田瑋琨

西南民族大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610225

農(nóng)業(yè)一直以來是我國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著我國人口基數(shù)的不斷增加以及耕地資源的不斷減少，在很大程度上阻礙了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，針對這種現(xiàn)象我國政府部門出臺了一些列措施旨在實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，提高農(nóng)業(yè)創(chuàng)收[1]。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程提供了基礎(chǔ)，為加強我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步提供了更加便利的條件，尤其在農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化方面更是對農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻，成為實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的巨大推力[2,3]。在這一歷史背景下，如何有效的將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械上，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的升級換代成為當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的關(guān)注重點，鑒于此本文在數(shù)字化技術(shù)背景下研究我國農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展，這將對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著一定的促進作用[4]。

1 數(shù)字化技術(shù)的概念

數(shù)字化技術(shù)從研究內(nèi)容上來看主要包括對信息的采集、處理、存儲、傳遞等，在具體使用過程中主要借助計算機，通過各種軟硬件以及應(yīng)用程序等來實現(xiàn)。隨著我國計算機的不斷普及，以計算機為代表的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用范圍正不斷的擴大，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上改變了人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生活方式，尤其是在農(nóng)業(yè)機械上更是極大改變傳統(tǒng)的農(nóng)耕方式，對促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化作出了重要貢獻。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)在近十年里我國數(shù)字化式的農(nóng)業(yè)機械數(shù)量發(fā)生了巨大的變化，如圖1所示為我國2008～2017年國內(nèi)數(shù)字化農(nóng)機的數(shù)量變化圖。從圖中可以看出我國的數(shù)字化農(nóng)機數(shù)量每年呈現(xiàn)上升趨勢，從2008年500萬上升到2017年的將近4000萬，由此也可以看出我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)已基本實現(xiàn)了現(xiàn)代化[5,6]。

圖1 2008～2017年我國數(shù)字化農(nóng)機數(shù)量Fig.1Amount of digital agricultural machinery in China from 2008 to 2017 a

2 數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)機應(yīng)用中存在的問題

數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械方面的使用已經(jīng)成為必然的趨勢，但是因為受到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的影響使得數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的普及尚存在一定的不足，其中主要表現(xiàn)在：（1）對數(shù)字化技術(shù)的重視程度不足；（2）數(shù)字化技術(shù)投入力度不足；（3）技術(shù)研究與實際使用相脫節(jié)。

2.1 重視程度低

隨著科技的不斷發(fā)展，很多人逐漸認識到數(shù)字化技術(shù)對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要作用，但是當前數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用重點還是在農(nóng)業(yè)網(wǎng)站構(gòu)建、氣象預(yù)測等方面，而對于數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用顯然并不重視，對于這方面的研究也并不深入，使得數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械方面的應(yīng)用很難發(fā)揮應(yīng)有的作用。與國外農(nóng)業(yè)機械發(fā)展水平相比，我國農(nóng)機數(shù)字化程度顯然有著巨大的差距，而這也成為當前我國農(nóng)業(yè)亟待解決的問題。

2.2 投入力度不足

數(shù)字化技術(shù)從本質(zhì)上來看屬于高新技術(shù)的范疇，通常在數(shù)字化技術(shù)研發(fā)和使用上都需要投入大量的資金，購買大量的實驗設(shè)備來進行保障，同時配備大量專業(yè)的人員。但是就當前我國在農(nóng)業(yè)機械數(shù)字化方面的投入力度上來看顯然還存在著很大的不足，而這也在很大程度上限制了我國農(nóng)業(yè)機械向數(shù)字化方向發(fā)展的腳步。

2.3 技術(shù)研究與實際應(yīng)用脫節(jié)

就當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平來看與國外發(fā)達國家還存在著很大的差距，尤其是在農(nóng)業(yè)信息化水平、數(shù)字技術(shù)更新層面上以及農(nóng)業(yè)機械實用性上。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)無法適應(yīng)快速發(fā)展的科技，當前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化程度低，從某種意義上來說就是技術(shù)研究與實際應(yīng)用相脫節(jié)的具體表現(xiàn)。例如當前很多數(shù)字化機械只適用于地勢平坦的區(qū)域適用，而針對丘陵、山地等地勢較為復(fù)雜的區(qū)域的農(nóng)業(yè)機械研究較少，無法實現(xiàn)大范圍的農(nóng)業(yè)作業(yè)。

3 數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)機方面的具體應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)機方面的使用需要大量不同類型的傳感器，一方面各種數(shù)據(jù)的采集不斷建立不同部件之間的良好通信，根據(jù)實際需求滿足在不同工作環(huán)境下的結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。除此之外，很多機械在實際的構(gòu)造中需要配備各種電子、機械、管理等方面的技術(shù)支撐，具體來說主要有以下四點：

3.1 農(nóng)機電子裝備技術(shù)

就國外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況來看，電子裝備技術(shù)已經(jīng)在各類型的機械中得以使用，例如在機械內(nèi)部安裝電子監(jiān)控系統(tǒng)，實時觀察和了解機械的實際運行情況。目前，典型的農(nóng)業(yè)機械拖拉機已經(jīng)逐步實現(xiàn)了數(shù)字化技術(shù)，其不斷向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，對于一些大型農(nóng)業(yè)拖拉機來說其內(nèi)部系統(tǒng)增加了電子控制單元，從本質(zhì)上來看已經(jīng)形成了一個簡單的計算機控制終端，另外還具備了獨立的信息處理與標準設(shè)計的結(jié)構(gòu)，加大的方便了與外界進行網(wǎng)絡(luò)通信。

圖2 農(nóng)機-拖拉機總線系統(tǒng)框圖Fig.2 Framework of agricultural machine-tractor bus system

3.2 農(nóng)機總線通信技術(shù)

隨著以拖拉機為代表的數(shù)字化電子控制單元的實現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需制定相關(guān)的通用化標準。一般情況下，可以在農(nóng)業(yè)機械駕駛室根據(jù)實際情況安裝各類智能顯示器，智能終端通過各種不同類型的光纖實現(xiàn)機械部位與終端之間的數(shù)據(jù)通信。目前在農(nóng)機通信上使用最為普遍的是CAN總線技術(shù)，在通信方式上因為數(shù)據(jù)傳輸距離較近采用的是串行連接方式。電子控制單元與機械部件之間的通信接口均設(shè)計為總線掛接的標準接口，這樣可以保持每個電子控制單元與中央控制器之間的良好連接，實現(xiàn)部件之間的信息交換，同時能夠及時準確的接受并執(zhí)行控制命令。

為了盡可能的保證農(nóng)業(yè)機械電子系統(tǒng)的可靠性與兼容性，需要設(shè)計具有通用性質(zhì)大的通信標準，這樣可以更為方便的實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的普及與推廣，甚至為實現(xiàn)全球采購提供基礎(chǔ)，另外這種方式也極大的方便不同農(nóng)業(yè)機械之間的配套連接與使用?？偟膩碚f，通用標準的建立對于農(nóng)業(yè)機械的制造商有著極大的好處，一方面生產(chǎn)商在設(shè)計產(chǎn)品時不需要全面了解社會上所有的產(chǎn)品并設(shè)計不同的配套接口，另一方面通用標準的建立在一定程度上增加產(chǎn)品的銷售渠道。從20世紀末開始國際標準組織就開始著手國際標準的制定，如圖2所示為拖拉機的總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

3.3 機群調(diào)度與管理決策支持技術(shù)

西方國家一些大型的農(nóng)場已經(jīng)實現(xiàn)了計算機與農(nóng)業(yè)機械的無線連接，在辦公室可以利用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)間的實時交換與管理。農(nóng)場管理者可以通過計算機管理系統(tǒng)實時對機械的田間作業(yè)監(jiān)控和管理，另外還可以進行參數(shù)的設(shè)置，實現(xiàn)對機械作業(yè)的遠程控制，并直接將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫當中，極大的提高了數(shù)據(jù)采集、分析的效率。生產(chǎn)者通過數(shù)據(jù)庫獲取機械作業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，再借助計算機進行數(shù)據(jù)分析和處理從而進行科學(xué)的決策與管理，根據(jù)農(nóng)場的實際情況制定相應(yīng)的生產(chǎn)方案，最后再通過無線通信技術(shù)將所需的指令傳遞給農(nóng)業(yè)機械。除此之外，當機械發(fā)生故障時還可以借助數(shù)據(jù)庫當中的數(shù)據(jù)利用計算機進行故障診斷，及時發(fā)現(xiàn)機械故障原因，大大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

4 加強數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)機中的應(yīng)用對策

農(nóng)業(yè)機械的數(shù)字化是當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展大勢所趨，但是數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用存在著一定的不足，因此針對具體的問題就加強數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)機上的應(yīng)用提出了具體的對策。

4.1 提高農(nóng)民機械使用能力

當代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者是我國農(nóng)業(yè)的踐行者，在新時期只有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者不斷提高自身水平才能夠從根本上增加對數(shù)字化農(nóng)業(yè)機械的認知和操作，才能使自身適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項需求。因此，政府相關(guān)部門應(yīng)當以地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況以及農(nóng)民掌握知識的現(xiàn)狀，開展具有針對性的培訓(xùn)，不斷加強農(nóng)業(yè)機械的后續(xù)維修等服務(wù)。在培訓(xùn)方面一要不斷加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者信息化意識，降低農(nóng)業(yè)機械準入門檻，二要通過各類培訓(xùn)不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對農(nóng)業(yè)機械的使用能力，最大程度上避免農(nóng)民所擔心的機械故障，全方位的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的綜合素質(zhì)。

4.2 加大農(nóng)機數(shù)字化投資力度

目前，數(shù)字化技術(shù)雖然在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面取得了一定的成果，但是與發(fā)達國家相比我國數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械方面的應(yīng)用顯然還存在著很大的差距。針對這種現(xiàn)象，政府相關(guān)部門應(yīng)當加大對高等院校與科研院所的投資力度，不斷深化數(shù)字化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，大力倡導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者學(xué)習(xí)數(shù)字化技術(shù)，最大程度上促進農(nóng)機數(shù)字化水平。

4.3 加強農(nóng)機與“三農(nóng)”問題的有效銜接

農(nóng)業(yè)機械的研究與使用，應(yīng)當以我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況為基礎(chǔ)，重點考慮當前我國“三農(nóng)”問題的實際情況，找到立足點不斷提高農(nóng)業(yè)機械的開發(fā)、銷售與使用，加強產(chǎn)品銷售各個環(huán)節(jié)的信息化質(zhì)量。加強對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對數(shù)字化技術(shù)的培訓(xùn)，使所研發(fā)出的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品能夠更好的貼近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)農(nóng)村生產(chǎn)的實際情況，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科研成果的推廣與使用。

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械方面的不斷普及，對于解放農(nóng)村勞動力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化將有著至關(guān)重要的作用。但是隨著數(shù)字化技術(shù)的普及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的要求也不斷增加，這就需要相關(guān)部門不斷加強對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進行數(shù)字化技術(shù)的培訓(xùn)，以適應(yīng)當前飛速發(fā)展的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速、健康發(fā)展。