智能管理技术在农业机械化生产中的应用实践探讨

占坤

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.18.022

近年来，随着科技的不断发展，智能管理技术在各个领域得到广泛应用，其中包括农业机械化生产。农业是国家经济的重要组成部分，机械化生产已成为提高农业生产效率和质量的重要手段。传统的农业机械化生产方式面临着许多问题，如资源浪费、生产效率低下和环境污染等。为解决这些问题，智能管理技术被引入到农业机械化生产中，为农业生产带来了巨大的改变和机遇。本文旨在深入研究智能管理技术在农业机械化生产中的应用，探讨其优势和限制，以期为农业生产的智能化发展提供理论指导和实践借鉴。

智能管理技术以人工智能、物联网、大数据等技术为基础，通过实时监控、数据分析和智能决策等功能，实现了农业生产全过程的智能化管理。智能管理技术可以实现农田的精准管理，通过传感器和遥感技术对土壤、水分、气候等因素进行监测和分析，精确调控灌溉、施肥和喷药等农业操作，从而最大限度地提高生产效率，减少资源消耗。智能管理技术能够提供精确的作物生长环境监测和预测，及时发现作物病虫害等问题，并进行有效防控，提高作物产量和品质。

一、农业机械智能化技术

1、无人机技术

无人机技术的主要原理在于其搭载的传感器、摄像头和智能控制系统，通过实时数据采集、处理和分析，从而实现对农田环境和作物生长状态的监测和管理。无人机搭载各类传感器和摄像头，传感器能够实时获取农田的各项数据，包括土壤湿度、土壤养分含量、植被指数、作物生长情况、病虫害信息等，通过搭载的传感器实时采集的数据，传输到地面控制中心或云端平台进行处理和分析。在地面控制中心或云端平台，利用数据处理算法对采集到的信息进行处理和分析，生成农田的数据图像、生长模型、病虫害识别等结果，通过对数据进行科学的处理和分析，农民可以获取准确的农业信息，从而为农业生产决策提供科学依据。无人机技术在农业机械生产中的应用，有利于农业生产实现智能化升级，农民可以通过预设航线和任务，让无人机自动完成农田巡视、农药喷洒、播种等工作，大大减轻了农民的劳动强度，提高了生产效率的同时，还可以结合人工智能和大数据分析，为农业提供更加智能化的解决方案。

2、无人驾驶拖拉机技术

随着科技的不断进步和农业现代化的推进，无人驾驶拖拉机技术应用于农业生产中，呈现出巨大的潜力和发展前景。无人驾驶拖拉机技术作为农业机械智能化技术的重要组成部分，正逐渐改变传统农业生产方式，为农民提供了更高效、更智能的农业生产解决方案。首先，无人驾驶拖拉机技术的关键在于搭载的自动化导航系统和传感器设备，通过全球卫星导航系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）、激光雷达、摄像头等传感器，无人驾驶拖拉机能够实时感知周围环境，获取地形地貌信息、作物生长情况等数据，从而有效实现自主导航和智能作业。其次，无人驾驶拖拉机技术实现了农业生产的自动化和智能化，在预先设定作业路径和任务的情况下，拖拉机可以自主行驶、实现智能作业，如耕种、播种、施肥、除草等，并且能够在不间断地、高效率地完成农田作业，大大减轻了农民的劳动负担，提高了生产效率。最后，无人驾驶拖拉机技术还能够结合农业大数据和人工智能技术，实现对作物生长情况的实时监测和分析，为农民提供科学决策支持，优化农业生产流程，提高产量和质量。

3、农业机器人技术

农业机器人技术的核心技术主要包括自主导航技术、智能识别技术、精准作业技术和通信技术。自主导航技术使农业机器人能够自主规划路径、避开障碍物并完成作业任务;智能识别技术则通过图像识别、光谱分析等手段，实现对作物生长状态、病虫害等的准确识别;精准作业技术包括精准播种、施肥、喷药、收割等，能够显著提高作业效率和农产品质量;通信技术则实现了农业机器人与指挥中心、其他机器人之间的实时数据传输和协同作业。尽管农业机器人技术具有诸多优势，但在实际应用中也面临着一些挑战。一是农业机器人技术的研发成本较高，普及难度较大;二是农业机器人的作业环境复杂多变，需要解决自主导航、智能识别等方面的技术难题;三是农业机器人的维护和管理也需要一定的专业知识和技能，如机械部件的润滑、紧固件的检查、传感器的校准等，需要具备相关机械维修和电子技术知识等。

4、物联网智能灌溉系统

物联网智能灌溉系统主要由感知层、网络层和应用层三个部分构成，其中，感知层包括土壤湿度传感器、温湿度传感器、光照传感器等，负责收集农田的实时数据;网络层主要负责数据的传输，包括但不限于无线传输技术如LoRa、NB-IoT等;应用层则是数据处理和用户界面，通过决策支持算法处理数据，并向用户提供直观的管理界面。物联网智能灌溉系统在工作的过程中，感知层将监测到的各项参数实时传输至网络层，然后由应用层进行数据分析处理。基于作物生长需求和土壤湿度等数据，应用层的智能调度系统会计算出最优的灌溉策略，通过控制执行机构进行灌溉作业，最终实现农作物的精准灌溉。从实际应用的结果来看，智能灌溉系统在确保作物生长的同时，能显著节约水资源，减少农业生产成本，使用物联网智能灌溉系统后，水资源利用率提高了20%～30%，同时农作物的产量也有所增加。

二、智能管理技术在农业机械化生产中的问题

1、技术成本高

技术的引入是促进农业现代化和可持续发展的重要手段，但对于一些小型农场或农民而言，技术成本可能是一个显著的问题。农业智能管理技术通常需要使用传感器、监测设备和自动化机器人等高科技设备，这些设备通常价格昂贵，并且需要根据农场的规模和需求进行定制。对于一些小型农场或农民来说，承担这些高昂的硬件设备成本可能会造成负担。农业管理软件通常需要根据农场的特殊需求定制开发，以便能够对种植、养殖和物流等过程进行监控和管理。软件开发和定制不仅需要专业人员进行开发和维护，还需要付费购买许可证或订阅服务。对于一些小型农场或农民来说，这些费用可能是无法承受的负担。技术引入还需要培训农民和员工，以便他们能够熟练地运用新的技术工具和系统，培训费用和时间投入也是技术引入的一部分成本。技术成本对于一些小型农场或农民来说可能是一个显著的问题，为了解决这个问题，政府和相关部门可以考虑提供资金支持、补贴或贷款等形式的帮助，以降低技术成本。开发适合小型农场或农民的低成本技术解决方案，以帮助他们实现农业现代化和可持续发展的目标。

2、数据安全问题

随着农业机械化程度的提高，智能管理技术在农业生产中发挥着越来越重要的作用，与此同时，大量的数据收集和处理也给农业生产带来了安全性和隐私的难题。在农业机械化生产中，数据涉及到生产者、生产设备、作物种植情况等各方面的信息，如果这些数据不受保护，就有可能导致数据泄露和滥用的风险。农业机械化生产中涉及到的数据包括农业设备的性能数据、农作物的生长数据、作业数据等。这些数据包含了企业的商业机密和核心竞争力，如果被泄露给竞争对手，将对企业的正常运行和发展带来巨大的威胁。需要采取安全措施，比如加密技术、身份验证、网络安全等来保护数据的安全性。在农业机械化生产中，生产者的个人信息、农作物的生长情况等都是敏感信息。如果这些信息被不法分子获取和滥用，将对生产者的利益产生严重影响。需要建立健全的数据隐私保护机制，确保数据只被授权人员所使用，同时采取必要的措施保护数据隐私。保护数据的安全性和隐私在农业机械化生产中是一个重要的问题，只有确保数据的安全和隐私，才能促进智能管理技术在农业生产中的不断发展，实现更高效、可持续的农业生产模式。

3、兼容性和互操作性

智能管理技术在农业机械化生产中的应用已经成为一种趋势，由于不同供应商提供的智能管理系统之间存在兼容性问题，数据交互和信息共享变得困难。不同供应商使用不同的技术和标准，导致智能管理系统之间无法无缝对接。这可能是由于缺乏共同的数据格式、通信协议或接口标准等原因。这种不一致性阻碍了系统之间的数据交换和信息共享，限制了农业机械化生产中智能管理技术的发挥。不同供应商提供的智能管理系统可能具有不同的架构和功能，这使得跨系统集成和数据共享复杂化，因为需要进行额外的开发工作来实现系统之间的互操作性。这不仅增加了实施的成本和风险，还可能导致数据损失和信息泄露的风险。由于智能管理系统的快速发展和更新换代，旧有系统可能无法与新的系统兼容。这导致农业机械化生产中的智能管理技术难以在不同时间点进行升级和替换，增加了系统维护的难度和成本。农业机械化生产中智能管理技术的兼容性问题严重制约了其发展和应用，为解决这一问题，需要制定统一的数据标准和通信协议，促进不同供应商的系统互操作，在使用智能管理技术时要考虑到系统的可扩展性和持续性，以便进行未来的更新和升级。只有通过解决这些问题，智能管理技术才能更好地应用于农业机械化生产中，提高生产效率和经济效益。

三、智能管理技术在农业机械化生产中的应用案例

1、农业机器人

农业机器人的出现为农业生产带来了重大的变革，在农业机械化生产中，智能管理技术发挥了关键作用，使农业机器人能够自主完成农作业任务，提高了生产效率和精度。智能管理技术通过配备传感器和摄像头，使农业机器人能够实时感知玉米植株的生长情况、土壤的养分含量和湿度等信息。在作业前，机器人会根据这些信息进行分析，结合基于农业专家知识的算法，自主决策作业的最佳时机、施肥量和施肥位置。在作业过程中，智能管理技术使农业机器人能够实时调整作业策略。农业机器人会通过传感器和摄像头不断获得作物生长情况的反馈，并根据得到的反馈信息进行实时优化。比如，如果发现某个区域的作物生长较好，农业机器人就会对应减少施肥量;如果发现某个区域的作物生长不良，农业机器人则会增加施肥量。这样，农业机器人能够根据实际情况进行精细化的施肥，提高了施肥效果和养分利用率。智能管理技术还能够使农业机器人规划最优路径进行施肥作业，通过基于地理信息系统的路径规划算法，农业机器人可以根据田地的具体情况，选择最短路径并避开重复作业，减少能源和时间的浪费。当遇到障碍物或不良地形时，农业机器人还能够自主调整路径，确保作业的顺利进行。智能管理技术在农业机械化生产中的应用使农业机器人能够自主决策、规划路径，提高了作业效率和精度。这些技术的应用，推动了农业生产的现代化和智能化，为提高农业生产效益和可持续发展做出了贡献。

2、智能化植保系统

智能化植保系统利用了无人机和传感器等先进技术，实现了农作物的自动检测和精准喷洒。传感器用于快速扫描和检测农田的情况，包括病虫害、杂草等。这些传感器可以实时监测农田的状态，快速发现可能的问题。基于传感器检测的结果，智能化植保系统可以根据具体情况实现精准喷洒农药或除草剂。这意味着化学药剂的使用可以大大减少，因为只有在需要的地方才会进行喷洒。这不仅减少了农药的使用量，也减少了对农田环境的负面影响。智能化植保系统还提供了更高效的施药效果，由于系统的精准性，农药可以更加准确地喷洒在植物或害虫所在的位置上，从而提高了施药的效果。除了提高生产效率和减少资源浪费，智能化植保系统还具有环保和节能的特点。由于精准喷洒的使用，化学药剂的浪费减少了，从而减少了对环境造成的污染。系统的自动化和智能化，减少了人工操作的需求，节省了劳动力和能源。智能化植保系统的应用案例为农业机械化生产带来了巨大的效益，通过利用无人机和传感器等技术，实现了农作物的自动检测和精准喷洒，该系统提高了农业生产效率，减少了资源浪费以及对环境造成的污染。

3、农业无人驾驶技术

通过激光雷达、摄像头等传感器，无人驾驶技术能够实现对周围环境的感知和路径规划。这些传感器能够实时检测周围的障碍物和地形信息，以保证农机在作业过程中能够避免碰撞和保持稳定的行驶。借助先进的路径规划算法，无人驾驶农机能够选择最佳的行进路径，不仅能够提高作业效率，还能够减少对土壤的压实和损伤。与传统的农业机械相比，无人驾驶农机具有更高的自动化程度。利用自动驾驶技术，农机能够自主完成整个作业过程，消除了对人工操作的需求。这不仅大大减轻了农民的工作负担，还能够提高作业的精确度和稳定性，避免了人为错误带来的损失。无人驾驶农机还能够实现智能管理和监控，利用物联网和云计算技术，农民可以远程监控农机的运行状态和作业进度，及时了解农机的工作情况。农民还可以根据实时数据对农机进行调度和优化，以最大化农机的利用效率。无人驾驶技术的应用为农业机械化生产带来了许多创新和便利，它通过提高作业效率和自动化程度，减少了人工操作的需求，同时还能够实现智能化的管理和监控。

综上所述，智能管理技术在农业机械化生产中的应用，为农业生产带来了巨大的改变和发展。通过引入智能化设备和系统，农业生产的效率得到了大幅提升，同时也降低了劳动力成本和资源浪费。智能管理技术在农业机械化生产中的应用有着广泛的前景和潜力，随着技术的不断进步和创新，相信智能化农业将会为农业生产带来更加可持续和高效的发展。

（作者单位：231400 安徽省桐城市农机服务中心）