机相比，智能农机具有以下特点。

2.1 精准智能

精准农业体现的是节约生产资料和土地利用率最大化思想。精准农业由定位系统、土地信息采集系统、遥感监测系统、农业专家系统、智能化农机系统、环境监测系统等多个智能系统构成。其中，智能农机是农业行为的直接实施和执行系统，包括精准整地、精准播种、精准施肥、精准灌溉、精准收获等。比如安装北斗导航系统的拖拉机在开沟、整地、播种、施肥、收割等方面，它的直线度误差在±2.5 cm/100 m，精准度非常高；“联网施肥管理”系统可以帮助农户及时、精确地掌握土地含肥量，并能实现化肥和有机肥的精准投放。因此，精准农业在节约生产资料、调动土壤生产力和改善环境方面能够取得最大的经济效益和最佳的环境效益。

2.2 自动高效

智能农机均配备自动控制系统，能自动地进行系列的复合式操作，取代了许多人为的操作，既降低了操作人员的工作强度，又提高了工作效率。比如，上海康博公司推出的2BS-JT10型精密蔬菜播种机，其集开沟、播种、覆土、压实等功能于一体，可以同时实施10行播种，并可以做到一穴一籽，也可一穴多籽，工作效率约为0.26 hm2/h，减少人力达90%以上；南京农业机械化研究所研制出的我国首台33行大型智能化气力集排式水稻直播机，其作业幅宽可达到8 m，播种速度能够达到10 km/h，直播效率为5～6.66 hm2/h，机手一人即可完成整个播种作业，特别适合于规模化作业要求。

2.3 安全可靠

智能农机配备的各种传感器可以实时监控农机自身的状况、作业状态和作业环境，并根据采集的信息及时调整工作状态，规避一些不良的工作环境，时刻确保自身正常的工作状态。因此，智能农机比传统农机更加安全、可靠。

具有监控报警功能的播种机，在排种器漏播、堵塞和缺种的情况下，能及时报警提醒操作人员进行诊断和解决问题。安装有“e田科技”AGlink智能设备的收获机械不仅能够自动诊断自身故障、实时监控和预警收获情况，而且可以通过手机APP程序与生产厂家服务系统互联，以便更好地进行远程指导和售后服务。

2.4 多能通用

智能农机的中央处理芯片功能强大，执行功能、执行策略的软件程序修改容易，只需调整环境参数、判别要素和执行顺序，便可以应用于不同的作业对象、作业环境或执行不同的功能。智能控制设备体积较小，容易移植到不同的机械上，大大提升了农机的实用性和使用效率。比如，改变智能排种器的转速、排种口形状和大小，即可完成不同类型农作物种子的播种；改变瓜果采摘机械的识别参数和操作行为，便可实现不同瓜果的采摘。

3 智能农机的发展趋势

农机的自动化、智能化将是我国农业发展的必然趋势，也是促进我国发展绿色、高效、节约农业的最重要途径。

3.1 建立智能農机的大数据平台

农业是人类衣食之源、生存之本，是全民共建的产业。大数据平台通过信息数据的共享，能有效提升智能农机作业质量和作业效果。大数据平台主要利用先进的网络技术、云计算、数据密集计算等方式将农业地理信息、作业环境信息、农机作业参数、智能农机决策信息等数据进行集成，建立统一的信息管理平台，实现农业与智能农机数据的远程采集与传输，数据的分析与决策，数据的共享与应用。建立全面、完善的大数据平台是未来智能农机发展的一个重要趋势。

3.2 多机物连、协同作业

传统的农机工作方式一般为动力机械（拖拉机）带动耕地机械、播种机械、收获机械等进行作业，但动力机械与其他机械的连接方式非常简单，相互之间的协调与匹配较差，更无法实现自适应的调节。因此，传统农机的工作性能较差，工作效率较低，难尽人意。而农机的智能化便可有效地解决上述问题，借助于各类农业传感器（温湿度、光照、压力、超声波、速度等传感器）和中央处理芯片，可实现多个农机的智能互联，将协同作业的各类农机的工作状态进行实施采集和分析，并进行自动控制和调节，优化农机的作业性能。

3.3 农业机器人技术

农业机器人是一种新型多功能智能农业机械，是机器人技术和自动控制技术应用于农业机械的产物。目前，已有施肥机器人、田地除草机器人、瓜果采摘机器人、果实分拣机器人、嫁接机器人等多类机器人问世，并投入了使用。但农业作业对象的多样性和作业环境的复杂多变性对农业机器人提出了更高的要求，包括对新型机器人的需求和更高的工作效率、工作精度等要求。因此，对农业机器人的设计、改进和完善也是智能农机未来发展的一个方向。

3.4 智能农机原创性技术开发

农业的需求是不断发展和变化的，对其农机的功能和技术也提出了更高的要求。加大智能农机原创性技术研究和开发的力度则是应对农业需求变化的举措之一。比如，种苗的高速栽插和定向精播技术研究，集成一体化的瓜果田间智能化生产、农作物种子智能化筛选加工、瓜果自动化嫁接育苗等装备与技术，粮食、瓜果、蔬菜等农作物生产加工产业链智能装备开发，农作物的规模化绿色生产、农产品智能化分选、低能耗加工和高品质存储等技术装备。

4 结束语

智能农机是先进的信息技术、网络技术、控制技术、机械技术和行业技术融合而发展起来的性能卓越的农业生产工具，它的推广和使用必将带来一场新的“农业革命”。需要注意的是，要将智能农机，特别是价格昂贵的大型、多功能智能农机应用于千家万户，必须要提供相应的保障措施，包括创新农机经营组织方式，推进集体经营、合作经营、农企联合经营，开展大型农机融资租赁业务，加强农机配套设施建设，推动农机经营向着规模化、组织化、集约化、产业化的方向发展。同时，应加强农机化人才的培养，创新教育机制，多渠道地培养新形式下的农机化人才。

参考文献

[1]陈怡.中国农户劳动力转移及其对农地集约利用影响[D].福建：福建师范大学，2015.

[2]赵国锋.國外精准农业发展及其对中国西部地区的启示[J].世界农业，2016（06）.

[3]王小兵.农业信息化与大数据[J].大数据，2016（02）.

〔编辑：张思楠〕