歐陽俊

（長江大學文理學院，湖北 荊州 434020）

計算機、人工智能、云計算以及大數據等現代化技術的出現，加快了我國傳統農業(yè)向新型農業(yè)轉型升級的步伐，農業(yè)與計算機科學的有機結合，達到了一加一大于二的效果，農業(yè)生產正在朝著自動化、信息化以及智能化的方向發(fā)展。實踐證明，計算機智能化技術與農業(yè)生產的結合，不僅提高了作業(yè)生產效率，而且降低了不必要的人力浪費，推動了規(guī)模化作業(yè)的發(fā)展[1]。

1 技術應用

農業(yè)機械的智能化應用，其作用主要體現在作業(yè)功能更加全面，比人為操作更加可靠和安全。其全面性主要體現在，它不僅僅能用于最主要的生產活動，還可以智能監(jiān)控當前作業(yè)生產環(huán)境，記錄數據并監(jiān)控生產過程是否存在缺陷，而且可以進行聯網故障診斷，反應速度大大提高。專業(yè)人士可以通過機器傳回的數據，進行一系列判斷，如根據環(huán)境參數的變化調整生產決策，根據市場需求的實時變化，確定如何從生產方面做出應對，為決策者提供重要參考，使決策更加科學，更有針對性[2]。

1.1 自動監(jiān)控及控制

農業(yè)機械的自動化，通過機械與計算機技術的智能結合，實現了能源動力代替?zhèn)鹘y人力的跨越，如今該項技術已經日漸成熟，得到了廣泛應用，發(fā)展勢頭迅猛。例如，農業(yè)機械設備上安裝的智能控制設備、電子監(jiān)控設備，設備駕駛艙中設置實時情況顯示屏。具體操作流程是技術人員根據機器記錄的產量情況和環(huán)境參數，經過具體計算，預測下一季度的產量，并通過對市場進行分析，確定產量是否合理，從而調整生產強度。

目前，該技術主要應用于配備傳感器的收割機等機械?，F代農業(yè)的生產規(guī)模使得人工收割的技術早已不適用于當下的生產環(huán)境?，F代智能谷物收割機一般具有割取高度自動變化，脫粒喂入量自動控制，收割自動仿形以及谷物損失率自動檢測等功能，并能夠做到自我故障檢測，綜合智能計算產量、產率、收割面積等。其精確度能達到精細農作的要求，如圖1所示。有的農機具還配有更先進的傳感器，設置有衛(wèi)星定位系統接收機，通過數據快速傳輸，技術員能快速收到反饋的數據報告、分布圖等。

圖1 智能收割機傳感器裝配

1.2 新能源技術使用

我國人口眾多，是能源消耗大國，因此新能源技術也需不斷推陳出新。農業(yè)機械與新能源智能化的結合，就是在進行農業(yè)機械具體操作時，應用新能源代替?zhèn)鹘y模式提供動力，其工作環(huán)境暴露在陽光下的性質，為新能源的轉型提供了一定的先天性優(yōu)勢，太陽能、風能、水能等是被利用到的幾種主流能源[3]。

在智能化農業(yè)機械的設計上，要擺脫傳統的思維，不能僅僅限制于作業(yè)一個目標。新型的機械設計包括了害蟲消殺、農田灌溉、播種種植、收割以及牲口養(yǎng)殖等多個方面。例如，在新能源技術以及智能化計算機的控制下，設計智能光電溫室大棚，許多擁有先進技術的國家，已經做到利用該技術控制農作物的生產環(huán)境，如溫度、光照強度等；利用太陽能智能采集以及計算機技術，生產誘蟲燈，從而減少農藥使用量，有效防止害蟲危害；利用水能設計智能灌溉系統，結合風力發(fā)電，進行精細灌溉，智能嚴格地控制不同農作物的灌溉量。

在進行大面積的農田種植時，進行農作物的養(yǎng)護是十分復雜的操作，使用智能化的大型灌溉設備比漫灌節(jié)約更多的水資源。系統會根據具體情況和數據智能調整灌溉機器的作業(yè)進行速度、噴水量、壓力等運行參數。在使用智能化機械之后，根據環(huán)境改變進行參數改變，不需要人工控制就能實現。更先進的機械能夠根據土壤性質和生長期等數據的不同更改程序，該技術已經在國外一些發(fā)達地區(qū)得到應用。農藥噴灑系統、施肥機也是一樣的運作原理。

1.3 機器視覺與自動駕駛

施肥機、收割機等智能機械都離不開自動駕駛的設置，因此，更精準的自動駕駛技術也成了近年來的研究熱點。精準的自動駕駛過程離不開定位技術、智能路徑規(guī)劃以及跟蹤控制[4]。

定位技術目前已經較為完善，可以通過智能連接與所應用的領域直接結合。自動駕駛的重要前提就是準確得到所處位置的反饋，這對后續(xù)的規(guī)劃控制都有著巨大的影響。全球導航衛(wèi)星系統（GNSS）可以精準反饋農機所處位置的具體坐標、行駛速度以及時間，是目前在農機作業(yè)領域中應用最普遍的方法。該方式雖然能夠獲得機械的絕對位置信息，但是也可能會由于環(huán)境的影響導致出錯。因此，該運行機制不僅要依靠導航系統，還應該與機器視覺以及IMU等其他導航方式進行結合，形成多種傳感器的協同合作，有效提升決策準確性以及行走路徑可靠度。機械自查錯系統可以幫助導航系統進行糾錯，提高精度?；谧詣玉{駛的拖拉機操作過程如圖2所示，便于讀者更直觀地理解操作過程。

圖2 基于自動駕駛的拖拉機操作過程

此外，與智能駕駛相結合的還有環(huán)境感知技術，它是智能駕駛所需要的核心技術之一，其作用在于可以模擬駕駛員的存在，感知路況和周遭環(huán)境，不僅僅是對路徑的選擇，還包括周圍的車輛信息，用于決策和組合。另外，在駕駛過程中，有可能會遇到樹木、電線等類似的障礙物，機器視覺和環(huán)境感知技術都可以用于及時檢測并規(guī)避障礙物，及時防止危險的發(fā)生。該技術雖然逐漸成熟，但是還有許多精確度上的問題還未解決，我國的農業(yè)專家們正努力地進行研究和創(chuàng)新。國外已經有學者在該方面展開研究，對視覺上獲得的數據與決策之間的關系進行了研究，主要應用的有Hough變換法、最小二乘法等。該過程中應用的相關設備有雷達、智能相機、超聲等。

1.4 CAD的應用

CAD技術便于三維智能設計及編輯。該技術在農業(yè)機械使用上的作用是，通過軟件相關的變換，改變機器參數，對機器的裝備進行優(yōu)化，明確裝備過程順序以及具體裝備位置。對機器的結構可進行預先設計，達到改善外觀的目的，提高機器性能。傳統的農機設計沒有結合智能數字設計，也沒與計算機技術相結合，設計生產是一體的，難以改變。農機設計與計算機相結合之后，設計容易修改，更加便于設計師向顧客傳達設計理念，提高生產機器的質量。

具體到例如設計農機底盤，可以利用CAD軟件的相關技術，進行實時的基礎功能設計和變形，根據客戶的要求，進行圖紙修改，根據零件所處的位置，出具絕對坐標和位置信息，使裝配更加準確。通過該方法進行調整過的農業(yè)機械，更加符合客戶的實際使用需求，更加穩(wěn)定，便于操作。

1.5 農業(yè)機器人興起

歐美等發(fā)達國家為農業(yè)機械配備傳感器、熱成像儀等先進裝備制造農業(yè)機器人，代替人類進行農田實地觀察和數據記錄，并將數據上傳到互聯網，專業(yè)技術人員通過建模，計算產量等數據并進行生產計劃的調整。目前應用的該類型機器人，具備信息通信、圖像識別、智能分析建模、自動控制自動查錯等功能，先進的還帶有除草施肥等多種功能。機器人的興起，使得智能化技術能更好地服務于農業(yè)生產，大大提高了生產效率[5]。

2 未來展望

現代農業(yè)的發(fā)展離不開智能化技術。作為農業(yè)大國，農業(yè)科技是我國農業(yè)發(fā)展的首要推動力。國家和政府應當積極投入，強化對農民的現代化教育，加強對智能化農業(yè)的宣傳，使得農業(yè)智能化技術能夠普及，為農業(yè)智能化技術的應用、實驗、發(fā)展營造一個良好的環(huán)境，同時加大對農業(yè)相關技術人員的培養(yǎng)力度。將現代科技和先進的知識融入農業(yè)發(fā)展，是廣大農業(yè)科學家擔承的重大責任。

3 結語

綜上所述，中國的農業(yè)發(fā)展整體呈積極上升的趨勢，相關技術已經大規(guī)模投入到農業(yè)生產中。智能化與農業(yè)機械的結合目前在歐美等發(fā)達國家發(fā)展迅速，國內應用實踐起步相對較晚，隨著人工智能、物聯網等技術不斷涌現，我國的農業(yè)發(fā)展會步入一個全新的階段。