牧草收获机械研发现状及发展趋势

刘立强++程睿++项建廷

摘要：通过比较国内外牧草收获机械发展现状，指出我国牧草收获机械化发展中存在的问题及与国外的差距，从大型化、通用化、智能化等方面对我国牧草收获机械发展提出建议，对未来牧草收获机械的发展趋势进行展望。

关键词：牧草收获机；智能化；监控系统；传感器

中图分类号：S225.8 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）05-0070-03

2015年以来，国家在产业调整过程中重点强调牧草收获机械发展。同时，国家实施的西部大开发战略重点强调：搞好生态环境建设和保护，退耕还林还草，减轻草原压力，限制过度放牧等；可增加奶牛产奶量、提高奶品质、降低养殖成本。在牧草养殖方式广泛应用等因素的刺激下，牧草收获机械化生产过程不断加速，国内牧草收获机械迎来了良好的发展机遇。

近年来，随着智能控制技术的发展，先进机械制造技术及新材料为牧草收获机械带来新的技术变革，推动牧草收获机械向大型化、通用化、智能化方向发展，不仅产品性能有所提高，而且具有运行状态监测、故障自动诊断及报警等功能。重点分析国内外牧草收获机械发展概况，对我国牧草收获机械的发展提出建议，并对未来牧草收获机械的发展趋势进行展望。

1 国外牧草收获机械发展现状

目前，欧美等经济发达国家几乎所有的农机公司都生产牧草机械，产品品种齐全，功能完善，能满足不同用户牧草机械化作业需要。其中，美国约翰迪尔（JOHN DEER）、意大利紐荷兰（NEW HOLLAND）和德国科乐收（CLAAS）等大公司作为世界著名的牧草机械制造商，其产品生产率高，性能先进，通用化程度高，制造质量好，安全可靠，处于世界领先水平，并在我国和世界使用，深受用户欢迎，市场占有率较高。

国外农业生产体系健全，牧草规模化种植从土地耕整、草籽播种、田间管理到牧草收获均实现机械化。标准化作业为牧草收获和生产技术设备奠定了良好作业基础。设备以大型机为主，具有功能齐全、自动化程度高、液压控制和智能监控等特点。例如CLAAS公司的DISCO系列大型割草压扁机配备触摸控制系统、控制中心操控台（如图1所示）、触控扶手和数字监视器，还可选用PROFI CAM摄像系统及远程WLAN系统，实现平板电脑和机器的简单快速连接（如图2所示），可实时视频监控车辆运行状态，并通过卫星定位和QUANTIMETER吞吐量测量生成产量图。

受国内牧草种植模式、地块条件匹配性、国产配套动力机械及农牧民经济条件等限制，国外牧草收获机械在国内推广应用存在一定难度。

2 国内牧草收获机械发展现状

近年来，国家不断加大对牧草收获机械化的政策扶持力度，将牧草收获机械列入国家和地方农机补贴目录并颁布一系列优惠政策，极大地调动了农牧民购机用机的积极性，活跃了国内牧草机械市场。

2.1 存在的不足

与发达国家相比，我国牧草收获机械化水平落后，在制造手段、制造工艺及装备技术等方面存在较大差距，主要表现在：

1） 从产品技术水平看，国内牧草机械产品的技术含量、作业效率、可靠性均较低，产品质量较差，主要工作部件的性能无法满足用户需求。产品改进与创新速度缓慢，割草、搂草、打捆、捡拾装车、贮存等环节机械化薄弱，直接导致收获的牧草品质下降、利用率降低，严重影响农牧民的经济效益。

2） 从产品品种上看，国内牧草机械产品品种单一，无法适应各种草种及多变的地面条件，割草、搂草和打捆等环节动力配套性不好，限制了农牧民对机型的选择。与国外多品种、多机型和多工序的高端牧草收获机相比缺乏竞争力。

3） 从产品服务上看，国内牧草收获机械售后服务组织化、规模化程度不高，社会化服务配套不足，大多数作业服务组织服务成本高，经营管理能力低，质量标准不完善。

2.2 新技术的应用

从国外牧草收获机械多年发展经验可知：通用化、自动化、智能化是未来牧草收获机械发展的必然趋势。近年来，随着国家对农业机械的大力扶持，我国农业机械化技术水平不断提高。

2.2.1 激光加工技术 激光加工技术是指利用激光束对材料（包括金属与非金属）进行表面处理、切割、焊接、快速成型及微加工等的一门加工技术。该技术在牧草收获机械上的应用对改善收获机关键部件加工精度、降低制造难度、延长使用寿命具有重要作用，可以满足牧草收获机械高质量和长寿命的需求。

2.2.2 农用传感器技术 目前，农用传感器技术广泛用于环境因素、土地特性、作物生长收获数据的监测与收集，如用车装载温湿度传感器检测收获作物的温度和含水率。西北农林科技大学研制出基于农用传感器的谷物联合收获机清选损失监测系统，能实时显示收获机运行状态及谷物清选损失率。中国农业大学研制出双板冲量式谷物质量流量传感器（如图3所示），能通过谷物产量预测的数学模型准确计算谷物流的实时质量信息。

2.2.3 电子技术、自动化技术、网络技术 我国电子技术发展已经进入世界先进行列，小型化、微型化芯片的研制应用为收获机械的自动化、智能化提供了可能。收获机智能监控装置可使操作者随时了解收获机械的工作状态，极大地提高收获作业质量，同时，随着自动化技术的进步，电子设备的性能得到很大提高，能够适应收获作业的高温、振动、噪音、灰尘等复杂环境。例如在大型方草捆捡拾压捆机上设置草料状态变化实时监控系统，可防止因含水率过大造成压缩过程中草料密度过大而堵塞压缩室。通过机械传动部位的感应元件、多功能显示屏，驾驶员可直接调整和监视打捆机工作状态。

2.2.4 机器人技术、5S技术 机器人技术是一种集计算机技术、传感器技术、图像识别技术、人工智能技术等多种学科于一身的系统，它可以让机器按人的意图自主工作。中国农业大学研制出的自动嫁接机器人（如图4所示）已成功进行试验性嫁接生产，解决蔬菜幼苗柔嫩、易损和生长不一致等难题。目前，国内对耕耘机器人、除草机器人、施肥机器人、喷药机器人、收割机器人、采摘机器人等均进行了研发，虽然还未能大规模产业化，但为牧草收获机械的理论研究和研发应用指明了方向。

5S技术是遥感技术（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographical Information System）、全球定位系统（Global Positioning System）、專家系统（Expert System）、农业模拟优化决策系统（Simulation Optimization Decision Making System）的统称。随着信息化技术的不断更新与进步，推动了新一轮农业技术革命。遥感技术可获得草场生长环境与生长状况的大量空间信息；全球定位系统可对采集田地信息进行空间定位；地理信息系统可建立土地管理、自然条件及产量的空间分布等空间数据库；专家系统对处理后的信息进行分析；决策系统则对分析后的结果做出辅助性决策，指导用户进行生产活动。

2.3 未来发展趋势

在发达国家，牧草从种植到收获均已实现全程机械化，传统牵引式机具发展成自走式机具，并已研制出智能割草机器人。

目前，通过引进、消化、吸收国外先进技术，我国创新研制出一些新型牧草收获设备，可实现收割、压扁、搂草作业一次完成，并可根据草场地势和牧草特性调整设备状态，提高收获效率和收获质量。我国大型天然草场植株高大、地面不平整，需要采用大型自动化牧草设备作业。

综合国内外牧草收获机械生产技术实际，我国应立足开发操作简单、维修方便，具有防碰撞装置、合理压扁装置，且价格适中的牧草收获设备，使农牧民买得起、用得住，促进牧草收获设备推广和应用。

3 结语

牧草机械智能监测控制装置是未来牧草收获机械发展的方向。通过使用智能监测控制装置，可使牧草收获机械更加通用化、智能化、舒适化、方便化。随着我国人口的持续增长和人民生活水平的不断提高，牧草收获机械化在更高的水平上继续发展是必然趋势，而智能监测控制系统的设计及在农业工程中的应用，将成为高新技术创新的切入点。

参考文献

[1] 万其号，布库，李岩，等.国外自动监测控制装置在农牧业机械中的应用[J].中国农机化学报，2015（1）：145-148.

[2] 黎运宇，李明.我国农业机械化新技术应用与展望[J].中国农机化学报，2014（3）：296-301.

[5] 张连萍，闫景凤.我国牧草机械发展现状与趋势研究[J].农业科技与装备，2013（7）：71-72.

[3] 吴晓莲. 我国农业机械化发展现状及趋势[J].当代农机，2011（2）：76-78.

[4] 张丽，石文斌，敖恩查.自走式牧草调制收割机研究现状及发展趋势[J].农业工程，2015（1）：6-8.

[5] 曹玉龙，周宏伟.浅谈牧草生产机械化技术的发展[J].农业科技与装备，2013（1）：79-80.