我国农业机械自动化发展现状及趋势

黄盛杰 季红霞

农业机械的自动控制装置大部分是单一输入、单一输出式的（如收割机的调节控制，渔业增氧泵的压力控制等）。随着高精度传感器和微电脑技术的高速发展，目前已研制出高精度输入、多任务输出的自动控制装置，从而大幅度地提高了自动化水平。近年来，一些国际科研机构不断推进农业机械自动化的相关研究与开发，其中相当多的研究成果已达到产业化的要求，这些研究以生产率的提高、生产成本的降低为主要目标，以达到资源节约、农产品品质的提高、安全生产的实现和人力资源的优化为目的。电子信息产业的迅猛发展，超高集成电路及微电脑等电子产品性能、可靠性的提高和成本的降低，将进一步促进农业机械自动化控制装置的研究开发，加速提升农业生产的自动化水平。

1 我国农业机械自动化的发展现状及实际水平

目前，世界各国正大力开展农业机械自动化的研究，许多成果已达到产业化的要求。中国的机械自动化程度较低，高科技含量的农业机械产品较少，现从三个方面阐述我国的农业机械自动化的发展现状及实际水平。

1.1 农业机械及装置的自动化控制水平

（1）联合收割机。收割高度的自动控制；脱粒机喂入量自动调节；根据稻麦的生长情况改变行驶速度及方向，降低割台损失的自动控制调节装置；感应已收割区域和未收割区域，精细调节出草口气流方向的自动调节控制装置。

（2）插秧机。插秧机插秧部件的水平控制装置，转弯时自动提取插秧部件及减速装置，自动供苗上苗装置等。

（3）拖拉机。农用拖拉机上广泛使用的油压式机械三点连接的位力调节系统装置和采用性能更完备的油压式电子三点连接调节系统装置。

（4）移栽机。蔬菜移栽的自动供苗塑料穴盘设备、洋葱苗的输送带式自动移栽设备以及甜菜苗的传动链式自动移栽设备等。

（5）挖掘收获机。挖掘深度的自动调节装置和石块、土块自动感应筛除装置等。

（6）施肥播种机。依据作业速度和利用计数器感应种、肥粒数，自动调节播种施肥器的撒播量，以及将土豆种子切割两瓣后播种的设备等。

（7）喷雾机。依据风向、作业速度自动调节喷雾剂的喷雾量，依据作物高度自动控制喷雾高度的装置；根据作物的大小或形状自动控制喷雾压力以及喷雾量的装置设备。与此同时，自动感应作物行间的杂草、自动控制调节喷药开关和施药量的感应器正在研究开发中。

（8）干燥机。能精确自动维持调节热风温度的装置；停电或高温引起火灾等事故时，自动切断物料供给的装置。

1.2 现有的无人自动操作农业机械装置

（1）田间管理机械。田间管理机械能依据作物和土壤的特性，利用传感器收集信息。如利用土壤硬度的差异感应已作业或未作业区域，利用传感器检测作物的收割与未收割部分等。再如无人值守的旋耕机、割草机、自走式联合收割机、自走式农药喷雾机等直接导向无人自动操作装置；利用无线遥控操向的割草机、插秧机、农药喷雾直升机等间接导向无人自动操作装置；利用计算机图像处理技术实现无人自动操纵的系统也正在研究中，我国在此领域的研究应用还相对较少。

（2）固定式机械。全自动谷物干燥机、全自动分选机、自动温室等固定式农业机械的无人自动操作设备。

1.3 农业机器人

当前许多农业机械科研机构正在进行农业机器人的开发研究，部分研究成果已开始在农业生产中应用。正如机器人在工业生产上能够提高产品质量和降低生产成本一样，在农业生产中机器人也有同样的作用。北美正在开发研究的采橙机器人和西欧的采苹果机器人，因效率提高和成本下降，即将实现产业化。我国农业自动化进程起步较晚，在此方面的应用研究以及开发能力都比较弱。

2 农业机械向自动化方向发展的意义

2.1 解决农村劳动力不足的问题

随着城市化进程的加快，大量青壮年农民离开农村涌向城镇，成为打工族。农村人口老龄化问题日趋明显，部分地区青壮年劳力严重不足，将在更大程度上产生对农业机械自动化的需求，实现农业生产的自动化将是必然的趋势。

2.2 社会发展进步的需求

随着经济的高速发展和人们生活水平的日益提高，人们的观念正日益发生深刻的变化，消费者急需高品质的产品，生产者对于提高劳动生产率和增加劳动舒适性的要求也越来越高。当今世界经济全球化进程日益加快，中国农产品面临的竞争压力越来越大，对产品品质的要求和对成本的控制越来越高。要完成这个目标，农业机械化和自动化的发展是必然的选择。

3 我国农业机械自动化的发展方向

农业机械自动化的目的是为达到效率精度的提高、生产成本的降低、资源的节约和农产品品质的提升。要实现优质、高产和高效的农业生产，必须采用符合实际的先进自动化模式。

3.1 选择合适的自动化模式

应以农业生产的实际条件和水平为依据，以提高作业效率和作业精度为目标，以节约能源和提高安全性为准则，检测不同自动化模式的应用效果，按照不同的发展阶段推进自动化进程。

3.2 自动化控制系统和农业传感器的开发

开发农业机械自动化控制装置，必须要有能够检测农作物生长和发育的传感器及数据处理技术与装置。所以开发出迅速、准确、非破坏性的评价作物或农产品的生物学性状和活动的传感器是开发自动化控制系统最重要的工作。只有及时准确地取得分析数据，建立合理的参数分析体系和有效的参数控制系统，才能顺利地完成自动化控制系统和农业传感器的开发工作。

3.3 提高农业机械自动化的可靠性和耐久性

农业机械的工作条件一般比较恶劣，所以对后期服务的要求也比较高。自动化装置由于使用了半导体集成电路等电子产品，因此产品的可靠性和耐久性的提高更加重要。

3.4 农业机械自动化的阶段性进程

以前为了提高农业机械自动化装置的可操纵性能，通常的做法是增加装置或改善机械的部分结构。但这样做的结果是成本上升，结构复杂，维修困难。为了适应我国广大农户小规模生产的需要，开发经济实用的中小型、多功能自动化机械取代大型农业机械是很有必要的。

4 结论

农业机械化一直是农业现代化生产中的主角，随着农业生产力的提高和社会生产要求的上升，农业机械自动化的发展是必然的趋势。农业机械自动化在未来的机械化生产系统中必将起到重要作用，主要体现在提高生产效率、提升产品品质、降低生产成本、节约农业资源、强化国际竞争力等多个方面。

伴随着第四次科技革命的浪潮，电子产品自动化逐步发展到生产生活的各个领域。无人操纵自动化和农业机器人发展也成为了农业机械自动化的发展方向。

在推进农业机械自动化的过程中，必须根据生产需要，理清发展的先后顺序，选择合理的自动化模式，分阶段推进农业的自动化进程，以达到全面实现农业现代化的目的。