智慧农业机械装备要素分析

宋玲玲

（甘肃省经济研究院/甘肃省信息中心，甘肃 兰州 730000）

智慧农业机械装备要素分析

宋玲玲

（甘肃省经济研究院/甘肃省信息中心，甘肃 兰州 730000）

以分析智慧农业机械装备的产生背景为基础，指出农业机械装备研发导向和技术要点，并以物联网时代发展诉求为基点，阐明物联网环境下农业机械装备应具有的关键要素支撑，导出智慧农业机械装备其本质特征是在微处理器、传感器和通信系统控制下的农业机械装备组件集合体，智慧农业机械装备发展已经成为新兴大国创新能力的标志。

智慧农业；智慧农业机械装备；物联网；要素

人类社会进入21世纪以来，信息技术飞速发展，知识经济社会成为人类存在的基础，物联网悄然成为人类生活的支撑力量。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，将全球演绎成为“智慧地球”，逐渐实现物与物的智能化沟通，与此时代脉搏相适应的“智慧农业”由此兴起。智慧化农业机械装备作为“智慧农业”的重要组件，成为建成和发展“智慧农业”的物质基础。为此，厘清物联网时代智慧化农业机械装备的支撑要素，着力创新农业机械装备的智能化水平，实现具有鲁棒性强、自控能力优化、高效节能特色的精细化作业环保农业机械装备，这对于我国“智慧农业”发展的需求颇具时代重意义。

1 智慧农业机械装备的产生背景

纵观人类机械发展的历史进程，工业革命的兴起将原有大量的以农业为生的人口迁移至工业化生产经营活动中，急剧缩小的农业生产人口数量支撑起了庞大的工业化产业队伍的粮食生产需求，为此，大规模提高单体人工农业生产效率，各种形式的农业机械装备应用而生，高效率的农业机械装备在完成其“产粮”属性的同时，其“效率化”属性悄然引领了世界大型农业机械装备的发展趋向。

基于此趋向，世界各国科研院所和企业首先进行了大型农业机械装备的研发。由于农业机械装备的大型化特点要求，迫使农业机械装备本身组成、主体机构和实现流程具有复杂化特点，为实现农业机械装备的正确流程，除了使用机具本身结构之外，最为重要的控制核心则是由训练有素的操作手承担，可见，这一代农业机械装备的自动化核心是操作手，如此奇货可居的宝贵操作手成为事实上的作业质量控制者，其数量扩充相对不易。因此，自动化程度较高的农业机械装备研制势在必行，自动化成为农业机械装备的基础属性。由于农业机械装备的作业状况直接影响机械的作业质量，如以谷物的联合收获机械作业流程为例，作业机械动力结构依靠传动装置或部件将动力传输给个功能组件，依次实现切割、输送、脱粒、分离、清选和升运等作业。其中的切割组件的切割速度决定切割质量和效果，传输组件的传输速度决定作物的传输效率，脱粒组件滚筒装置的转速、格栅间隙等工作参数决定脱粒质量，清选组件送风速度和与风向决定最终产品作物的清选质量。正是基于这样的需求，联合收获机械的作业质量保证，应该拥有关键组件的适配传感器的强有力的测控支撑。同时，应该清楚地认识到农业机械装备的作业自损属性。农业机械装备的各组件在正常的运行过程中经常可能偏离理想运行状态，导致诸如低效率、高能耗、高成本以及工作质量下降等故障产生，甚至引发安全事故。为此，故障检测预防也是农业机械装备自动化的现实需求。

面对这样的现实需求，物联网时代足以应对。物联网是将微处理、传感器、无线通信、计算机网络等技术有机融合的产物，并以此基础实现的物与物之间的智能化信息互通。而应用于农业机械装备的物联网技术无疑能够实现农业作业过程的自动测控，并由此跨代跃升农业机械装备的机械化水平、自动化水平，并且提高农业机械装备利用率，提高农业作业效率，有效削减农业机械装备应用产生作业损失。

2 智慧农业机械装备的存在基础和要素

2.1 智慧农业机械装备的物联网基础

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按协议约定，将任何物品与互联网相连接并实现信息交换和通信，由此实现人类对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。

物联网包括无线射频技术、传感网、机器对话以及两化融合等四大关键要素。

无线射频技术自动识别目标对象并获取相关数据信息的非接触式自动识别技术，用于识别独立物品全息“身份”，是实现农业机械装备的智能识别基础。传感网由微型传感装备构成自组织网络系统，并将处理后的信息分发联系节点，正是基于传感网络和传感设备的成熟应用，物联网的物与物之间才能建立稳定的远程数据交换。机器对话是指机器与机器之间的对话，其表现为机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。在物联网架构中，机器与机器之间的对话不仅具有其间的数据传输，还能够依照既定主程序设定进行实时通信，并做出智能化行动，这就使得机器能够实现智慧化发展。两化融合是是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路，它是信息化与工业化的全面融合。在两化融合理念中，信息技术融合到工业生产的各个阶段当中，信息化管理成为常态，两者在技术、管理、产品各个层面互相融合。两化融合是物联网发展的前提环境因素，也是物联网的发展目标，物联网的应用体现了两化融合的时代性。

由此可见，物联网具有网络化、物联化、自动化、感知化、智慧化等特征，其智慧的核心表达在于体现在个体对客观事物进行分析、判断并实施针对外围组件及环境事宜的有效行动和处理的综合能力，这就是智慧农业机械装备赖以存在的基础。

2.2 智慧农业机械装备的要义及优势

通过上述分析可知，智慧农业机械装备其本质就是集成微处理器、传感器和通信系统的现代化农业机械装备，其主要特点是以农业物联网为基础，依靠农业机械装备组件传感器，通过多种通信系统可控制方式，经由物联网动态作业指令驱动农业机械实施作业流程，由此实现农业生产和管理智能化。智慧农业机械装备所实现的就是作业高效率、标准化、网络化、动态感知化，人机交互可视化、人性化以及机具舒适化、操作简单化等。智慧农业机械装备发展已经成为新兴大国创新能力的标志，也是我国通过两化融合跨越式地解放农业生产力的源发动力。

相形于传统农业机具，智慧农业机械装备具有并不限于以下优势。首先是其功能强大，智慧农业机械装备集成智能化控制系统，能够完成传统农业机具作业功能，还能够完成耕整、播种、施肥、喷药、除草和收获等工作，能够实现精准农业实践；其次是基础牢固、鲁棒性强；其三是功效比高、可靠性高、安全性好，第四是绿色环保。

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