农业机械自动化发展现状及应对措施

2021-11-27孙建业

农机使用与维修 2021年9期

孙建业

(高唐县农机综合服务中心，山东高唐 252800)

0 引言

随着人口老龄化和农村劳动力城镇化转移的加剧，农业生产活动与农村劳动力需求之间的矛盾日益突出，农业机械自动化为提高农业生产活动效率，降低农业生产成本起到关键作用，近年来，大量科学技术与农业机械的融合发展，使我国农业机械朝着自动化的方向快速发展，对于提升我国农业生产水平，加快农业现代化进程具有重要意义。

1 农业机械自动化发展的意义

1.1 提升农业生产效率

农业自动化技术是在农业机械化基础上实现的，其通过将现代控制理论对传统农业机械技术进行改造升级，使得传统农业机械具有一定范围内的自动化性能，因此，农业机械自动化技术的发展与应用能有效提升农业生产的效率。通过人机交互界面，操作者对作业内容进行设定，设备根据传感器及时感知外部环境，进而调整农业机械的作业状态。如全自动蓝莓采摘机，由于成熟蓝莓果实易损坏，传统的果实采摘技术不能直接应用到蓝莓的采摘过程中，通过设置传感器，使得机械设备拥有对外部信息进行感知和判断的能力，通过机器视觉，对成熟果实进行定位与采摘，进而提升了蓝莓采摘的效率。

1.2 降低农业生产成本

近年来，随着人们对于美好生活的追求与实现，农业生产过程中的经济收入成为农业工作者的重点关注因素。人们追求在保证农业产出一定的情况下，减少农业生产成本，提升农业生产的经济效益[1]。自动化技术在农业机械中的应用与发展，为提高农业生产的经济效益提供了新的技术手段。如旋耕机的全自动土地翻耕功能，通过搭载卫星定位和自动驾驶技术的自动化旋耕机，人们将田地边界数据、具体翻耕参数等进行设定，减少了农户在整个生产活动中的参与，降低农业生产的人工占用成本和时间成本，进而提高了农业生产活动的产出投入比。

1.3 保证农业生产质量

农业生产质量直接影响到作物给农户带来的经济效益，自动化技术的应用能有效保证农业生产质量。通常情况下，可根据农业生产的阶段和具体工作，将农业生产活动分为翻耕、耕种、植保和收割4个阶段。相对于其他产业，农业生产过程对于上游工序的要求较为严苛，必须保证每一环节的生产活动高质量完成，才能保证最终农业生产活动的效果。但由于传统农业生产活动通常是由工人手工完成，大家对于工作效果没有统一的标准，这也导致后续工序的参差不齐，不利于最终农业生产的管理。采用自动化技术，保证每一环节内各项活动均有统一的执行标准，因此自动化技术在农业机械中的应用，保证了后续农业生产的质量。

2 发展现状

2.1 自动化技术应用广泛但不深入

综合我国农业现阶段的发展情况，自动化技术在我国农业生产过程中的应用相对较为广泛，常见的自动化农业机械设备有联合收割机、插秧机、拖拉机、施肥播种机、喷雾机等。虽然我国自动化技术应用较为广泛，但是可以发现，农业机械设备的自动化程度相对较低，而且大多仅限于农业设备的动力或者服务系统中，并未参与到农业自动化生产过程中，即现阶段的农业自动化设备还只是给操作者提供较为便捷的操作支持，并未涉及到自主决策、减少人员参与的先进自动化技术应用。

2.2 自主研发动力不足

农业机械自动化技术自主研发动力和能力不足是现阶段我国农业机械自动化技术发展的另一特点[2]，受限于研究经费、设备资源、实验场景的因素限制，我国农业机械自动化技术的自主研发能力相对较弱，同时，行业之间壁垒严重。如在校师生通过申请政府项目，有针对性地对某一领域内容进行重点研究，但并未将研究成果进行有效转化。另一方面，农业机械相关的企业中，老员工占据着研发部门中的重要岗位却未进行有效的信息更新，思维逻辑和技术能力还停留在过去，并不能及时根据市场进行调整，导致我国农业机械自动化技术研发动力不足。

2.3 设备推广难度大

影响自动化农业机械设备的推广因素有两个，分别为农户对新事物的接受能力和相关政府部门对于新型农业机械的财政补贴。其中，农户对于新事物的接受能力是指农业工作者对于新型设备的操作能力和对于新型设备的购买意向，这要求农业自动化机械设备在设计时要充分考虑农户对于设备的功能需求，并将操作的复杂程度与农户的知识文化水平进行关联分析，从农户的角度出发，保证农户购买的主动性。另一方面，政府部门关于新型自动化设备的补贴力度也直接影响到农户对于新型设备的购买意向。

3 发展前景及对策

根据相关工作经验及上述关于我国农业机械自动化发展现状，从学科协同化、设备智能化和绿色生态化三个方面对于我国农业机械自动化技术的发展前景和发展对策做出分析。

3.1 产学研多方联合促进农业机械多学科协同化发展

协同化发展是我国农业机械自动化水平进一步提升的主要途径[3]，现阶段的农业机械设备中，主要是通过燃油系统提供动力源，通过控制系统对各项动力进行分配和转化，最后通过机械系统去执行具体的作业内容，该作业方式是通过不同系统对作业内容进行划分，最后实现预期作业目标。该方法存在的问题为系统过分独立，无替补方案，一旦某一系统出现故障，即导致整个机械设备的失效，因此下一阶段，应大力发展多系统多学科的协同发展模式，将产业、教育、研究机构等多方资源进行联合，寻求一种多方互补的伺服服务机制，减少过程中的不确定因素，进而在提升农业机械自动化水平的同时保证设备运行的稳定性。

3.2 加大政府高新技术产业引进力度，推动农业机械智能化发展

自动化是我国农业机械朝向智能化发展的必经阶段。打破行业壁垒，增加相关产业的信息交流和资源共享，是实现农业机械设备自动化快速发展的有效途径。现阶段，随着人们对于知识产权的保护意识越来越强，行业间的信息交流也越来越难，通过政府参与，建设公平公正的信息共享机制，将现阶段各项智能技术选择性地应用到农业机械的自动化设计中，进而提高我国农业机械的智能化水平。

3.3 优化农业机械结构设计，引导农业机械绿色生态化发展

我国国民经济发展的主要矛盾发生改变，要求现阶段产业的发展必须将生态环保等因素作为行业发展的基本原则，农业机械绿色生态化是我国农业机械发展必然趋势。优化农业机械结构设计，引导农业机械绿色生态化发展可以从农机设计、制造和使用过程三个阶段进行说明。首先，通过精简农业机械结构，从价值工程方面进行分析，找出产生能源浪费的部件进行相关功能替代，进而从根源上减少农业机械能源的浪费。其次，在制造过程中的绿色环保，根据不同的部件功能特点，选用不同类型的材料，在保证各项功能的同时，减少材料的浪费。最后，使用过程，通过对使用方法的规范化和标准化，保证农业机械的正常功能，减少不必要的故障和损坏，进而提高农业机械的生产效率，减少故障和维护成本。