智慧农业对农机化发展的影响与典型技术的应用情况

田玉萍

(同心县农业机械化推广服务中心，宁夏 同心 751300)

0 引言

我国是世界农业大国，农业生产的水平对经济发展和社会稳定影响很大，近年来我国的农业生产在技术和经营方式上得到了很大的改善，使传统的粗放型农业生产模式逐渐向着精细型农业转变，且随着农业机械化的日益普及，农业生产的自动化程度得到了显著的提升，使农业的生产能力得到了更好的保障。在农业技术的快速发展下，先进的农业生产理念逐步被越来越多的人所接受，农业生产的优化也不单纯集中于生产力的优化，而是向着科学、环保、节能、高效、高质的更高要求发展。智慧农业作为世界范围的农业生产模式变革，对我国的农业生产也发生了潜移默化的影响，使农业生产实现了全方位的技术升级，更是对现阶段的农业机械化技术提供了更合理的发展方向。

1 智慧农业及其实施模式

智慧农业是在精确农业的基础上建立起来的农业新理念，其结合了物联网技术、遥感技术、卫星定位技术、数据获取技术、云计算技术和智慧农机技术等众多先进技术，其目标是使农业生产的各个过程实现智能感知、逻辑思维、智能决策、方案执行等功能，使传统的农业生产全过程逐步被现代化技术所取代，进一步减轻人力活动的强度，逐步实现无人化农业生产作业。总体来说，智慧农业是极其广泛的，其不仅涉及智慧生产，还涉及到智慧供需、智慧管理、智慧销售等很多过程。智慧农业的应用能有效提高农业生产的智能化和科学化水平，并通过信息技术实现生产模式的逐步升级，使农业生产不仅更加高效，而且运营模式更为科学，经营成本和实际收益都将得到显著的优化[1]。

智慧农业的实施需要先进的技术和合理的流程作保障，总体来看，智慧农业的运营按照如图1所示的步骤开展。一是进行生产信息的采集工作，包括农田实时信息、农机装备位置信息、基础设施的运行情况、气象条件信息等众多原始信息，并将其进行汇总；二是将收集到的信息进行数据传输，并由数据处理中心的相关程序进行数据接收和存储；三是针对收集到的信息进行分类、分析，并根据预设程序对比生成相应的决策方案，对比云数据等数据库，对于决策方案的可行性进行验证或优化；四是决策中心将可行性方案进行输出，并通过通信系统传达给执行机构，执行机构接收到指令后，执行相应的工作方案，并将执行的效果反馈给数据中心进行验证及储存[2]。

图1 智慧农业的实施流程

2 智慧农业对农机技术产生的影响

2.1 向精确性方向发展

我国现阶段的农业机械化作业受到传统生产模式的制约，存在着明显的粗放型特征，农业机械的功能和结构设计也缺乏精确性和严谨性，而农业机械作为智慧农业实施的执行者，在没有人力干涉的条件下进行工作，必须要具有更高的作业精确性，这有利于生产的各个环节实现有序衔接，还有利于精确的产量判断、病虫害预防和其他田间管理工作[3]。

2.2 向自动化方向发展

目前，农业生产中使用的大多数农机装备仍对驾驶人员存在着较大的依赖性，实际的作业效果受操作人员技术的影响较大，生产过程中驾驶人员既需要作业，又需要检查工作质量，又需要防范农机故障，还要负责机具的保养。这说明尽管目前我国的农业机械产品有效替代了传统的人力作业模式，但在高度自动化方面还有很大的发展空间，而实现农业机械的自动化是向农机智能化发展的必由之路。

2.3 向高可靠性方向发展

从农业机械化生产的实际情况来看，农业机械的故障率在机械产品中位于较高的行列，这一方面是由于农机的作业环境和工作量大引起的，另一方面也是农民这一群体对机械产品的使用维护不合理造成的。智慧农业实施不仅要求农机装备加强对外界环境的感知能力，而且需要通过多种传感器监测农机内部的工作状态，从而实现农机工作形式的合理性提高，以及异常工作状态的及时调整，减少了农机故障问题的产生。

2.4 向更高效率方向发展

为满足智慧农业的生产要求，农业机械化作业的各个工序利用控制程序进行衔接，各个工序之间的农机作业特性实现有效匹配，从而实现一系列的机械化连续作业，有效减少传统机械化生产中各个工序衔接所浪费的时间。同时为提高机械操控的便捷性，减少生产的无用工序，农业机械将进一步实现功能集成化。例如，现阶段应用较多的联合整地机和播种施肥联合作业机，也可进行再次整合，形成耕整地与播种施肥的联合作业机，使生产效率实现进一步提高[4]。

3 智慧农机的典型应用

3.1 自动行驶作业的农机

近年来，很多地区纷纷建立了智慧农业示范区，展示最新的智能农机产品，而其中最典型的就是可以自动行驶的轮式作业机具，例如智能拖拉机、智能插秧机、智能整地机、智能喷药机、智能播种机等，这些机具利用卫星导航技术、图像识别技术、传感器技术等，实现了指定农田区域的自动行驶作业，实现了无人操作情况下的全自动作业。这一技术的实施主要是在现阶段的先进农机装备上设计自动转向、自动换挡和导航自动控制等装置，已经基本能实现全程智能化作业的要求。但知识普及范围和建设成本仍比较高，技术的广泛应用还需要较长时间[5]。

3.2 变量智能灌溉机械

传统的农业灌溉对于水资源的利用率不高，灌溉过程存在着较严重的浪费问题，在现代化的农业生产中，通过土壤湿度传感器的组网能够实现耕地不同位置土壤含水率的实时获取，以便于根据获取的数据有针对性地增减不同耕地位置的灌溉用水量，并实现土壤缺水自动灌溉的效果，有效优化农作物生长的土壤环境。

3.3 智慧大棚技术

由于大棚的生产环境较好，具有良好的封闭性和可控性，因此，近年来先进的智慧大棚在我国很多地区得到了有效应用，智慧大棚中布置有光线传感器、温湿度传感器、视像监控器等众多传感器和信息获取设备，能够对大棚内部的信息进行有效收集并传输到PLC终端进行分析，然后根据分析结果进行大棚的温度、通风、灌溉、喷雾等调节，使大棚内部始终保持最适宜的生长条件，提高大棚作物的品质和实际产量。

3.4 智能机器人技术

智能农业机器人是基于现代机器人技术制造的农机产品，其能够自主感知农业生产条件和环境变化情况，并具有视觉和逻辑思维等能力的全自动化农机设备，现阶段大多数的机器人技术还处在试验和开发过程，很多新型的机器人技术已经可以实现果蔬自动采摘、农产品自动转移等功能，在未来具有较大的应用空间。