先进农机装备区域、企业智能化发展经验和做法

河北农业大学机械电子工程系 袁江明 赵晓顺 李建昌 郝建军

1 智能化农业的优势

当今网络信息化、农机智能化发展如火如荼。打造智慧农业、数字农业的有力推手之一就是要积极发展提升智能化农业机械装备水平。现今，自动控制技术、新能源技术、电子智能技术、信息与网络技术、智能农业AI 机器人技术、卫星导航技术电液控制技术等诸多技术日渐成熟，此上诸多技术皆可应用于农业生产中的耕整地机、植物保护、种植施肥、农田排灌、作物收获等农机智能化领域，进而逐渐实现农业的生产智能化、管理智能化。做到了农业资源和劳动生产力利用率、环境污染降低效率的双提升，将经济、生态两者的效益提升到新的阶段同时做到真正落实可持续发展这一绿色理念。将智能化新技术应用于农业机械后，农业机械的性能将会大幅提升，例如：多功能性、安全性、使用可靠性等，同时，智能化农机可以做到24 小时环境监测，故障诊断、实时控制等，对农业生产具有更加科学的指导作用，通过分析气候信息和产量信息等准确预测指导下一阶段的农业生产，通过分析当地环境影响合作物的生长状况，得出更加准确科学的农业生产操作。长久时间下来，智能农业无论是从资源，环境，产量都将更具有优势。

2 各国智能农业发展的现状

现今，越来越多的国家投身于建设智能农业，并且研究出一系列传统农业所没有的新技术以及农业机械。国内外企业未打造智能化农业，开发了新型智能设备以适应农业生产，从而大大提高生产效率。

（1）美国在20 世纪90 年代中期安装了农业卫星导航系统，开启了农业高科技的时代，随之智能化设备，智能化管理发挥作用。至今，美国农业发展水平发达，农机化，智能化普及广。相关资料显示，约翰迪尔公司使用农机制作而成的信息收集器和传送仪器会监测工作状态，并将获取的信息传送至卫星，经过分析，进行电脑作图，进而土地产量、施肥情况等通过绘图展现出来，可以告知农民，使农民对第二年的耕作有更加精确的估计，真正迈向智能化。

（2）德国主要以农业和畜牧业为主。德国有发达的农业机械基础的工业，农业机械总量在德国年出口量的占比最大，居西方发达国家之首。通过将其先进的自动化技术应用于播种机、喷灌机、除草剂等农业机械中来，大幅度提高农作物产量，同时降低生产中的人力物力，毫无疑问，应用智能化农业机械装备方面，德国在世界范围内是领先的。

（3）澳大利亚在全国范围内开展多个智能农业计划，通过试用智能化农业计划来探索农业物联网对农业发展的作用。Kirby智能农场是国家计划的其中一个重要试点。Kirby 智能农场主要以菜牛生意和美利奴羊毛为主，同时产出的各种谷物可用于牲畜饲料生产商的原料供应。智能农场通过安装众多的传感器进行随时监测土壤水分、土壤和空气的温度、土壤电导性、牲畜分布，通过将传感器获取的数据分析，然后“智能农场信息平台”将会得到分析后的信息流。每5 分钟将形成一个数字地图，实时反馈信息，提供给农场运行必要的决策帮助[1]。

（4） 现代化农机智能装备在日本农田作业中已广泛应用于耕地、播种、收获等，推广农机结合农艺，尤其是国家日光温室作业小型农机的智能装备，发展水平达到世界领先。

3 精准农业

精准农业是各方农业智能化发展的方向之一。智能化农业机械设备在生产中应用程度越高，农业生产的效率也会随之提高。精准农业通过分析得出不同土壤特性和每种作物的生长特点，进而确定种植最合适的农作物，并确定每块土地上最合适的肥料，同时确定了适合施肥和灌溉的最佳时间，通过此方法获得经济和环境上的最大利益。智能化农机设备可采用系统化的概念，可以将农业机械、电子控制技术、信息技术以及智能控制技术合理结合起来进而组成了成套的农机作业系统，进而完成传统农业机械所不能达到的效果，使精准农业更加精准。智能化农机设备在精准农业中有着十分重要的意义。例如：北斗惠农XTSS- S 农业智能监控系统。此产品采用北斗/GPS 等多卫星定位、集成综合传感、2G/3G/4G 无限传输与计算机测控技术的智能监控系统。可广泛应用于小麦收割、播种管理、农田施肥等近20个作业领域。是精准农业发展的有力的帮手[2]。

4 国内外企业发展的经验和做法

4.1 德国相关企业发展经验

“数字农业”是智能化农业发展的一部分。德国投入了巨额资金用于研发新型农业技术，并且联合大型企业共同研发关于“数字农业”相关技术。德国的农业科技公司：SAP 公司在汉诺威消费电子、信息及通信博览会上，将“数字农业”的一套完整的解决方案公布。此方案可以在电脑显示器上实时反应多种生产信息，以便生产工作人员更加深入了解当前情况，比如：何种土地上更加适合种植何种作物、农作物接受光照强度情况等，农民可据精确数据优化生产，真正做到增产增收；此外，德国农业机械制造商科乐收集团（CLAAS）与德国电信达成共识，联手发展，凭借“工业4.0”技术，农业机械收割过程进入全面自动化。通过传感装置大幅度提升机器互相的交流，运用第四代移动通信技术作为交流通道，通过云技术保障获取安全数据，并通过大数据进行精确数据分析，大幅度提升农业生产的效率，同时降低运营成本。

“365FarmNet”是柏林的一家初创企业，通过提供给小型农场主一套全程服务软件，其中包括种植等。软件可提供精确的土地信息、种植和饲养规划等服务。并且该软件能够帮助用户更加方便地与企业的合作伙伴取得联系，以达到用户可以更加方便快捷地体验到相应服务帮助的目的。现代的大型农业机械普遍应用全球卫星定位系统（GPS）导航系统。工作人员只要保证调成GPS 导航模式，卫星数据就可以精确农业机械工作程度，并且将误差缩小到在厘米之间。

4.2 美国相关企业发展经验

美国的“智慧农业”的产生是市场竞争及产业可持续、高层次发展的需求。美国在20 世纪80 年代，第一次提出“精确农业” 的思想，并且在长时间实践后，成为实施“精确农业”最好的国家，并且为美国的“智慧农业”发展奠定了良好基础。

Cropx 开发的土壤探测硬件，通过采集大量相关探测地形、土壤结构和含水量等数据，极大程度上帮助农场节约灌溉用水。另一方面，大型农场通过应用大量产量监控器，将GPS、耕种区域地图、耕种作物种类和植物种群信息等综合应用，通过系统分析，在作物成熟收获之前就可以得到初步产量报告，可以帮助市场对农作物做出合理定价；约翰迪尔相关产品，通过长时间的反复检测和实践工作大大提高产品的可靠性成为精准农业基础的自动导航产品，达到降低运营成本的同时提高产量和效率，并且为产量及变量施肥提供极为精确的参考依据，成为美国的智慧农业一大推手[3]。

4.3 国内关于智慧农业发展的实践

2019 年中央一号文件《关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》正式发布，文件中指出智慧农业是我国现代农业进程不可缺少的重要力量，是未来全球农业发展的方向。在此号召下，国内以互联网、移动互联网、云计算和物联网为主要技术的智慧农业是一种新的农业生产方式，目前，广泛应用在温室种植业、畜牧养殖业、水产养殖业、农产品质量安全追溯等方面。随着推广智慧农业的趋势逐渐明显，同时也涌现出来一批企业提供切实可行的智慧农业解决方案。如：丰疆智慧农业物联网解决方案：丰疆智慧农业解决方案是丰疆研发的一台基于农业生产全流程的智能农机，同时搭载一系列LPWAN 等云监控设备和传输网络，同时为适应到来的5G 时代创新型的将5G 等多种通信技术和云网络技术应用到解决方案中来，更加准确快速地实现生产数据的采集和传输。通过大数据平台，实现深度挖掘分析和对农产品溯源，实现对农业生产决策并进行科学的生产指导，以此提高农业生产管理效率。

5 加强人才培养

发展智慧农业对于人才需求是巨大的，同时对人才的要求也达到一定高度，智能农业需要的不仅是要搞懂物联网技术的专业人才还要懂得农业生产知识的农业人才。加强校企合作，培养智慧农业人才。目前我国严重缺乏专业从事物联网技术研发的人才。而物联网技术人员不熟悉农业生产领域。暴露出国内智慧农业人员缺乏综合技能的问题。同时实践工作人员对智慧农业缺乏一定认识致使一部分地区尤其是乡镇地区对农业人才的扶持力度不够大，对从业人员遇到的问题更是没有进行疏导。针对上述情况，应大力培养专业人才为我国智慧农业发展提供充足的人才保障[4]。

6 结语

总而言，在“互联网”时代，在这一坚实基础之上，智慧农业的发展更加方便，物联网技术成为实现农业大数据发展、促进农业生产向着集约化、科学化、标准化、信息化发展的重要途径，物联网通过传感网技术的支持，可以帮助农民解决在生产中遇到的一些实际问题，明显提高农业生产的效率。但是，物联网技术仍存在一些技术难题与应用难题尚未得到解决，即便如此，我们依然要相信随着时代的不断进步，难题终将迎刃而解，以促进我国智慧农业的快速发展。