农业机械的自动化与智能化发展及应用情况分析

徐 明

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 佳木斯农业机械化研究所，黑龙江 佳木斯 154004)

0 引言

我国是农业大国，农业的发展水平在国民经济中发挥着重要的作用，农业的发展一方面依托于先进的品种和栽培技术，另一方面也要依靠现代化的农机设备参与农业生产才能实现。随着我国农业机械化水平的不断提升，农业的生产模式发生了很大的改变，农业机械的广泛使用有效降低了生产过程的劳动力负担，在国家农机购置补贴政策的支持下，农民对于先进农机的购买力逐渐增强，越来越多技术先进的农机装备应用到农业生产中，逐渐改善着我国农机使用水平落后的局面。从现阶段来看农业机械的发展水平对我国农业生产模式的优化有重要影响，农业自动化技术的提升和普及有利于进一步提升农业的生产效率，在农业自动化技术的基础上研究农机智能化是农业机械未来发展的主要方向，也是推动农业进一步转型升级的有利措施。

1 农业机械的自动化现状

现阶段，我国的农业机械使用量得到了快速增长，农业机械能够基本上替代人力完成农业生产的所有工作任务，农民对农业机械的认可度也不断提升。从农业机械使用的情况来看，产前、产中机械的整体技术水平还比较落后，生产中使用的机械技术和配套动力仍比较初级，机械化生产过程对于人的操作水平依赖较大，作业品质与操作技能直接相关，农业机械的驾驶工作劳动量较大，农忙时节驾驶员长期处于高负荷工作状态。总体上讲，我国农业机械化发展现阶段的主要工作仍在机械作业率的提升上，对于自动化农机及其先进技术的普及工作相对滞后。尽管近年来农业机械的购置补贴政策使部分先进的自动化机型得到了一定程度的应用，但从主流销售情况看，农民购置农机的意愿仍以中小型低价格农机为主导致了农机自动化技术的普及速度缓慢。另一方面，我国科学技术的快速发展使农机的自动化技术逐渐成熟，自主农机生产大厂和农机研究机构已经具备制造高度自动化农业机械的能力，只是相关机型成本较高造成产品售价偏高，使其普及速度相对较慢。

2 自动化技术在目前农业生产中的应用

现阶段，自动化技术在农业生产中的典型应用包括以下几类：(1)农田自动化灌溉技术。相对于传统的生产漫灌方式，很多现代化的农田建设了自动化灌溉管路，尤其在2010年以后，随着节水灌溉技术和相关基础工程的建设与普及，农业生产能够依据土壤状态自动控制管路实现输水灌溉，且孔口滴头、流量滴灌设备等先进技术逐渐与自动灌溉技术相结合，使农业灌溉的合理性进一步增强。(2)作物联合收获机。很多先进的自走式联合收获机在功能上实现了部分自动化特征，以玉米联合收获机为例，一方面机械能够替代人力自动化完成秸秆处理、摘穗、剥皮、收集等工作，另一方面，机具利用传感器技术和视频技术检测工作状态，减少了机械故障发生概率。(3)植保无人机。植保无人机是现阶段应用较为典型的自动化农机装备，植保无人机的作业过程能够实现对指定田地自动进行行驶路线规划、植保喷雾作业，并具备农药量检测、电池电量检测等功能，能够在植保作业中缺少农药或电池没电的情况下提前返回补给点，并在问题解决后再继续作业，同时植保无人机能自动处理田间障碍物、风力影响飞行或定位信号缺失等问题。(4)其他具有自动化特点的农业机械。除上述机械外，部分农机也逐渐应用了自动化技术，只是没有全部的自动化特点，例如拖拉机的自动匀速直线驾驶、水稻插秧机的秧盘检测、谷物烘干机的自动温湿度调控等，也都具有农机自动化特征。

3 农机自动化发展的阻碍因素

3.1 农民群体对自动化农机的认识不足

农民群体作为农业机械的使用主体，其对农业机械的选择与使用决定着农业生产的发展趋势。现阶段，大多数农民受传统观念制约，对更为先进的农机技术认识不足，认为自动化农机的应用对于自身的经营帮助作用不大，加之出于购机成本的考虑，往往还是倾向于选购传统农机。

3.2 自动化农机的设计和生产成本过高

自动化农机装备在设计和制造过程中比传统农机更为复杂，一方面，设计者在设计过程要选用大量的传感器、通讯设备、定位终端、中央处理器等，还必须对农机的相关功能和结构进行进一步优化，并对其进行详细的技术论证，整体的设计过程相对于传统农机研发更为繁琐；另一方面先进的自动控制元件造成农机生产、装配和购置的成本进一步上升，不利于农机产品售价的控制。

3.3 自动化农机对复杂农田的适应力不足

由于我国农业生产幅员辽阔，不同地区的气候特点、耕地土质、地形条件等因素存在很大的差异，现阶段的自动化技术由于缺少智能技术的支持，对于田间突发问题的应变能力相对不足，在农业自动化生产的过程中还可能因为自动化元件的加入引起更多的农机故障问题。

4 农业机械自动化向智能化发展途径

农业机械的自动化技术是农业机械优化发展的特征，但在应用过程中也存在着功能执行单一、应变性不足的问题，因此，随着智能化技术的成熟，农业机械也应逐渐向智能化转变。

4.1 加强自动化农机的数据分析处理能力

对生产环境和农机工作状态的实时分析与方案调整是农机智能化的体现，这要求农业机械具备一定的逻辑思维能力，随着物联网、云计算、大数据等技术的逐渐普及，将农业机械的逻辑分析过程与上述先进技术进行有机结合，有利于智慧农机真正实现全程无人化作业，使农业机械的工作能力再上一个台阶。

4.2 加强农机人机交互的便捷性

农业机械的智能化发展要求农业机械能够实现与生产管理人员的远程交互，在现代化的农业机械领域，随着自动化技术的应用，大量的传感器被应用到农机设备上，这些传感器对环境和工作状态的感知一方面供农机高适应性作业使用，另一方面相关信息也应便捷地传达给生产管理者，使管理人员能够及时获得农业生产相关信息，并能够实现远程调整农机作业方案、控制农机执行其他指令等。

4.3 从智慧农机向农业机器人转变

机器人技术在农业机械领域的应用能够进一步提高农业机械化生产的精确性和无人化程度，机器人作业具有更好的工作柔性和功能集成性，将现代化的机器人技术应用到很多农业机械难以应用的场合，如果蔬采摘、茶叶采摘、除草除虫等，能有效提高农业机械功能的覆盖面，使农业机械化生产的智能化程度进一步提高。

4.4 加强农业机械的集中专业化管理

为进一步提高智慧农机的实施和应用效果，可考虑建立现代化的智慧农机管理平台，利用智慧农机管理平台监管各个农机装备的使用情况，未来农民可根据自身意愿将智慧农机设备进行专业化托管，从而通过职业管理团队负责智慧农机的合理管理与服务，帮助完成智慧农机的使用、维护、保养、维修等工作，从而彻底解放农村劳动力。

5 结语

综上所述，农业机械作为现代化农业的生产力代表，提升其自动化和智能化程度是农机工作者必须要努力完成的工作，农业机械的快速发展必须要从现阶段的农机使用实际情况出发，分析农业生产的实际需求和自动化与智能化技术应用的合理方向，通过技术的循序渐进渗透使农民逐渐接受并认可先进技术的优势与好处，帮助自动化和智能化农机装备实现大面积普及，促进农业机械化生产的全面进步。

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