数字化技术在农业机械中的应用

田玮琨

西南民族大学 生命科学与技术学院,四川 成都 610225

农业一直以来是我国经济发展的基础，随着我国人口基数的不断增加以及耕地资源的不断减少，在很大程度上阻碍了我国农业经济的发展，针对这种现象我国政府部门出台了一些列措施旨在实现我国农业现代化，提高农业创收[1]。数字化技术的发展为我国农业现代化进程提供了基础，为加强我国农业技术的进步提供了更加便利的条件，尤其在农业机械现代化方面更是对农业的发展做出了巨大的贡献，成为实现我国农业现代化的巨大推力[2,3]。在这一历史背景下，如何有效的将数字化技术应用到农业机械上，实现农业生产的升级换代成为当前农业生产者的关注重点，鉴于此本文在数字化技术背景下研究我国农业机械的发展，这将对我国农业的发展有着一定的促进作用[4]。

1 数字化技术的概念

数字化技术从研究内容上来看主要包括对信息的采集、处理、存储、传递等，在具体使用过程中主要借助计算机，通过各种软硬件以及应用程序等来实现。随着我国计算机的不断普及，以计算机为代表的数字化技术的应用范围正不断的扩大，数字化技术的出现在一定程度上改变了人们传统的生产、生活方式，尤其是在农业机械上更是极大改变传统的农耕方式，对促进我国农业现代化作出了重要贡献。通过调研发现在近十年里我国数字化式的农业机械数量发生了巨大的变化，如图1所示为我国2008～2017年国内数字化农机的数量变化图。从图中可以看出我国的数字化农机数量每年呈现上升趋势，从2008年500万上升到2017年的将近4000万，由此也可以看出我国现阶段农业已基本实现了现代化[5,6]。

图1 2008～2017年我国数字化农机数量Fig.1Amount of digital agricultural machinery in China from 2008 to 2017 a

2 数字化技术在农机应用中存在的问题

数字化技术在农业机械方面的使用已经成为必然的趋势，但是因为受到传统农业生产方式的影响使得数字化技术在农业机械中的普及尚存在一定的不足，其中主要表现在：（1）对数字化技术的重视程度不足；（2）数字化技术投入力度不足；（3）技术研究与实际使用相脱节。

2.1 重视程度低

随着科技的不断发展，很多人逐渐认识到数字化技术对我国农业生产的重要作用，但是当前数字化技术在农业方面的应用重点还是在农业网站构建、气象预测等方面，而对于数字化技术在农业机械上的应用显然并不重视，对于这方面的研究也并不深入，使得数字化技术在农业机械方面的应用很难发挥应有的作用。与国外农业机械发展水平相比，我国农机数字化程度显然有着巨大的差距，而这也成为当前我国农业亟待解决的问题。

2.2 投入力度不足

数字化技术从本质上来看属于高新技术的范畴，通常在数字化技术研发和使用上都需要投入大量的资金，购买大量的实验设备来进行保障，同时配备大量专业的人员。但是就当前我国在农业机械数字化方面的投入力度上来看显然还存在着很大的不足，而这也在很大程度上限制了我国农业机械向数字化方向发展的脚步。

2.3 技术研究与实际应用脱节

就当前我国农业发展水平来看与国外发达国家还存在着很大的差距，尤其是在农业信息化水平、数字技术更新层面上以及农业机械实用性上。传统的农业生产方式已经无法适应快速发展的科技，当前我国农业生产数字化程度低，从某种意义上来说就是技术研究与实际应用相脱节的具体表现。例如当前很多数字化机械只适用于地势平坦的区域适用，而针对丘陵、山地等地势较为复杂的区域的农业机械研究较少，无法实现大范围的农业作业。

3 数字化技术在农机方面的具体应用

数字化技术在农机方面的使用需要大量不同类型的传感器，一方面各种数据的采集不断建立不同部件之间的良好通信，根据实际需求满足在不同工作环境下的结构设计需求。除此之外，很多机械在实际的构造中需要配备各种电子、机械、管理等方面的技术支撑，具体来说主要有以下四点：

3.1 农机电子装备技术

就国外农业生产情况来看，电子装备技术已经在各类型的机械中得以使用，例如在机械内部安装电子监控系统，实时观察和了解机械的实际运行情况。目前，典型的农业机械拖拉机已经逐步实现了数字化技术，其不断向智能化、网络化方向发展，对于一些大型农业拖拉机来说其内部系统增加了电子控制单元，从本质上来看已经形成了一个简单的计算机控制终端，另外还具备了独立的信息处理与标准设计的结构，加大的方便了与外界进行网络通信。

图2 农机-拖拉机总线系统框图Fig.2 Framework of agricultural machine-tractor bus system

3.2 农机总线通信技术

随着以拖拉机为代表的数字化电子控制单元的实现，农业生产急需制定相关的通用化标准。一般情况下，可以在农业机械驾驶室根据实际情况安装各类智能显示器，智能终端通过各种不同类型的光纤实现机械部位与终端之间的数据通信。目前在农机通信上使用最为普遍的是CAN总线技术，在通信方式上因为数据传输距离较近采用的是串行连接方式。电子控制单元与机械部件之间的通信接口均设计为总线挂接的标准接口，这样可以保持每个电子控制单元与中央控制器之间的良好连接，实现部件之间的信息交换，同时能够及时准确的接受并执行控制命令。

为了尽可能的保证农业机械电子系统的可靠性与兼容性，需要设计具有通用性质大的通信标准，这样可以更为方便的实现农业机械的普及与推广，甚至为实现全球采购提供基础，另外这种方式也极大的方便不同农业机械之间的配套连接与使用。总的来说，通用标准的建立对于农业机械的制造商有着极大的好处，一方面生产商在设计产品时不需要全面了解社会上所有的产品并设计不同的配套接口，另一方面通用标准的建立在一定程度上增加产品的销售渠道。从20世纪末开始国际标准组织就开始着手国际标准的制定，如图2所示为拖拉机的总线系统结构图。

3.3 机群调度与管理决策支持技术

西方国家一些大型的农场已经实现了计算机与农业机械的无线连接，在办公室可以利用网络进行数据间的实时交换与管理。农场管理者可以通过计算机管理系统实时对机械的田间作业监控和管理，另外还可以进行参数的设置，实现对机械作业的远程控制，并直接将相关的数据存入到数据库当中，极大的提高了数据采集、分析的效率。生产者通过数据库获取机械作业的相关数据，再借助计算机进行数据分析和处理从而进行科学的决策与管理，根据农场的实际情况制定相应的生产方案，最后再通过无线通信技术将所需的指令传递给农业机械。除此之外，当机械发生故障时还可以借助数据库当中的数据利用计算机进行故障诊断，及时发现机械故障原因，大大提高农业生产效率。

4 加强数字化技术在农机中的应用对策

农业机械的数字化是当前我国农业发展大势所趋，但是数字化技术在农业机械上的应用存在着一定的不足，因此针对具体的问题就加强数字化技术在农机上的应用提出了具体的对策。

4.1 提高农民机械使用能力

当代农业生产者是我国农业的践行者，在新时期只有农业生产者不断提高自身水平才能够从根本上增加对数字化农业机械的认知和操作，才能使自身适应现代化农业生产的各项需求。因此，政府相关部门应当以地方农业生产的实际情况以及农民掌握知识的现状，开展具有针对性的培训，不断加强农业机械的后续维修等服务。在培训方面一要不断加强农业生产者信息化意识，降低农业机械准入门槛，二要通过各类培训不断提高农业生产者对农业机械的使用能力，最大程度上避免农民所担心的机械故障，全方位的提高农业生产者的综合素质。

4.2 加大农机数字化投资力度

目前，数字化技术虽然在农业生产方面取得了一定的成果，但是与发达国家相比我国数字化技术在农业机械方面的应用显然还存在着很大的差距。针对这种现象，政府相关部门应当加大对高等院校与科研院所的投资力度，不断深化数字化技术的研发与应用，大力倡导农业生产者学习数字化技术，最大程度上促进农机数字化水平。

4.3 加强农机与“三农”问题的有效衔接

农业机械的研究与使用，应当以我国农业生产的实际情况为基础，重点考虑当前我国“三农”问题的实际情况，找到立足点不断提高农业机械的开发、销售与使用，加强产品销售各个环节的信息化质量。加强对农业生产者对数字化技术的培训，使所研发出的农业产品能够更好的贴近农业生产、服务农村生产的实际情况，从而实现农业科研成果的推广与使用。

5 结 语

综上所述，随着数字化技术在农业机械方面的不断普及，对于解放农村劳动力，提高农业生产效率，促进我国农业生产的现代化将有着至关重要的作用。但是随着数字化技术的普及对农业生产者的要求也不断增加，这就需要相关部门不断加强对农业生产者进行数字化技术的培训，以适应当前飞速发展的现代化农业生产，促进我国农业生产的快速、健康发展。