張闖闖 李楨楨 曹麗芳

1、南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學院 2、黃河水利職業(yè)技術學院

作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化是國家現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)[1]。推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是國家十三五規(guī)劃的重要內(nèi)容，這就離不開農(nóng)業(yè)機械化技術水平的提升。隨著科學技術水平的不斷提高，自動化、智能化、信息網(wǎng)絡這些新的技術被應用到了農(nóng)業(yè)機械上，改變了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。例如，2019年南陽市臥龍區(qū)、新野縣推廣了花生農(nóng)業(yè)機械化新技術，解決了花生播種、收獲的一些問題，提高了經(jīng)濟作物的機械化水平；在鄧州市開展的油菜生產(chǎn)收獲農(nóng)業(yè)機械試驗，為油菜的機械化生產(chǎn)提供了重要的數(shù)據(jù)理論支撐。

1 耕種、收獲機械

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用的農(nóng)機裝備主要有耕作機械、種植機械和收獲機械，相關方面的農(nóng)業(yè)機械技術水平反映了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況。

1.1 耕作機械

保護性耕作是耕作機械的典范，反映了機械耕作的重大變革。在以往的機械耕作過程中，沒有意識到農(nóng)業(yè)機械與環(huán)境資源保護之間的關系。機械化耕作提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，但也破壞土壤的微結(jié)構(gòu)，有些地區(qū)水土流失，嚴重損壞了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

保護性耕作的特點是對農(nóng)田少耕或者免耕，用農(nóng)作物的秸稈覆蓋地表，它是從過度耕作向環(huán)保可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。為了減少燃燒秸稈帶來的嚴重環(huán)境污染，在耕作時采用的秸稈還田技術可以增加土壤的肥力。采用保護性耕作能夠使土壤自然恢復，不需要重復耕作。

1.2 種植機械

種植的過程主要有開溝、排種、復土等工序。免耕播種機作為種植機械的典型代表，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了大力推廣，它不需要對土壤進行旋耕就可以直接進行播種，減少了農(nóng)田的耕作費用。目前，免耕、變量播種、施肥可以集于一體，在一次作業(yè)中完成。

在播種方面，精密播種機是未來發(fā)展的一個重要方向。精密播種機能夠減少種子浪費，節(jié)約工時。目前，種植機械多采用機械結(jié)構(gòu)進行工作，少量裝有電機進行控制。

1.3 收獲機械

收獲機械中常見的是聯(lián)合收割機。小麥機械收獲的問題已經(jīng)基本解決，水稻收獲機仍有巨大的潛力，玉米收獲機的研制已經(jīng)取得一定的成果，油菜、土豆等經(jīng)濟作物的機械化收獲正在迅猛發(fā)展，相關的農(nóng)機產(chǎn)品處于試驗和改進階段。對市場上的聯(lián)合收割機產(chǎn)品進行分析，聯(lián)合收割機技術仍有待進一步的提升。

20世紀，耕種、收獲農(nóng)業(yè)機械雖然在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用，也得到了一定程度的發(fā)展，但是設備相對較為落后；農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品消耗了大量的能源，利用率不高；農(nóng)業(yè)機械上的電控成分占比不高，許多機具缺少傳感裝置，作業(yè)的精度不高。近些年來，隨著傳感技術、微機技術、生物技術、大數(shù)據(jù)平臺的建立，農(nóng)業(yè)機械已經(jīng)與多種新技術融合，農(nóng)業(yè)機械也更加智能化、精細化，這都顯著改變了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式，使農(nóng)業(yè)資源的使用更加科學合理。

2 農(nóng)業(yè)機械的新技術

當前，農(nóng)業(yè)機械使用的新技術主要有自動化控制技術、精準農(nóng)業(yè)技術、計算機視覺技術以及農(nóng)業(yè)機器人技術等。這些新技術的應用，降低了勞動者的工作強度，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，對國家農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化具有重要的作用。

2.1 自動化控制技術

自動化控制技術能夠使農(nóng)業(yè)機械按照預先設計的軌跡自動作業(yè)，顯著提高機械的可靠性，降低工人的勞動強度。自動控制半喂入聯(lián)合收割機是農(nóng)業(yè)機械自動化作業(yè)的典型，它可以顯示作業(yè)機械運行參數(shù)、收割狀態(tài)以及行進的速度，能夠自動調(diào)節(jié)作物喂入深度。

近些年來，我國農(nóng)業(yè)機械裝備的自動化控制技術獲得了飛速發(fā)展。“叔敖”牌秸稈打捆機是一種國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械裝備，能夠自動裝載小麥的秸稈，機械作業(yè)可靠性高，避免了人工撿拾捆扎草捆，減輕了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。

以往的農(nóng)業(yè)機械裝備自動化大多是單一的輸入和輸出方式。但是，隨著微機控制系統(tǒng)和傳感器的研發(fā)，多輸入多輸出的農(nóng)業(yè)機械裝備已經(jīng)制造出來，自動化水平得到了提高。但是，自動化控制技術不能片面追求精度和尖端科技，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化模式要適合我國各地區(qū)的情況。

2.2 精準農(nóng)業(yè)技術

通過信息與網(wǎng)絡技術，可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的影響因素進行預測，從而做出有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的行為，促進信息農(nóng)業(yè)的發(fā)展。信息網(wǎng)絡在農(nóng)業(yè)機械上應用的典范是精準農(nóng)業(yè)技術，它根據(jù)水肥、農(nóng)作物生長狀況、病蟲害等信息，結(jié)合定位系統(tǒng)進行田間機械作業(yè)。國外已經(jīng)研發(fā)了施肥、播種、病蟲害防治等精準農(nóng)業(yè)裝備，降低了農(nóng)業(yè)的環(huán)境污染，提高了作物產(chǎn)量。

我國在精準農(nóng)業(yè)方面快速發(fā)展。浙江省建立了全程機械化精準作業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺，能夠進行施肥、播種、灌溉等數(shù)據(jù)采集，利用集成攝像頭、北斗衛(wèi)星定位技術和GIS技術對作業(yè)機械實時監(jiān)控，顯著提高了作業(yè)質(zhì)量。

國務院推進的智慧農(nóng)業(yè)政策要求深入推進農(nóng)業(yè)機械化的信息融合，推進農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)升級。一些地區(qū)的聯(lián)合收割機和拖拉機安裝了北斗終端，使田間工作更精確；黑龍江省利用遙感技術助力精準農(nóng)業(yè)，最終目標是實現(xiàn)智能化的管理和精準化的種植。

2.3 計算機視覺技術

該技術能夠自動獲取并處理信息，在統(tǒng)計分析和加工控制方面有很大的優(yōu)勢。它通過計算機獲取目標的圖像并自動分析圖像，從而獲得目標的相關數(shù)據(jù)，因而在科研、生產(chǎn)等很多領域獲得了廣泛應用。

利用此項技術，可以獲得農(nóng)作物的圖像數(shù)據(jù)，進行農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測或者獲得植物的生長參數(shù)。對于果實品質(zhì)的分級，國內(nèi)學者做了許多研究。例如，張書慧、陳曉光、張曉梅等人設計了針對桃、蘋果的等級圖像系統(tǒng)，優(yōu)等果準確率可以達到96%[2]；馮斌基于蘋果表面顏色分布的維度，對蘋果進行了自動分級[3]。

盡管計算機視覺技術在植物的病蟲害監(jiān)測、生長參數(shù)的測量和雜草的識別等方面得到了廣泛的應用，但是由于植物品種多樣性、生長環(huán)境復雜性，該項技術在農(nóng)業(yè)機械裝備的應用上還不太成熟，仍需要進一步提升。

2.4 農(nóng)業(yè)機器人技術

該項技術集合自動控制技術、信息與網(wǎng)絡技術、計算機視覺技術等多種前沿技術于一身，可以提高生產(chǎn)力，改變生產(chǎn)模式，在多樣化、精準化方面具有極大的優(yōu)越性。在國外，日本相繼研發(fā)了蔬菜、水果采摘機器人、噴藥機器人、施肥機器人等，改善了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，提高了勞動的生產(chǎn)率。

我國的農(nóng)業(yè)機器人發(fā)展勢頭強勁，許多企業(yè)和科研單位相繼推出多款性能卓越的農(nóng)業(yè)機器人。例如，新大陸時代科技有限公司研發(fā)的5G農(nóng)業(yè)機器人，從研發(fā)階段進入了實際應用階段，能夠在蔬果大棚開展全天候生產(chǎn)巡檢；東北林業(yè)大學研制的林木球果采摘機器人，提高了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，改善了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境。

農(nóng)業(yè)機器人技術水平反映了一個國家農(nóng)業(yè)機械裝備的科技水平。但是由于農(nóng)業(yè)機器人的研發(fā)費用較高，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中尚未得到普遍推廣。目前，我國的農(nóng)業(yè)機器人仍有不足之處，還需要進一步完善提升。科研人員需要對當前已有的農(nóng)業(yè)機器人進行改進，研發(fā)設計適合我國國情的農(nóng)業(yè)機器人，從而提高農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的水平，推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向更好更高的水平上發(fā)展。

3 總結(jié)

隨著科技水平的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械裝備正向智能化、精準化、網(wǎng)絡信息化方向發(fā)展。自動化控制技術、精準農(nóng)業(yè)技術、計算機視覺技術以及農(nóng)業(yè)機器人技術等的應用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的健康、可持續(xù)發(fā)展提供了更加優(yōu)良的農(nóng)業(yè)機械裝備，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量。目前，農(nóng)業(yè)機械技術水平仍需大力提升，研發(fā)設計的產(chǎn)品要符合我國國情，從而確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康穩(wěn)步發(fā)展。