强化物质装备支撑加快高端智能农机装备自主化

文丨本刊记者 杨平

机械化是农业现代化的标志，也是衡量一个国家农业发达程度的重要标准。

当前，我国小麦、水稻、玉米三大粮食作物耕种收综合机械化率均已超过80%，基本实现机械化。农业生产已从主要依靠人力畜力转向主要依靠机械动力的新阶段，农业机械化发展也进入了新时期。农机制造水平稳步提升，农机装备总量持续增长，农机作业水平快速提高。机耕、机播、机收、机械植保和机电灌溉作业面积合计超过63亿亩，农机化服务总收入5400亿元。

智能农机装备是集复杂农业机械、智能感知、智能决策、智能控制、大数据、云平台物联网等技术为一体的现代农业装备。通过对传感器收集的各种信号进行逻辑运算、传导、传递，进而在动态作业环境下发出适宜指令驱动农业机械来完成正确的动作，实现工作效率化、作业标准化、人机交互人性化、操作傻瓜化、自主、高效、安全、可靠地完成农业作业任务，提升农业生产效率。

智能农机代表着农业先进生产力，是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的物质基础，也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。只有实施创新驱动，加快推动智能农机装备技术与产业发展，对支撑现代农业发展，保障粮食安全、食品安全和生态安全意义重大。

立足“智能、高效、环保”，瞄准“关键核心技术自主化、主导装备产品智能化、薄弱环节机械化”的目标，进行智能装备、精益制造、精细作业的产业链与基础研究、关键攻关、装备研制与示范应用创新链相结合的一体化科技创新设计，是中国农机必走之路。

我国农机领域在“黄金十年”间，研发和产业体系逐步建立，产品技术和制造水平不断提高，技术创新能力不断增强，产品基本满足了国内市场需求。但产业快速发展的同时，行业长期存在的应用基础研究薄弱、关键核心技术存在卡脖子技术瓶颈、核心部件和高端产品依赖进口、产业结构性矛盾以及产业链创新协同能力不强等问题凸显。立足“智能、高效、环保”，瞄准“关键核心技术自主化、主导装备产品智能化、薄弱环节机械化”的目标，进行智能装备、精益制造、精细作业的产业链与基础研究、关键攻关、装备研制与示范应用创新链相结合的一体化科技创新设计，是中国农机必走之路。

因此,“十三五”期间，科技部围绕现代农业发展对高端技术和市场重大产品的紧迫需求，全面推进了农机装备关键核心技术和重大装备创新，在农机作业信息感知与精细生产管控技术、农机装备智能化设计与验证技术、农机智能作业管理技术，以及智能农业动力、粮食与经济作物高效智能收获技术装备、高效精准环保多功能农田作业装备、设施智能化精细生产技术装备、农产品产后智能化干制与精细选别技术装备、畜禽与水产品智能化产地处理技术装备、丘陵山区及水田机械化作业技术装备等11个方向开启重点研发，促进了我国农机装备科技进步和产业发展，推动我国成为世界农机装备制造大国，支撑农业生产进入机械化为主导的新阶段，为保障国家粮食、促进乡村振兴做出重要贡献。

丘陵山地拖拉机

2018年12月，国务院印发的《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》指出，瞄准农业机械化需求，加快推进农机装备创新，研发适合国情、农民需要、先进适用的各类农机，既要发展适应多种形式适度规模经营的大中型农机，也要发展适应小农生产、丘陵山区作业的小型农机以及适应特色作物生产、特产养殖需要的高效专用农机。

我国丘陵山区县级行政区占全国的2/3，耕地面积约占全国耕地总面积的63.2%。山地丘陵地形，使农业机械化发展面临种种难题。

丘陵山地拖拉机作为丘陵山区农业生产的主要动力来源，它的功能、质量、价格直接影响到丘陵山区农业生产水平和农民生活质量。因此，研发高效轻便、坡地适应性高、机动灵活、满足多样农业作业需求的丘陵山地拖拉机，提升我国丘陵山区农机装备技术水平、缩小与国外主流产品差距、支撑现代农业发展具有重大意义。“十三五”期间农机科研院所、高校及相关企业的针对性研发使得丘陵山地农业装备取得创新性进展。

四川川龙拖拉机制造有限公司联合吉林大学、江苏大学等单位成功申报国家重点研发计划智能农机装备重点专项“丘陵山地拖拉机关键技术研究与整机开发”项目。破解目前丘陵山地拖拉机整机传动与驱动效率低、动力不足、大坡地作业适应性差、智能化水平低、不能满足机组作业多样性需求等瓶颈技术问题。为解决动力传递与驱动系统负载波动大带来的动力失配、燃油经济性差、排放高等问题，研究动力传递与驱动系统参数优化匹配与控制方法；针对丘陵山地拖拉机高扭矩储备、高效、轻便等特殊性能要求，开发丘陵山地拖拉机专用柴油机；为满足丘陵山地拖拉机作业效率高、作业多样性需求，研发高效多点动力输出传动箱；针对丘陵山地拖拉机在坡地作业的整机稳定性、通过性等高作业要求，研制具有车身姿态自动调整功能的前后转向驱动桥以及履带行走机构；针对丘陵坡地地形复杂、耕作阻力波动大、农业作业多样等问题，研发自主知识产权的坡地自适应电控液压悬挂系统；为了提高丘陵山地拖拉机智能化水平，研究丘陵山地拖拉机智能操控、远程故障诊断、自主作业技术，开发整机集成控制系统。通过丘陵山地拖拉机整机集成和智能化制造，创制3种新型丘陵山地拖拉机，解决丘陵山区农用动力瓶颈问题。

基于北斗的农业机械导航及自动作业系统

信息技术进一步提高了农业机械的智能感知水平。农业机械导航及自动作业技术是精准农业的核心关键基础技术，未来我国农业生产要求农机装备向更加智能化的方向发展。

基于北斗的农机定位与导航技术

基于北斗的农业机械导航及自动作业系统能够实现农机作业导航定位、导航控制和自动驾驶作业等功能，具有作业效率高、不受时间和天气影响等特点，是现代农业发展的重要技术支撑，是智能农机装备的重要关键技术。欧美等国家和地区的应用结果表明，采用农业机械导航及自动作业技术能显著提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率，降低作业成本。雷沃重工股份有限公司和华南农业大学于2004年在我国率先开展了基于北斗的农业机械导航及自动作业技术的系统研究，突破了导航定位、路径跟踪、电液转向、线控换档、线控油门、机具操控、自动避障、主从导航、车载终端和系统集成10项关键技术，取得了导航定位、导航控制和自动驾驶作业三大创新成果，打破了国外企业对我国农机导航技术的垄断。

该技术成果已成功应用于拖拉机、播种机、插秧机、喷雾机和收获机，在旱地和水田的粮食作物(水稻、玉米、小麦)和经济作物(棉花、西红柿、辣椒)的耕整、起垄、种植(播种和插秧)、植保和收获等环节中应用，旱地导航精度达到±2.5cm，水田导航精度达到±5cm，增产增收3%～5.3%。其成果整体达到国际先进水平。

目前，该技术成果已批量生产，实现了农机作业装备前装和后装、电控液压转向和电动方向盘转向以及单/双天线导航，并形成系列产品，已在广东、山东、新疆、黑龙江、陕西、河南和湖北等7省进行了推广应用，近三年累计装机近2000台套，推广面积397.5万亩，节本增收4.93亿元。该技术的应用，显著提高了劳动生产率，大幅降低了劳动强度，打破了国外技术垄断，促进了我国智能农机装备相关技术水平的提升，提升了我国农业机械导航及自动作业技术的自主创新能力和产业化能力。