农机智能化技术的应用情况与基础设施需求分析

朱显明

(黑龙江农业经济职业学院，黑龙江 牡丹江 157041)

0 引言

在农业机械的快速发展推动下，我国的农作物产量和产出品质得到了不断提升，农民经营农业生产的收益也得到了较大的改善。由于近年来农村地区的青壮年劳动力呈现逐年减少的状态，使农业生产的过程对于农业机械的依赖性更强，在此背景下，农业机械产品的性能、技术含量和可靠性都得到了显著的提升，很多先进的农机装备应用了大量的自动化技术，有效优化了农业机械的使用状态。从农业的总体发展趋势来看，农业生产智能化是未来的主要方向，智慧化生产的实施需要大量的智能农机装备作为保证，而从现阶段的农业生产情况来看，农业机械产品已经具备了部分智能化特点，但整体的智能化成度和配套建设仍有较大的发展空间，农业生产的发展需要先进的科技支撑做保证，智能农机也将成为未来农机发展的主要方向。

1 智能农机的应用优势

智能农机是具有环境感知、信息采集、信息处理、动作执行等多种智能化功能特点的农机装备，其有效整合了计算机、信息通信、电气控制、卫星导航、互联网、检测技术等众多技术，并具有倾向于农业的专业化和专项性特点。智能农机装备的特点是在现阶段的农机自动化技术基础上，进一步实现无人化、高效化、合理化、标准化的农业生产目标，使农业生产的耕作、播种、施肥、植保、灌溉、采摘、收获等行为全部通过农业机械智能来实施。智能农机装备具有典型的程序化和标准化作业特点，能够保证机具在最佳的状态和合理的操作模式下进行工作，使农业生产整个过程的资源消耗、人力成本、生产成本显著降低，同时环境污染、耕地退化等问题得到有效改善。智能农机的作业优势具有以下几个典型特征。

(1)智能感知与逻辑判断。智能农机能够通过视觉系统、传感器系统、卫星定位系统感知自己的位置、周边环境关系和机械内部工作状态，并利用强大的信息处理和分析能力实现对多种数据的分析判断，并做出决策执行相应的农业生产方案，智能农机的生产具有较高的柔性化特点，能够根据环境变化、田地情况实时改变工作方案。

(2)精准作业与规范实施。智能农机可利用自身的技术优势实现很多传统农机无法实现的作业效果，例如精准的匀速直线行驶、精准控制往返行驶的间距、精准控制农机装备各个结构的转速等，且结合精准农业的相关要求可实施更优质的精量播种、变量喷药等作业，并使各个工序的控制、操作实现良好配合和科学实施，有效提高农业机械化作业效果。

(3)功能整合与高效作业。先进的智能农机装备不仅在传统的农机技术上进行了智能化改进，更具有明显的功能集成化特点，能够将传统的农业生产中的多个临近工序在智能农机的一次性作业中完成，有效减少作业过程的时间消耗，同时农业机械的性能显著提高，针对不同面积的耕地合理选择不同规格的农机进行作业，实现农机资源的最佳匹配，同时农业机械的故障率显著降低，农业生产过程的工作效率得到大幅提升。

(4)生产安全与节能环保。智能农机配套的监测技术能够实现对农机自身的状况、机具作业状态、气象条件和作业环境的实时监控，并根据获取的信息指导农业机械及时调整作业方案，有效降低农业机械作业过程中出现故障、机具损坏、质量不佳等问题。同时由于主要以无人化生产为主，传统生产过程中对于人身安全的威胁基本被消除，生产的安全性大幅提升。农业生产过程的智能匹配减少了农业机械的无效作业量，能源利用率明显提高，精准作业还实现了农药、化肥的精确施用，真正实现了节能环保要求。

2 智能农机的典型应用情况

从现阶段的农业生产来看，智能化技术只是实现了局部的应用，现阶段的智能化应用主要依靠在传统农机装备上加装智能化设施来实现，总体的作业形式仍以农机自动化为主，大部分工作仍需要人工操作才能实施。但是农业机械化的快速发展为智能农机的研究和开发奠定了基础，使智能农机的技术储备日渐丰富，从目前的生产实际来看，智能农机的应用主要体现在以下几个方面。

(1)农业生产信息数据的实时采集。包括了农田信息采集、农作物生长状态采集、农机作业信息采集、农田气象信息采集，这些工作的实施主要利用卫星定位技术、地理信息技术和遥感技术相配套，用于农作物产量预测、农作物病虫害防治、农业生产灌溉时机把握、农机作业补贴核算等。

(2)农机智能行驶技术的研究和应用。现阶段，我国的大型农机生产企业和农机科研机构对于农机智能行驶技术的研究和应用热情很高，投入研究和试验的机型有很多种，例如智能拖拉机、水稻插秧机、联合收获机等，这些机具的智能化技术研究重点在于智能化的行走技术，利用GPS技术作为主要的定位与导航技术，结合图像识别和通讯技术实现精准的农机行驶路线导航。尽管很多农机仍在试验阶段，但随着各个地区对于智能农机示范区建设的加强，以智能拖拉机为代表的动力机械在导航、驾驶自动控制方面已经取得了显著进展，并在小范围内实现了实践验证。

(3)农业机械的智能作业。现阶段，在农业生产中应用的具有智能化特点的作业方式包括了农田智能灌溉和农作物智能药物喷施，其能够根据田间的温湿度、作物状态和预设程序实现无人监管的智能灌溉和智能病虫害防治，有效改善了农作物的生长条件。同时，关于智能播种、耕整地、施肥、收获等技术也实现了大量的研究和试验，有利于未来智慧农业的进一步发展。

我国现阶段的农业生产存在着土地经营面积小、小型落后农机具过多、生产环境不固定、农民思想认识落后等问题，这都与农业机械技术的快速发展十分不符，不利于农业机械技术向智能化发展和应用，且在智能农机的关键技术方面也存在着数据不准、采集范围小、卫星定位准确度不足等问题，使农机的作业精度和可靠性达不到智慧农机的标准要求，要改善智慧农机推广的不利局面，需努力转变农民经营农业生产的思想观念，并做好农村地区的基础设施建设农田优化组合工作。

3 实施智能农机的基础设施需求

3.1 卫星基站的组网建设

目前，我国农业生产应用的很多农业机械所配备的卫星定位终端存在着定位误差大、导航精度不高的问题，这主要是因为卫星定位技术的先进程度不足导致的，这与我国基层地区的卫星定位基站的建设密度直接相关。目前来说只要农村地区在农田附近建设足够的卫星基站，农机作业就能利用基站坐标校正传统卫星定位的坐标偏差，使卫星定位和导航的精确度达到厘米级。

3.2 农机行驶道路规范建设

智能农机的作业需要良好的农机行驶道路作为保障，现阶段我国的基层地区仅能保证必要的交通公路建设，而田间的农机行驶道路建设较少，部分地区甚至存在着农机难以进入田地的问题。智能农机的自动作业和无人操作的模式需要以优良的农田行驶道路作为保障，以此提高农机到达指定田块的效率和准确性。

3.3 生产规模连片化和扩大化

农田的连片化经营也是智能农机作业的一个重要条件，由于目前小块农田居多，会导致智能农机的作业任务量过大，且引起智能农机趋向于小型化发展，小型农机受到体积小的空间限制，不利于应用和布置较多的先进设备，且其功能和效率也远不如大型农机，因此规模化经营也应成为农业生产未来发展的一个重要方向。

(05)