李雋鈺 ，董幫源

（合肥職業(yè)技術學院，安徽 合肥 230000）

發(fā)展現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)，不僅需要通過創(chuàng)新栽培技術與挑選優(yōu)質(zhì)品種實現(xiàn)，同時也需要借助現(xiàn)代化先進科技手段、應用農(nóng)業(yè)機械設備，以提高農(nóng)業(yè)機械化水平和生產(chǎn)效率。實踐證明，使用自動生產(chǎn)設備以及智能化控制方式，徹底轉(zhuǎn)變了我國傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。隨著農(nóng)機購置補貼政策的不斷完善，近年來我國農(nóng)業(yè)機械化成績斐然。借助計算機信息技術以及傳感器技術等新技術，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展獲得了新動能。

1 農(nóng)業(yè)機械自動化與智能化現(xiàn)狀

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中隨處可見農(nóng)業(yè)機械的身影，在一定程度上降低了農(nóng)業(yè)人力勞動成本，為農(nóng)民提供了更加便捷的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。然而，我國現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)機械應用水平仍處于相對較低的狀態(tài)[1]，所使用到的機械技術相對較為單一，仍舊存在著過度依賴人工操作的問題?，F(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機械更多的是為了在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中提升作業(yè)效率。盡管我國對于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中購置農(nóng)機制定了相應的補貼政策，但是對于大多數(shù)農(nóng)民而言，大型自動化農(nóng)機設備價格仍較為昂貴，導致農(nóng)民在選擇機械設備時，更加傾向于購買價格較為低廉的中小型農(nóng)機設備[2]。

2 農(nóng)業(yè)機械自動化與智能化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

2.1 自動灌溉設備

自動灌溉設備是在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為常見的自動化農(nóng)業(yè)機械設備之一。在應用中，通過在農(nóng)田中自動完成數(shù)據(jù)分析，可以根據(jù)土壤狀況實施科學合理的自動化灌溉。相較傳統(tǒng)灌溉技術而言，使用自動化灌溉設備不僅能夠提高灌溉效率，節(jié)約人力成本，同時還可以確保精準灌溉，避免水資源浪費。在農(nóng)田周圍鋪設水管，在遠程控制終端輸入需灌溉農(nóng)田范圍以及種植的農(nóng)產(chǎn)品類型。由控制終端分析數(shù)據(jù)，檢測土壤含水量，控制灌溉孔的出水量，設定更加精細的出水參數(shù)。自動化灌溉能夠為農(nóng)田提供更加精準的灌溉作業(yè)，形成科學合理的農(nóng)業(yè)灌溉[3]。

自動灌溉設備中結合了多種不同的先進物聯(lián)網(wǎng)設備，包括智能控制器、無線智能網(wǎng)關、太陽能電池板、無線采集器以及各類傳感器等。通過傳感器采集農(nóng)田當前灌溉信號，傳遞給智能控制模塊。由通信傳輸系統(tǒng)向控制中心以及上位機傳遞傳感器所采集到的灌溉信號，然后在中心顯示臺進行顯示并自動儲存處理。

結合實時采集到的數(shù)據(jù)，按照相應的農(nóng)田灌溉需求量設定值進行對比判斷，從而控制自動灌溉設備電磁閥的開啟與關閉，設定自動灌溉時間，實現(xiàn)智能化灌溉效果。以某農(nóng)田灌溉為例，應用PLC智能控制系統(tǒng)對植物進行灌溉，共設定三種不同的灌溉植物類型：A類為水生植物、B類為需水類植物、C類為一般植物。根據(jù)不同植物類型，在灌溉時，所設定的時間有所不同。對水生植物進行灌溉時，開啟液位開關，需保持在最小液位值與最大液位值之間，保持全天候持續(xù)灌溉。需水類植物需要在每日6：00—6：30以及夜間23：00—23：30自動噴灌。普通植物則每隔一天在晚上23：00進行灌溉即可，每次灌溉時長需達到10 min。根據(jù)灌溉植物的要求，滿足灌溉需求建立在PLC控制系統(tǒng)核心基礎之上，自動化灌溉系統(tǒng)的結構中，包括電源、電磁閥、電機、液位開關、實時鐘信號等，并使用220 V交流電源進行供電。

在灌溉過程當中，不同水位產(chǎn)生的水壓參數(shù)不同，對A類植物進行灌溉時，系統(tǒng)運行達到最低水位點，通過液位開關向PLC控制系統(tǒng)輸出水位信號，自動控制開啟一號電磁閥，指示燈亮，先行連接電機。2 s后，電機以三角形的形式完成連接，控制一號電機打開水泵運作，向水池中注水。當水位達到最高點時，通過液位開關向PLC輸出信號，從而控制一號電磁閥斷電，熄滅指示燈，電機停止運行。水泵停止運轉(zhuǎn)，完成注水作業(yè)。

對B類植物進行自動化灌溉時，由于需要定點灌溉，則需要借助于實時鐘在規(guī)定時間內(nèi)自動開啟或斷開灌溉系統(tǒng)。B類植物對應二號電磁閥在每天晚上23：00自動開啟，電磁閥指示燈亮，啟動二號電機，帶動二號水泵開啟灌溉工作；當時間到達23：30，斷開電磁閥，則二號電機關閉，停止灌溉作業(yè)。次日6：00開啟二號電磁閥，帶動電機水泵再次開始灌溉作業(yè)，30 min后自動斷開電磁閥，停止運轉(zhuǎn)。

對C類植物進行灌溉作業(yè)時，同樣需要借助于實時鐘對灌溉系統(tǒng)進行自動化控制，確保其在規(guī)定時段內(nèi)開啟或關閉。每隔一天，需要在晚上23：00進行灌溉，這里需要應用到兩個計數(shù)器，從而達到灌溉延時的作用。確保每次灌溉能夠達到10 min以上。每隔一天進行灌溉，則表示灌溉時間為48 h間隔。每48 h自動開啟噴頭進行噴水作業(yè)，由三號電機帶動水泵完成灌溉作業(yè)，這一灌溉過程中計數(shù)器具有替代繼電器的作用。

2.2 植保無人機

作為一種新型的遙控式小型噴藥飛機，植保無人機體型較小，但具有強大的功能，農(nóng)藥負重最高可達到10 kg。在低空飛行過程中，通過旋翼產(chǎn)生向下氣流，以較強的穿透性促使農(nóng)藥對農(nóng)作物產(chǎn)生較好的病蟲害防治效果，遠距離進行農(nóng)藥噴灑，確保工作安全性；并結合視頻器件搭載運行，能夠?qū)崟r動態(tài)監(jiān)控病蟲害問題[4]。作為發(fā)達地區(qū)常應用到的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術之一，植保無人機在歐美以及日本等國家早已普及應用。而我國在2016年開始逐漸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入植保無人機，取得了良好的應用效果。具體來講，植保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢如下。

首先，通過圖像分析技術以及監(jiān)控技術，植保無人機可以遠程飛行監(jiān)控農(nóng)作物，借助于攝像頭拍攝農(nóng)作物生長狀態(tài)。根據(jù)圖像分析了解農(nóng)作物的生長階段，從而科學合理地進行施肥灌溉等作業(yè)，確保農(nóng)作物健康生長。

其次，植保無人機在飛行過程中同樣具有噴霧功能，在農(nóng)作物生長中，需要使用農(nóng)藥防治病蟲害時，則可以由植保無人機攜帶農(nóng)藥噴灑作業(yè)。由于植保無人機本身為充電設備，在噴霧作業(yè)時，若出現(xiàn)電池電量不足，或是攜帶農(nóng)藥用完等問題，通過設備自檢，會及時返回控制中心自動充電或由人為完成藥物補裝，解決問題后重新返回農(nóng)田開展噴霧作業(yè)。并且，借助于植保無人機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進行藥物噴灑，能確保形成更為科學的噴射用量。根據(jù)圖像檢測、農(nóng)田中的病蟲害實際情況，自動調(diào)節(jié)農(nóng)藥劑量，從而有效避免了以往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥用量過度造成環(huán)境污染的問題，并提升了病蟲害防治的科學性，減少了藥品浪費，有利于環(huán)境保護[5-6]。

2.3 自走式聯(lián)合收割機

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的聯(lián)合收割機在實施收割作業(yè)時，需要人工加以輔助操作，并且只能夠開展簡單的農(nóng)作物收割作業(yè)。而在逐漸應用到自動化以及智能化的機械設備之后，誕生了自走式聯(lián)合收割機，在收割作業(yè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)部分自動化特征。例如，收割玉米作業(yè)時，除了能夠簡單地對玉米進行摘穗、脫皮以及收集處理之外，同時，也能夠加工處理玉米秸稈。這極大程度上解決了以往農(nóng)民收割玉米時需要另外解決秸稈的問題，進一步降低了農(nóng)民勞動負擔，形成了更加良好的收割工作表現(xiàn)。自走式聯(lián)合收割機融合了先進的視頻監(jiān)控技術以及傳感器技術，對收割機在收割作業(yè)中的工作狀態(tài)進行全過程監(jiān)測，確保安全有效。通過收割機前端的傳感器裝置，自動識別生物體征，避免在收割過程中誤傷田間農(nóng)民，進一步降低機械故障發(fā)生率，確保農(nóng)業(yè)收割工作質(zhì)量有效提高[7]。

3 推動農(nóng)業(yè)機械自動化與智能化應用策略

3.1 加大創(chuàng)新力度

結合我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機械自動化以及農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展現(xiàn)狀，在確保全面推動農(nóng)業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的過程當中，需要發(fā)展智慧農(nóng)機。充分挖掘現(xiàn)有科學技術優(yōu)勢，加大農(nóng)機創(chuàng)新研發(fā)力度，才能夠為我國的農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展提供堅實力量?；诳陀^技術水平，我國現(xiàn)階段在研發(fā)農(nóng)機過程中所涉及的技術表現(xiàn)相較于國外發(fā)達國家的技術成果仍處于相對落后的狀態(tài)。當下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的智慧農(nóng)機，包括自動噴藥裝置、自動播種機械以及自動施肥灌溉設備等，大多數(shù)情況下以學習模仿其他國家的技術經(jīng)驗為主，缺乏自主研發(fā)成果[8]。

因此，為實現(xiàn)機械自動化與農(nóng)業(yè)智能化的廣泛推廣應用，需要我國有關政府部門給予充足的人力與資金支持，鼓勵科技創(chuàng)新，集中全員之力攻克智慧農(nóng)機發(fā)展中的關鍵性問題。要追求更加先進的科技成果，提高智慧農(nóng)機信息水平，則需要具體問題具體分析。針對不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植，包括水產(chǎn)、畜牧、農(nóng)產(chǎn)品加工等方面創(chuàng)建領域?qū)俚闹腔坜r(nóng)機，才能夠提高智慧農(nóng)機應用可行性以及農(nóng)戶對農(nóng)機的接受度。要求科研部門結合信息技術部門雙管齊下，確保信息共享控制與應用齊頭并進。在人為可控范圍內(nèi)生產(chǎn)更加先進的智能化、人性化的農(nóng)業(yè)機械設備，能夠為我國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供更加充分的技術成果。

3.2 構建信息交互平臺

全面推廣農(nóng)業(yè)機械自動化應用，發(fā)展智能化農(nóng)業(yè)，需要在多領域協(xié)調(diào)工作的基礎上完成。對于創(chuàng)新研發(fā)的智慧農(nóng)機而言，其最終是為了能夠?qū)崿F(xiàn)便民工作，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。促進農(nóng)業(yè)機械化、自動化以及智能化發(fā)展，不能夠空喊口號。需要為全體農(nóng)民提供切實可見的成果，使其直觀感受到發(fā)展智能農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來的優(yōu)勢作用。通過創(chuàng)建農(nóng)業(yè)綜合信息交互平臺，將以往新型智慧農(nóng)機抽象不可見的形象以更加生動的、圖文并茂的形式向農(nóng)民群眾進行傳遞[9]，使農(nóng)民更加了解智慧農(nóng)機，才能夠更好地在實際生產(chǎn)中應用其。

結合多方平臺合作運營，打造完備的信息服務平臺，包括對農(nóng)業(yè)機械自動化在實際生產(chǎn)中的運行提供指導、監(jiān)測設備運行結果，并后續(xù)做好售后服務等，全方位滿足農(nóng)民使用智能機械設備生產(chǎn)時的要求。推廣交互式服務平臺，確保農(nóng)民在使用農(nóng)機設備時存在任何問題，可以第一時間與平臺客服進行溝通詢問，獲取到相應解決辦法[10]。此平臺也便于通過實踐向農(nóng)機生產(chǎn)單位及時反饋新型農(nóng)機使用過程中存在的問題，促使其進行優(yōu)化升級，形成更高水平的農(nóng)機設備[11-12]。借助于信息交互，便于進行推廣宣傳，發(fā)布有關我國農(nóng)機信息的服務通告以及農(nóng)機購置惠民政策等，促使全體農(nóng)民可通過這樣的開放平臺充分了解新型農(nóng)機應用效果，更好地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用智能機械設備完成高效率生產(chǎn)[13-14]。

4 結語

綜上所述，我國農(nóng)業(yè)機械自動化以及智能化的快速發(fā)展，助推了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。通過不斷學習國外先進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)機制造技術，根據(jù)我國國情所研制的具有中國特色的智能農(nóng)機設備，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了創(chuàng)新方式，并取得了突破性成就。農(nóng)業(yè)機械的自動化和智能化發(fā)展，降低了生產(chǎn)成本，保障了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，提高了農(nóng)業(yè)機械化水平，助力了鄉(xiāng)村振興。