农机智能化发展与需求分析

于志刚

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

在科学技术的推动下，各种智能化农业机械装备被研发并运用到了农业生产当中，大大提高了农作物产量和质量，减轻了农民的劳动量，尤其是在疫情的特殊时期，减少了人员的聚集，为疫情防控起到了重要作用，为我国农业机械设备的转型升级提供了广阔的前景。目前，我国农业机械设备的智能化还处于起步阶段，农机从技术研发上才刚开始具备智能化的特征，还有诸多难题待攻克，其中最主要的还是基础问题[1]。与发达国家相比，我国农业机械的研发能力、制造水平、产品质量、运行效率等方面有较大差距，且存在配套设施不完善、核心技术缺乏、制造技术能力低、农艺农机融合与全程机械化配置性差等问题。农业智能化是生物技术、信息技术、智能装备三大要素的统一，我国未来农业发展的趋势必然是智能化，将围绕物联网、大数据、人工智能三方面来提高农机智能化水平[2]。

1 农机智能化的发展现状

农业的智能化是我国农业发展的新潮流。当前，我国的农业重视科学技术的研发，致力于实现“数字农业”、“智慧农业”，将物联网、大数据、遥感等技术运用到农业领域。我国的智能化农业装备也正处于蓬勃发展的时期，以自动化的设备为基础，借助于传感器、信息传输、信息集成处理等作为技术支撑，来实现农业的智能化作业，其应用可以总结为以下三方面。

1.1 农机的智能驾驶

在当今农业智能化发展的新时期，出现了基于北斗卫星导航系统(BDS)、全球卫星定位系统(GPS)的智能化驾驶的各类农用机械，包括插秧机、播种机、联合收割机等，将高精度定位与导航技术、图像识别与传输技术等运用到这些机械的智能化驾驶中去，实现农机驾驶的精准化导航，甚至是农机的无人驾驶，能够大大减轻农民的工作压力。当前，农机研发机构以及生产制造厂家对这类农机的研发和生产热情很高，但很多新型智能化农机仍处于研发或者实验阶段。总体来说我国的农机在智能驾驶方面已经取得了显著的进步，并且部分较成熟的农业设备已经开始应用。

1.2 农业数据的实施采集与处理

农业数据遍及农业生产的全周期，包括农作物实时生长健康状况监测数据、土壤水质监测数据、气象监测数据、农业机械工作状态监测数据等。这些多方面且海量的数据，一方面需要卫星定位、物联网等技术支持进行数据的获取与采集，另一方面还需要高效且合理的大数据处理方式进行配合，才能获取并运用好农业数据保障农作物的健康生长，保证产量，运用数据进行产量预测、病虫害风险预测与防治等

1.3 农业机械的智能化作业

农机的智能化作业是智能化在农业上综合运用的体现。前文中提到，我国现阶段的农业智能化处于起步阶段，很多农业设备的使用处在自动化与智能化的过渡阶段。举例来说，农田的灌溉系统可以通过农民的简单操作完成灌溉，但何时灌溉、灌溉量多少等问题还是依赖于人的经验判断，而智能化的灌溉系统则可以通过农作物生产状态的监测数据、温度湿度、气象状况等来综合判断，节省了人力且保障了农作物生长状况的健康。

2 农机智能化的优势体现

智能化农机是信息技术、计算机技术、卫星定位导航技术等诸多技术在农业这个行业上综合运用的体现，我国现代化农业的显著特点是机械化与自动化，而智能化则是帮助农业在现有的基础上又提高了一个层次，通过智能化来帮助实现农业的高效率和低成本，实现农业生产过程的少人化、合理化、标准化。具体优势体现在如下三方面。

2.1 智能决策与柔性作业

智能农机是建立在海量数据及高效数据处理方式的基础上，相比农民的经验判断，智能农机能够综合相关数据进行科学的判断并进行智能的决策，还能够根据实时更新的监测数据对工作方式做出调整，保证了作业的合理性。

2.2 高效作业与规范实施

智能化农机相比传统农机，获得提升的不仅是智能化作业方面，还包括基础功能方面。以农作物的灌溉为例，从头至尾以什么样的速度灌溉，灌溉的量是多少都通过智能化的农机进行判断并进行规范地实施，避免了返工，提高了作业效率。

2.3 质量保障与安全生产

传统农业设备，尤其是大型设备的故障率是难以保证的，尤其在春耕、秋收等农忙时期以及特殊工作环境下，出现问题的概率更高，而智能化设备会对自身的工作状态进行监控，实时反馈设备运行状况，也会根据工作环境调整工作方式、工作速度等参数，将出现故障的概率降到最低，即使出现故障也可以第一时间报修，尽最大可能减轻对农业生产效率的影响，保证设备平稳高效运行。

3 农机智能化的发展趋势与配套设施需求

3.1 农机智能化的发展趋势

目前我国农业智能化处于起步阶段，未来还有很长一段发展过程要走，未来一段时间的发展趋势包括以下两点。

3.1.1 提高农业精细化作业水平

（1）干式变压器温升的主要原因是由变压器运行中所产生的损耗引起的。变压器运行时产生的损耗转化为热量，使温度升高，热量向周围以传导、对流和辐射的方式扩散。由于低压绕组处于铁芯和高压绕组的内部（如图1所示），其散热方式主要是通过气道内与空气的对流进行，但是由于气道内空气流速有限，故散热性能欠佳。而高压绕组处于外侧，不仅可以通过与空气对流散热，还可以采取辐射方式来散热，散热条件明显好于低压绕组。

我国是农业大国，是农业起步最早的国家之一，因此很多根深蒂固的农业思想限制了我国农业的发展，因此需推进农业精细化作业的普及，尤其是在农机智能化发展的过程中，不放过任何细节。以农业数据为例，从时间、空间、类型等角度，尽可能多的覆盖与农业生产相关的一切数据，在我国智能化农业发展的起步阶段打好基础，通过技术手段提高农业精细化水平。

3.1.2 技术创新，与时俱进

从我国农业机械化的发展历程就可以感受到技术创新的重要性，从最开始的刀耕火种到现在的机械化农业生产，科学技术起到了重要的推动作用。因此，农业智能化发展依然离不开技术的创新，不论是农业数据获取和数据处理，还是农机功能的创新与实现，都需要技术作为支撑。目前，我国农业机械的研发和制造水平还有所欠缺，因此需要鼓励技术创新，也需要通过技术引进的方式，来提高我国农机的智能化水平，做到与时俱进。

3.2 农业智能化的配套设施建设需求

农业智能化实际上是多种资源、技术的整合，比较依赖于基础设施建设，例如卫星定位、农业大数据平台等，从以下四方面进行需求的分析。

3.2.1 卫星基站的建设

前文中多次提到了卫星定位与导航在智能化农业设备中的重要性，但生产实际中，机械的自动定位和导航经常会有较大偏差，导致农机工作偏离既定路线等问题，影响了工作效率[3]。因此，需增加农业密集区卫星基站的建设，将卫星导航定位与实际状况的误差降低到合理范围内。

3.2.2 农业大数据平台的建设

农业大数据包含的方面众多，包括产量数据、病虫害数据、气象数据等，当前所能获取到的数据数量有限且非常零散，不利于数据处理和数据预测。因此需要完善农业大数据平台的建设，使得多方面的数据能够完整地保留并部分开放获取，方便相关研究者的获取和处理研究。

3.2.3 智能农机工作条件建设

目前，我国大规模农业生产的基层地区缺少必要的基础设施建设，其中以农机行驶道路建设不足最为突出，导致各种农机的使用受到限制。智能农机的作业需要良好的工作条件，需要围绕其工作条件的需求进行合理的建设，保障农机的正常作业以及较高工作效率和准确度。

3.2.4 生产规模的集成与扩大

小区域作业会增加智能农机的作业成本及作业量，降低农机的工作寿命，显然是不划算的，因此需要推进农业区的连片化经营，促进农业生产的规模化，便于各种高端智能农机的布置与运行，充分发挥智能化农机的优势。

4 结语

农机智能化是时代的产物，是新时代农业发展的必然趋势和需求。我国农机智能化水平尚处于起步阶段，但其优势以及智能化在各行业的成功应用告诉我们，农机智能化是我国未来农业发展的前进方向。因此，需要充分认识到智能化能带给农业的转变并着力发展，推动我国农业的智能化转型升级。