李福周 張繼福

（山東省濰坊市臨朐縣五井鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 濰坊 262603）

農(nóng)機自動技術(shù)的有效利用，具體表現(xiàn)在農(nóng)機程序開發(fā)期間。此技術(shù)能夠有效融合氣壓科技、計算機算法、智能控制等先進技術(shù)，以此提升農(nóng)機運行的智能性，保證田間耕作有序性。農(nóng)機自動生產(chǎn)，可顯著降低農(nóng)民生產(chǎn)壓力，提升田間耕作的高效性，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有效進行。為此，研究農(nóng)機自動科技應用情況，暢想農(nóng)機未來應用，具有一定研究價值。

1.農(nóng)機自動技術(shù)的應用情況

1.1 智能顯示屏

將智控技術(shù)運用于農(nóng)業(yè)設(shè)備改造中，于農(nóng)機駕駛室位置裝設(shè)智能顯示屏，能夠幫助動態(tài)監(jiān)測農(nóng)作物的生長進度。此外，在智能顯示屏中，還可以添加作物檢測程序，排查環(huán)境因素對農(nóng)作物生長形成的負面作用。利用智能顯示屏，反饋各類農(nóng)務(wù)信息，保證農(nóng)業(yè)種植的可控性，提升各項農(nóng)務(wù)的調(diào)節(jié)智能性，有序推進各項農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。

1.2 視覺技術(shù)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)檢工作中，積極利用視覺技術(shù)，全面評價農(nóng)產(chǎn)品性能，合理征集農(nóng)產(chǎn)品的環(huán)境特點，以此逐步提升農(nóng)產(chǎn)品種植工藝的完善性。視覺技術(shù)廣泛用于西方國家，此技術(shù)推廣后，采蘑菇智能程序也被研發(fā)成功。在視覺技術(shù)的支持下，機器人可準確鎖定蘑菇方位，準確劃分蘑菇類型，增強采蘑菇農(nóng)務(wù)的高效性。

1.3 自動種植設(shè)備

農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)顯著提升了生產(chǎn)能力，智能控制程序的運用對種苗深度、種植密度、智能施肥等參數(shù)，給出了精準控制策略，以此成功替代初期機械生產(chǎn)體系。在原有的農(nóng)業(yè)種植工藝中，拖拉機設(shè)備獲得了有效應用，并且顯著優(yōu)化了生產(chǎn)質(zhì)量，減少了人為作業(yè)量。生產(chǎn)期間，需2至3名種植人員，較高的人工需求，限制了農(nóng)機發(fā)展。借助智能技術(shù)，有效解決人工勞動需求問題，提升智能體感、網(wǎng)絡(luò)科技的融合質(zhì)量，研發(fā)獲得自動種植設(shè)備，全程精準控制農(nóng)藝參數(shù)，無須人工操作，可減少人員勞動量，顯著增強種植能效。如表1所示，是農(nóng)機深松、一般農(nóng)耕方式的對比結(jié)果。

表1 農(nóng)機深松、一般農(nóng)耕方式的對比結(jié)果

由表1對比結(jié)果可知：農(nóng)機深松的耕作深度是旋耕農(nóng)藝的2倍、蓄水量是旋耕農(nóng)藝的4倍、含水量是旋耕農(nóng)藝的1.5倍、作物產(chǎn)量是旋耕農(nóng)藝的1.15倍，可見農(nóng)機深松的耕作深度參數(shù)較大，蓄水、含水能力較強，作物產(chǎn)量較高，證明農(nóng)機生產(chǎn)相比人工旋耕更具優(yōu)勢。

1.4 種苗檢測

農(nóng)業(yè)播種、收割等各項生產(chǎn)農(nóng)藝，均可以有效利用自動科技。種苗檢測技術(shù)的運用，能夠基于計算機程序，動態(tài)監(jiān)測種苗生長情況，增強種植管理的智能性。種苗檢測技術(shù)，可動態(tài)反饋苗木生產(chǎn)數(shù)據(jù)，智能劃分產(chǎn)品類型，給出種植決策，以此保障產(chǎn)品成活量，獲取較高的農(nóng)藝生產(chǎn)收益。聯(lián)合氣象系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可預測未來一段時間內(nèi)的苗木生長情況，便于人們給出干預措施，達到增產(chǎn)增收的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標。

1.5 自動收割

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中，自動收割工藝的應用范圍較廣。依據(jù)農(nóng)產(chǎn)品種類，可將智能收割工藝融合于收割管理平臺中。使用智能收割技術(shù)，有利于高效采摘農(nóng)產(chǎn)品，可減少人工采摘壓力，縮短收割用時，優(yōu)化勞動支出，獲取優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，切實回避農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題。

1.6 自動灌溉

自動灌溉科技，主要借助計算機程序而開展自動生產(chǎn)控制，有利于準確測定田間含水量。此種技術(shù)，可結(jié)合農(nóng)田墑情，自動生成添加含水量的分析數(shù)據(jù)，適合于農(nóng)田種植實況，可人為設(shè)計含水量的警告值，在含水量接近警告值時，系統(tǒng)自動觸發(fā)進行智能補水，保證土壤含水量的充足性。

1.7 車載監(jiān)控

車載監(jiān)控技術(shù)，能夠動態(tài)監(jiān)測農(nóng)機的運行狀態(tài)。如果農(nóng)機存在故障、設(shè)備異常等問題，會給出有效解決方案，以此有效排除農(nóng)機生產(chǎn)問題，增強農(nóng)機生產(chǎn)的安全性。農(nóng)機生產(chǎn)人員可以運用車載智能平臺，全面整合農(nóng)機生產(chǎn)資料，給出精細生產(chǎn)方案，顯著增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)效。車載技術(shù)應用期間，有效聯(lián)合定位技術(shù)，可實時獲取農(nóng)機定位信息。

2.對比自動灌溉、手動灌溉的農(nóng)務(wù)效果

2.1 水生產(chǎn)率的含義

關(guān)于水生產(chǎn)率的含義有多種解釋。灌溉領(lǐng)域中，用水效率具體表示作物灌溉水量的有效性，灌溉期間消耗的水量。水利用率，具體表示作物水量不充足時，較高的水利用率，生產(chǎn)作物會擁有較強的生產(chǎn)能力?？刹扇∽魑锼a(chǎn)率的調(diào)節(jié)方式，間接增強農(nóng)作物的耐旱能力。作物生產(chǎn)量，主要使用生物量總和、種子重量等參數(shù)進行表示。多數(shù)情況下，水生產(chǎn)率等于作物產(chǎn)量與灌溉量、蒸騰量的比值。結(jié)合水生產(chǎn)率的墑情含義，使用一種智能水位監(jiān)測程序，結(jié)合植物用水需求，智能灌溉。系統(tǒng)組成含有濕度感應設(shè)備、傳感設(shè)備的驅(qū)動程序、水位控制單元。

2.2 濕度傳感器

濕度傳感設(shè)備能夠依據(jù)相對濕度RH浮動情況，相應變動電容參數(shù)。濕度傳感設(shè)備可視為脈沖寬度，保證系統(tǒng)連接質(zhì)量。系統(tǒng)結(jié)合相對濕度的變動情況，有效調(diào)整輸出脈沖的寬度參數(shù)。針對已經(jīng)輸出的脈沖參數(shù)，可以給出濾波處理，獲取脈沖平均參數(shù)，有效調(diào)整脈沖寬度，使其轉(zhuǎn)變成直流電平。此時獲取的直流電平參數(shù)，可作為相對濕度RH的測定結(jié)果。此參數(shù)傳輸至“比較器”，結(jié)合植物水量需求，對比RH與前期設(shè)計的參數(shù)?！氨容^器”傳輸完成，相應啟動繼電器。運行的繼電器與電動輸水管線相連，保證植物獲取灌溉水。灌溉量參照預期水量標準。

2.3 測定植物生產(chǎn)狀態(tài)

以山東某農(nóng)區(qū)作物為例，在開展自動灌溉生產(chǎn)的過程中，可以利用相應技術(shù)，測定植物的生產(chǎn)狀態(tài)。以小麥作物為例，選擇硬粒小麥品種，于播種期間，將土壤肥料用量、沙子容量的比值設(shè)置為1比3，混合后裝進塑料瓶中。灌溉前期，采取花盆灌溉形式，持續(xù)灌溉14d。灌溉完畢，將植物劃分兩組，一組植物采取人工灌溉養(yǎng)護，二組植物采取自動灌溉技術(shù)。設(shè)定兩種田間含水等級：40%、80%。一組農(nóng)作物間隔2d稱量一次花盆質(zhì)量，添加適當水量，使灌溉達到預期水位，以此保證土壤含水量。二組作物，采取自動灌溉技術(shù)，智能補水。試驗時間結(jié)束，測量兩組作物高度、植物鮮重、植物干重，以此判斷兩種灌溉方式的光合作用效果。

2.4 植物高度對比

如表2所示，是自動灌溉、手動灌溉兩種方法的小麥作物墑情對比結(jié)果。

表2 自動灌溉、手動灌溉兩種方法的小麥作物高度對比

由表2對比發(fā)現(xiàn)：手動與智能兩種灌溉方式，整體作物高度差異不明顯。在40%含水量情況下，自動灌溉地上植物高度較高；80%含水量時，手動灌溉地上植物高度略高，但是不如80%含水量下兩種灌溉方法下的植物高度差異顯著。由此推斷：當田間含水量為40%時，自動灌溉方法能夠在減少用水的情況下使植物高度達到最高水平，而手動灌溉方法在耗費更多水資源的情況下也未能達到自動灌溉方法的水平。

2.5 植物鮮重對比

如表3所示，是自動、手動兩種灌溉方式的植物鮮重對比結(jié)果。

表3 自動灌溉、手動灌溉兩種方式的小麥作物鮮重對比

由表3可知：在40%含水量情況下，自動灌溉地上作物鮮重略高；80%含水量時，兩種灌溉方法的植物鮮重并無較大差異。由此推斷：當田間含水量為40%時，智能灌溉技術(shù)可動態(tài)監(jiān)測土壤狀態(tài)，比如溫度、含水量等情況，智能灌溉，具有較強的節(jié)水功能，可顯著提升灌溉效率。

2.6 對比植物干重

從植物地上、根系、整體質(zhì)量出發(fā)，逐一測量植物干重，分析植物的生長情況。40%含水與80%含水量相比，人工灌溉方式的地上作物高度較小。兩種含水量條件下，自動灌溉養(yǎng)護的作物，地上高度并無較大差異。由此說明：自動灌溉可有效補充水分，保持作物的生長能力，整體植物干重值較高，相比手動灌溉具有一定灌溉優(yōu)勢。

2.7 光合作用分析

光合作用具體表示植物轉(zhuǎn)化成生物量的過程，轉(zhuǎn)化的生物量是判定作物經(jīng)濟的關(guān)鍵因素。光合作用分析期間，需要以40%含水量作為灌溉條件，手動灌溉形成的綠植光合作用持續(xù)時間較短，在1000umol·m2·s-1時間點，開始減慢光合作用。此時自動灌溉的作物，光合作用較為穩(wěn)定，1500umol·m2·s-1時應保持光合作用。80%含水量的條件下，手動灌溉會抑制光合作用，引起光合作用減退、光合速度變緩，甚至出現(xiàn)停止光合作用的情況。植物生長對水形成了較高需求，如果灌溉量減少，會相應降低光合作用速度，從而降低作物生長能力，減少作物產(chǎn)量。如果依據(jù)作物需求，田間含水量控制視角，合理添加濕度傳感器，可有效提升節(jié)水量，增加作物光合作用。

3.智慧農(nóng)機應用的未來發(fā)展

3.1 墑情智能分析

未來，結(jié)合農(nóng)機應用情況，應提高田間墑情分析的智慧性。對此，可以建立精準分區(qū)、智能灌溉的數(shù)據(jù)模型，給出更精確的補水方案?？墒褂肧PAC平臺，深入探究水分傳輸思想。參照作物根系的實際特點，準確獲取土壤墑情，給出明確澆灌方案，提升灌溉精準性。結(jié)合各類作物的生長條件，整合各類含水量的種植結(jié)果，逐步獲取最佳的灌溉決策，以此順應作物生長需求。自動灌溉科技的運用，依賴于全面的土壤墑情分析。研發(fā)人員可結(jié)合土壤墑情，設(shè)定精準調(diào)控項目，從土壤成分、酸堿值、含水量等方面，逐一建立墑情管理指標，以此保證灌溉決策的精確性，切實構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，獲取優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)作物，積極防控水肥流失問題。

3.2 收菜機器人

積極研發(fā)多種智慧機器人，從行走路線、設(shè)備定位、動作調(diào)節(jié)、作物抓取、作物切割等視角，進行收菜機器人研發(fā)?，F(xiàn)有的智能技術(shù)，能夠持續(xù)進行作物收割。未來智慧型收菜機器人，應智能分析作物的成熟度，智能收割農(nóng)作物，防止未成熟作物提早收割問題，增強收菜智慧性。此技術(shù)研發(fā)時，可增加作物成熟度分析程序，對作物外觀大小、外表色彩進行智能判斷，以此構(gòu)建智慧型收菜程序，促進智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。

3.3 國企研發(fā)和私企研發(fā)同步進行

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中農(nóng)業(yè)機械自動化設(shè)備研發(fā)必須投入大量的時間、精力、資金，這樣才能完成對各種不同類型農(nóng)業(yè)設(shè)備的設(shè)計、實驗、生產(chǎn)和銷售等工作，實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)測自動化、農(nóng)業(yè)灌溉自動化、農(nóng)產(chǎn)品裝檢機械化、農(nóng)業(yè)管理精準化目標。私企受限于資金和研發(fā)回報率等因素，因此研發(fā)力度有限，相對而言，國企可以投入更多時間、精力、資金對生產(chǎn)監(jiān)測、農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)產(chǎn)品裝檢、農(nóng)業(yè)管理等類型的農(nóng)業(yè)機械自動化設(shè)備的研發(fā)。因此未來農(nóng)業(yè)機械自動化設(shè)備研發(fā)必將由國企主導研發(fā)工作，國企和私企共同合作，相互依存相互發(fā)展。

3.4 實現(xiàn)圖像感知技術(shù)應用

在計算機技術(shù)快速發(fā)展驅(qū)動下，驅(qū)動圖像感知技術(shù)逐步成熟，將圖像感知技術(shù)應用在農(nóng)業(yè)機械自動化領(lǐng)域中，可強化機械設(shè)備使用功能，能夠推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。在圖像識別功能作用下，種植戶能夠動態(tài)監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，科學控制農(nóng)作物灌溉量和施肥量。農(nóng)業(yè)灌溉期間，依托傳感器和電子計算機技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)作物自動灌溉，并根據(jù)溫度/濕度傳感器反饋的信息，掌握農(nóng)作物當前生長態(tài)勢及水分需求，合理調(diào)整土壤溫度和濕度，為農(nóng)作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。在節(jié)水灌溉技術(shù)應用下，有效優(yōu)化水資源配置體系，切實提高水資源的農(nóng)務(wù)利用率，解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉水量大、水資源浪費問題。圖像感知技術(shù)支持下，加強對農(nóng)作物病蟲害的防控，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長的精細化管理，降低人工管理難度，保證農(nóng)作物的生長品質(zhì)，助推現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

未來智慧農(nóng)業(yè)體系構(gòu)建時，需增強圖像感知技術(shù)應用的智慧性，從節(jié)水、施肥、防病害等視角，逐一針對農(nóng)作物生長環(huán)境進行分析，給出未來3天至5天內(nèi)可能發(fā)生的作物危害，便于作物管理員及時作出防范處理，消除環(huán)境因素帶來的不利因素。比如，智能墑情分析系統(tǒng)聯(lián)合氣象觀測平臺，分析未來幾日內(nèi)的天氣狀況，結(jié)合作物生產(chǎn)情況，給出田間管理決策，以此增強墑情分析的預測能力。

4.結(jié)論

綜上所述，農(nóng)機自動科技的合理開發(fā)、規(guī)范應用，是國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要選擇。智能生產(chǎn)視域下，自動灌溉、智能收割等應用，逐漸增加了農(nóng)機技術(shù)的應用范圍，使其全面融合農(nóng)務(wù)生產(chǎn)，成為農(nóng)務(wù)生產(chǎn)的主要動力，力爭獲取優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能性。在未來，將會智慧分析墑情，給出農(nóng)業(yè)決策，構(gòu)建自動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，以此建立智慧農(nóng)業(yè)，切實推動農(nóng)業(yè)發(fā)展。