程登武

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730021）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)建設(shè)與發(fā)展中，機(jī)械化發(fā)展程度在不斷提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率也在進(jìn)一步提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在2020年農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力為10.3億千瓦，2021年農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力增量在0.4億千瓦以上。在智能化技術(shù)全面提升的總體框架中，應(yīng)用智能化技術(shù)是我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一條重要路徑?，F(xiàn)階段，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)?；囊笠苍谥鸩教嵘齕1]。要注重發(fā)揮現(xiàn)代化、智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用價(jià)值，以此來(lái)推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系的整體智能化發(fā)展步伐。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展目標(biāo)明確，智能化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值凸顯

隨著《“十四五”全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展規(guī)劃》和《2021—2023年農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)》的頒布，我國(guó)智能化技術(shù)得到了快速發(fā)展。隨著現(xiàn)代智能化技術(shù)體系的不斷發(fā)展完善，社會(huì)各產(chǎn)業(yè)體系智能化水平也在不斷提升，在建設(shè)智慧型社會(huì)之時(shí)，也為智能農(nóng)業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中占據(jù)重要位置，全面推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)智慧化建設(shè)對(duì)加速社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義，是構(gòu)建智慧化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體系的有效基礎(chǔ)[2]。在智慧化農(nóng)業(yè)發(fā)展中，應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)是必然發(fā)展過(guò)程，對(duì)加速農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)生產(chǎn)價(jià)值較高。農(nóng)業(yè)發(fā)展中的機(jī)械化能替代人力勞動(dòng)，逐步成為農(nóng)業(yè)的主要生產(chǎn)方式。應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)，有助于全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)展，推動(dòng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響要素是產(chǎn)量。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人力操作以及農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用作業(yè)會(huì)受到個(gè)人專(zhuān)業(yè)要素影響，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量受到影響。當(dāng)前規(guī)范化應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)，有助于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)高效進(jìn)行，便于管理人員對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管；有助于降低農(nóng)業(yè)機(jī)械故障發(fā)生的概率，合理控制農(nóng)業(yè)機(jī)械維修成本，全面提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[3]。

應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)，有助于解放勞動(dòng)力。過(guò)去傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中會(huì)涉及諸多人力資源成本投入，限制了人力資源的流動(dòng)。應(yīng)用農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)，有助于調(diào)節(jié)人力資源應(yīng)用需求。采取農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)與智能化作業(yè)，可以全面解放農(nóng)村地區(qū)勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)人力資源有序流動(dòng)，以此來(lái)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)總額大，細(xì)分種類(lèi)多，智能化是發(fā)展方向

由于農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)前景廣闊，目前工程機(jī)械企業(yè)跨界農(nóng)業(yè)機(jī)械的越來(lái)越多。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)發(fā)展可以劃分為以下幾類(lèi)：其一為日常各類(lèi)簡(jiǎn)單的農(nóng)具、裝置自動(dòng)化。此類(lèi)機(jī)械智能化與自動(dòng)化程度相對(duì)較低，其技術(shù)革新主要是基于現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)，集中增強(qiáng)各類(lèi)農(nóng)具、裝置應(yīng)用功能，以此來(lái)提升機(jī)械作業(yè)效率與精度值，降低相關(guān)人員工作負(fù)擔(dān)與壓力，對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)成本與資源進(jìn)行集中管控。其二為制造簡(jiǎn)單的無(wú)人自動(dòng)化裝置，此類(lèi)自動(dòng)化裝置操作便捷，能應(yīng)用在危險(xiǎn)系數(shù)較大、重復(fù)性工作中。其三為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制設(shè)施，例如自動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行農(nóng)田勞作，此類(lèi)裝置主要涉及傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)與微機(jī)技術(shù)[4]。使用遙感、激光等技術(shù)的機(jī)械，能在各類(lèi)生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)用，以此來(lái)解放諸多人力，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)效率。

智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械全面發(fā)展與國(guó)家、農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件有緊密聯(lián)系。當(dāng)前在諸多經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)地區(qū)，普遍存在勞動(dòng)力較少的情況。西方發(fā)達(dá)國(guó)家結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，全方位配置各類(lèi)智能化裝備，對(duì)機(jī)械農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)專(zhuān)注度較高。諸多農(nóng)業(yè)機(jī)械向大型化、高效化、智能化、電液控制化方向發(fā)展，各項(xiàng)操作在逐步簡(jiǎn)化，多項(xiàng)功能集成化突出，可以用在各類(lèi)工作環(huán)境中，整體工作效率較高，如植保機(jī)械、作物收獲機(jī)械等[5-6]。在農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)中不斷推進(jìn)智能化制造，全面加速農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程機(jī)械化發(fā)展，基于智能化改造實(shí)施，有助于加速農(nóng)業(yè)機(jī)械智能工廠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)型升級(jí)。

新能源技術(shù)、多種能源資源開(kāi)發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械節(jié)能發(fā)展以及大范圍推廣清潔智能農(nóng)業(yè)機(jī)械有重要指導(dǎo)引領(lǐng)作用。擴(kuò)大各類(lèi)廢棄物資源應(yīng)用，比如沼氣、酒精等，能提供諸多農(nóng)業(yè)機(jī)械燃料。運(yùn)用生物能、太陽(yáng)能等來(lái)烘干谷物，或是用于牲畜養(yǎng)殖的溫室取暖。通過(guò)風(fēng)力發(fā)電提升農(nóng)田灌溉作業(yè)成效，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，合理利用各類(lèi)農(nóng)業(yè)資源。積極探索農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)在今后農(nóng)業(yè)發(fā)展中的模式。由于近年來(lái)全球氣候變暖，運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)能加速農(nóng)業(yè)發(fā)展變革，適應(yīng)各類(lèi)極端天氣下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。

3 從農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)到生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，智能化是必由之路

3.1 導(dǎo)航技術(shù)實(shí)踐

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中合理運(yùn)用北斗、GPS等導(dǎo)航技術(shù)至關(guān)重要，此類(lèi)技術(shù)實(shí)際操作相對(duì)便捷，運(yùn)用成本偏低，實(shí)踐精確度較高，能在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大范圍運(yùn)用。通過(guò)在各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械中裝配北斗、GPS等應(yīng)用模塊，便于組建自動(dòng)化導(dǎo)航系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)。還能與互聯(lián)網(wǎng)有效對(duì)接，分析處理農(nóng)作物收割區(qū)域各類(lèi)作物產(chǎn)量、生長(zhǎng)質(zhì)量等，為后續(xù)農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。比如運(yùn)用北斗、GPS等技術(shù)能開(kāi)發(fā)無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，從農(nóng)機(jī)具倉(cāng)庫(kù)到農(nóng)場(chǎng)中能實(shí)現(xiàn)全面無(wú)人駕駛?；诒倍贰PS等導(dǎo)航技術(shù)能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，定位精確度較高。在農(nóng)藥噴施、種植播種、農(nóng)業(yè)灌溉中，小型無(wú)人機(jī)、各類(lèi)飛行器等植保機(jī)械通過(guò)運(yùn)用北斗、GPS等導(dǎo)航技術(shù)發(fā)揮價(jià)值。在導(dǎo)航系統(tǒng)中提前設(shè)定飛行高度、飛行速度、飛行路線等，能實(shí)現(xiàn)大面積作業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)藥噴施中，應(yīng)用植保飛行器有助于控制30%~50%藥物應(yīng)用量，還能有效降低農(nóng)藥實(shí)際飄移情況，強(qiáng)化各類(lèi)藥液霧滴穿透性，集中防控蚜蟲(chóng)、小麥銹病等[7]。

3.2 新能源技術(shù)有效應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中融入新能源具有重要作用，主要是發(fā)揮太陽(yáng)能、風(fēng)能等的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械主要被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)病蟲(chóng)害防治、灌溉、種植、養(yǎng)殖等領(lǐng)域，要重點(diǎn)發(fā)揮新能源技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值。比如合理運(yùn)用清潔環(huán)保的太陽(yáng)能技術(shù)，有助于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展效益，合理管控農(nóng)業(yè)污染情況。要注重建立溫室大棚，為蔬菜、花木、禽畜養(yǎng)殖區(qū)域提供充足的電能與熱量。要重點(diǎn)發(fā)揮太陽(yáng)能誘蟲(chóng)燈等設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值，集中解決農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥大量殘留情況?，F(xiàn)階段要注重發(fā)揮太陽(yáng)能光電水泵、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)用價(jià)值，做好滴灌、微滴灌、農(nóng)田給水作業(yè)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛室內(nèi)發(fā)揮太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷器運(yùn)用價(jià)值。通過(guò)整合太陽(yáng)能真空平板、集熱器的作用，將太陽(yáng)能有效轉(zhuǎn)化為電能，便于為各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行提供能量。比如為駕駛室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)輸送能量，使諸多技術(shù)人員在夏日高溫狀態(tài)下也能隨時(shí)高效化操作，在滿足節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)上控制農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用成本[8]。

3.3 農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)踐

要注重合理運(yùn)用信息交換以及通信應(yīng)用技術(shù)，發(fā)揮智能分析、圖像識(shí)別、柔性作業(yè)以及自動(dòng)化控制的作用。在農(nóng)業(yè)機(jī)器人運(yùn)用中要注重發(fā)揮智能化識(shí)別、跟蹤定位以及監(jiān)控管理等功能，使其有效服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。比如應(yīng)用天氣監(jiān)視器、高光譜熱成像相機(jī)、脈沖激光掃描傳感器，及時(shí)獲取各類(lèi)農(nóng)作物莖葉生長(zhǎng)直徑、葉片面積、土壤含水率、溫度等信息，在存儲(chǔ)之后及時(shí)傳輸?shù)焦芾砣藛T計(jì)算機(jī)中。之后再及時(shí)構(gòu)建對(duì)應(yīng)植物的3D計(jì)算機(jī)模型，精確化預(yù)判各類(lèi)作物生長(zhǎng)發(fā)育以及實(shí)際產(chǎn)量[9]。

3.4 電子智能化技術(shù)應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中融入電子智能化技術(shù)有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化、精準(zhǔn)化發(fā)展?，F(xiàn)階段諸多發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本已將各類(lèi)尖端智能化技術(shù)融入農(nóng)業(yè)機(jī)械中，搭配電子信息技術(shù)運(yùn)用，研發(fā)出諸多智能化采摘、灌溉、耕作、收獲以及放牧等機(jī)械。例如以色列研發(fā)出多功能自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，此系統(tǒng)匯聚了灌溉、施肥、報(bào)警、監(jiān)測(cè)等功能。通過(guò)融入相對(duì)先進(jìn)的智能化控制技術(shù)，全面提升灌溉活動(dòng)整體精度與應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)、果園、田園等大范圍智能化灌溉。有的國(guó)家在聯(lián)合收割機(jī)、拖拉機(jī)等設(shè)備的駕駛室內(nèi)裝入了電子監(jiān)視儀器。智能化信息展示終端能有效取代原本單一化的顯示模式，主要用于改善原有的人機(jī)交互界面。當(dāng)前在新型電動(dòng)小型拖拉機(jī)應(yīng)用中，通過(guò)發(fā)揮高效且節(jié)能的電子熱泵應(yīng)用價(jià)值，將其與駕駛?cè)藛T智能手機(jī)對(duì)接，有助于實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)控，提前加熱、冷卻駕駛室內(nèi)部溫度，再遠(yuǎn)程監(jiān)控其充電、應(yīng)用狀態(tài)[10]。

3.5 自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用

在發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)械中自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用范圍較廣，當(dāng)前開(kāi)始偏向于網(wǎng)絡(luò)化以及智能化方向發(fā)展。比如韓國(guó)在農(nóng)機(jī)設(shè)備內(nèi)部裝配電子監(jiān)視與控制系統(tǒng)，在各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛室裝配智能化顯示屏，這樣能實(shí)時(shí)監(jiān)控各類(lèi)作物。在農(nóng)作物監(jiān)控以及自動(dòng)化管控中，為保障溫度、水肥、光照強(qiáng)度等適應(yīng)各類(lèi)作物生長(zhǎng)需求，需要應(yīng)用傳感器判定土壤環(huán)境、光照、溫度等環(huán)境參數(shù)，將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過(guò)多重分析、處理以及修正，再反饋到調(diào)節(jié)應(yīng)用裝置，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)。在激光平地機(jī)應(yīng)用中，激光發(fā)射器發(fā)射出的光信號(hào)能有效覆蓋農(nóng)田平面，將此平面設(shè)定為基準(zhǔn)平面。當(dāng)接收器獲取到光信號(hào)之后，能及時(shí)向控制箱傳遞相關(guān)信息，發(fā)送對(duì)應(yīng)指令到控制液壓系統(tǒng)中，使刮土鏟能有效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高精度翻整作業(yè)[11]。

3.6 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)踐

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，發(fā)揮攝像機(jī)、微機(jī)等設(shè)備的功能，模擬人的視覺(jué)功能，對(duì)農(nóng)業(yè)目標(biāo)展開(kāi)有效跟蹤、測(cè)量、識(shí)別，全面規(guī)避周?chē)h(huán)境存有的各類(lèi)障礙物，合理判斷運(yùn)行線路。應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，能在多樣化的田間生產(chǎn)中獲取周邊環(huán)境信息。精準(zhǔn)識(shí)別各類(lèi)農(nóng)作物所處位置以及生長(zhǎng)方向，合理規(guī)劃農(nóng)機(jī)運(yùn)行跟蹤線路，對(duì)各類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品實(shí)施分級(jí)以及品質(zhì)鑒定。通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，無(wú)需接觸需測(cè)定的農(nóng)產(chǎn)品便能從表面圖像中獲取相關(guān)信息，從而對(duì)農(nóng)產(chǎn)品展開(kāi)質(zhì)量評(píng)估與分級(jí)。當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，逐步覆蓋到植物保護(hù)、植物施肥、田間管理、苗木嫁接等領(lǐng)域[12]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向?yàn)橹腔坜r(nóng)業(yè)與生物機(jī)器人。將各項(xiàng)智能化技術(shù)融入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中，有助于控制農(nóng)業(yè)污染問(wèn)題，對(duì)全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益具有里程碑式的意義。應(yīng)用智能化技術(shù)有助于節(jié)約人力資源，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平。在農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)運(yùn)用中，要注重對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀以及農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用需求進(jìn)行判定，選取高效的智能化技術(shù)體系，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，加速我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，再通過(guò)多項(xiàng)政策扶持，助推農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與智能化的全面發(fā)展。