智能农机装备的应用与发展

孟凡召

（山东华宇工学院 机械工程学院，山东 德州 253034）

农业机械装备是现代农业发展的重要物质基础，是《中国制造2025》的十大重点领域之一[1]。2018年，中央一号文件提出推进我国农机装备产业转型升级，加强科研机构、设备制造企业联合攻关，进一步提高大宗农作物机械国产化水平，加快研发经济作物、养殖业、丘陵山区农林机械，发展高端农机装备制造。随着现代互联网技术与新农业的融合与发展，农业装备从机械化到智能化的跨越进程正在加速推进，并促进了以物联网、移动互联网、大数据和云计算等为支撑和手段的现代农业的形成。农业部农业机械化管理司司长李伟国认为，在城市化和工业化不断加速推进的大形势下，农业劳动力的持续减少是无法避免的。新一代适龄工人从事传统农业劳动的意愿只会下降，不会增加。要想维持农业生产的可持续发展必须用大量农业机械装备替代高强度的人工劳动生产。只有新型的高端自动化的智能农业机械装备应用到现代农业生产中，才能吸引并留住新型农民从事农业生产劳动。

德州市素有“九达天衢”之称，地理位置优越，位于环渤海经济圈、京津冀一体化协同发展区、山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交汇处。《京津冀协同发展规划纲要》明确提出“支持山东德州建设京津冀产业承接、科技成果转化、优质农产品供应、劳动力输送基地和京津冀南部重要生态功能区”。德州市作为山东省的主要粮食产区，粮食年产量占山东省的六分之一，畜牧业的产值占农业总产值的46%之多，能够为北京和天津地区提供充足的优质农产品[2]。历史上，德州市还是著名的产棉基地。作为一个农业大市，农业机械装备的应用与发展对德州市经济的发展影响巨大。在当前国家大力扶植高端农业机械装备的背景下，智能农业机械装备将会成为农业机械装备发展的主潮流，深入开展德州市智能农业机械装备应用与发展的研究具有较大的现实意义。

1 智慧农业与智能农业机械装备

近年来，随着科学技术的发展，现代农业不断向智能化发展，其中智慧农业和智能农业机械装备是新的概念。智慧农业作为农业生产的高级阶段，可以通过各种传感器单元和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。智能农业机械装备是智慧农业的关键技术设备，是装备了各种传感器以及探测装备的具有通信、定位功能的新型农业机械。它的功能特点是：（1）利用其搭载的各种传感设备实时采集农业生产环境数据；（2）通过无线通信模块将其采集到的数据上传；（3）利用终端设备及软件实时监测农业生产数据，发送控制指令；（4）智能操作以适应环境变化或者执行在线专家（农业生产管理者）指令来完成规定的改善农业生产环境的动作。通过智能人机交互，改善农业从业者的体验舒适度，实现提高工作效率，操作规范的智能化农业生产。

2 德州市农业机械装备应用现状

2.1 农业机械装备企业情况

目前，德州市从事农业机械生产销售的企业不少，但是规模一般且总体技术水平较低，均以常规农业机械机具的生产销售为主。其中，德州宝丰农机制造有限公司可以说是德州农业机械的代表性企业。该公司主要从事农业机械器具的技术研发、产品设计以及制造和销售，前身为始建于1972年的山东省德州市农机厂，是国家生产机械牵引犁的骨干企业，也是山东省农业机械器具生产的重要企业，拥有30多年生产机械牵引犁的历史，曾获“山东省商品质量、服务质量信誉承诺企业”“农民喜爱的山东农机产品”“河北省用户满意产品”“中国质量百日无投诉单位”“山东省出口授外先进单位”“农机市场50年深受用户欢迎的农机产品”“农机市场50年十佳售后服务企业”及“省级先进企业”等多项荣誉。生产“德州”牌各种大、中、小型机引犁、圆盘犁、圆盘耙、圆盘式平地合墒器、玉米秸秆还田机、挖穴机、旋耕机、割草机、播种机、拖车等，可与国内外各种型号的拖拉机配套使用，适合于大小不同的地块、不同的地质，其生产的悬挂两铧犁、三铧犁曾获省、部优称号。德州市华北农机厂从事农林牧渔专用机械的设计制造，主要经营秸秆切碎还田机、配件制造、机床配件等。德州鲲鹏机械制造有限公司（原宁津县宝丰机械厂）具有年产5万台各种型号微型耕作机的能力。该公司的产品系列多，配套农业机械器具全，集耕整和田间管理于一体，具有旋耕、犁耕、开沟、培土、起垄、播种施肥、喷药灭虫、田间运输等功能，是理想的微型农业管理机械。德州申湖机械制造有限公司主要生产秸秆打捆机，适用于小麦、水稻、玉米立杆倒杆碎杆，棉柴、牧草、谷草、苜蓿、芦苇等捡拾粉碎。德州博亚机械有限公司主要从事研发、制造、生产、销售种植机（蔬菜播种机、玉米播种机、小麦播种机、大蒜播种机、土豆播种机、芝麻播种机），收获机（大蒜收获机、土豆收获机、花生收获机、地瓜收获机）以及各种型号玉米脱粒机、撒播机、起垄犁等。其他企业不再一一列举说明，每个企业都有自己的主打产品，但是尚没有智能化和自动化程度高的农业机械。

2.2 农业机械装备应用情况

近年来，德州市农业机械部门充分挖掘农业机械的增收潜力，拓宽新机具发展空间。围绕高效农业规模化和农业结构调整，结合本地农业产业特色，大力组织推广新型农业机械装备及新农业技术的应用，全市农业机械化事业得到了持续的发展。不仅大力发展本地制造的农业机械装备，还从其他地区引入了先进的农业机械装备，同时，一些先进的农业示范园还开展了基于农业物联网技术的智能农业机械装备的引进试验与示范应用，获得了良好的技术红利。

大型联合机械、新型农业机械装备不断出现在田间地头。近年来，小麦联合收割机、玉米联合收割机等大型机械不断升级功能越来越完善。中国一拖研制的无人驾驶拖拉机具备在规定区域内的自动路径规划及导航、自动换向、自动刹车、远程启动、远程熄火、农具的自动控制、障碍物的主动避让和远程控制等功能，搭配旋耕机能耕地，搭配整地机能平整土地，作业质量精度高，可以最大限度地提高土地、种子、化肥的利用率，有效降低农业生产成本的投入。雷沃谷神无人驾驶收割机能够通过远程遥控启动，自动合上主离合器，自动加大油门，割台自动下降，其定位精准，能够自动规划路径完成收割作业；无人驾驶雷沃欧豹拖拉机牵引旋耕机对收割完的地块自动进行耕整作业；无人驾驶的阿波斯拖拉机牵引播种机播种玉米，在卫星导航的指引下，可以实现高精度作业。平原县通过组织召开无人机高效植保现场演示会，推广无人机飞防、自走式喷杆喷雾机等技术，集中防治，整体推进，实现“科学植保、公共植保、绿色植保”。植保无人机每天可喷洒农药面积300亩左右，不仅减少了劳动力，节约了劳动成本，还提高了作业效率，避免了高温下人工打药中毒。市农业机械局通过宣传推行国家农业机械购置补贴政策和相关的惠农政策，引导农业机械组织、农业机械专业户淘汰高耗能、小型、老旧机械，发展先进实用、高效节能、绿色环保机械，全市新型、大型、绿色农业机械数量不断增加。截至2018年7月，全市拥有高杆喷雾机928台，植保无人机130架，粮食烘干机214台，水肥一体化设备55台。

2.3 新型农业合作机制

自发的农业机械合作社不断涌现。中国共产党第十九次全国代表大会上的报告提出“培育新型农业经营主体，健全农业社会化服务体系，实现小农户和现代农业发展有机衔接”，农业机械合作社作为新型农业经营组织的重要成员，是实现小农户与现代农业发展有机衔接的重要载体。在政府部门的推动下，2017年不少乡镇上的新一代农民组织成立了农业机械合作社，这些合作社主动向其他农户提供机械化农事服务，既享受了政府的惠农补贴政策，又提高了农业机械装备的利用率，能够解决农业从业人口老龄化、劳动能力减弱的问题。

随着土地流转的发展，农业机械合作社逐渐出现了农业机械作业效益逐年下降，单机作业时间以及作业面积越来越少，农业机械转场等非作业消耗加剧等问题。另外，土地流转使土地连成大片，实现机械化大规模作业的同时，也使农业机械合作社的早期投资成本大、经济负担重的问题日益突出。

3 德州市智能农业机械装备应用与发展策略

3.1 资金保障

加大财政资金支持力度，建立健全多元化的投资机制。要想加快农业机械化的发展，必须不断增加资金投入。一是争取国家、省、市财政资金，继续实施农业机械购置补贴政策。二是努力争取“机器换人”、农业技术推广、标准农田建设等涉农配套资金的投入。三是加强舆论宣传，争取金融信贷资金、社会力量投入。

完善农业机械购置补贴政策。完善现行农业机械购置补贴政策实施中的农业机械器具补贴种类、补贴范围、补贴标准，对农业发展急需的农业机械产品加大补贴力度，并向各类农业机械服务组织、农业机械大户和种粮大户等倾斜。

3.2 技术保障

加强农业机械与农艺学的融合。发达国家农业机械化的发展历程表明，重视和加强农业机械与农艺学的结合是实现农业生产全过程机械化的重要措施。

加大农业机械装备的支持力度，特别是智能农业机械装备科技创新支持力度，研制农业生产急需装备。通过加大农业机械专项科研基金投入，科技奖励评选向智能农业机械装备领域倾斜等手段，引导高校、科研院所的工程技术研发人员主动深入田间地头，了解农民所需，然后投入到先进的农业机械装备研发中去，为投身农业机械装备研发的研究人员解决后顾之忧。

3.3 实施保障

加强新型农业机械的社会化服务主体，创新农业机械的服务机制。农业机械的社会化服务在促进农业机械的通用性和提高机械化操作水平方面发挥着重要作用。根据农业机械服务市场化、社会化和产业化的发展要求，要以市场为导向，重点从以下几个方面采取措施，加快农业机械社会化服务主体的培育和扩大，不断提高服务水平，从而满足农业生产对农业机械服务的多样化需求。首先，要以新型农业机械社会化服务组织的培育为核心，大力发展多元化的农业机械服务组织及服务主体，包括农业机械作业中介服务机构。对于农业服务中介组织要特别严格认定资格并规范其服务行为，全力促进农业机械服务的市场化和产业化进程，达到最大限度提升农业机械利用率的目的。其次，要积极拓展农业机械作业服务市场。建立农业机械装备跨区域经营的信息服务网络，积极推广订单经营、合约经营和一站式产销服务等新服务模式，不断扩大农业机械服务的领域和市场。最后，要不断创新农业机械社会化服务机制。充分发挥市场的资源配置作用，逐步形成以市场为导向，以服务为手段，融示范、推广、服务为一体的多元化新型农业机械服务机制；树立农业机械服务品牌，做大做强农业机械跨区域运营服务，提高农业机械服务的组织化程度和集约化水平，实现农业机械社会化服务经济效益和社会效益的统一。

要创新农业机械化技术的推广，加快新农业机械技术的推广应用。农业机械化技术推广是农业机械部门的基础工作，对于实现农业机械新技术、新农业机械与农业生产经营者之间的有效对接及推广应用具有重要作用。要不断加快农业机械化技术的推广，以满足农业发展对新农业机械和新技术的需要。首先，要建立多元化的农业机械化技术推广体系。建设以农业机械推广机构为主体，农业机械研究与教学单位、农业机械专业合作社、农业机械企业等广泛参与，分工合作的新型多元化农业机械推广体系创新，建设农业机械推广组织。不但要利用好农业机械推广机构，更要依靠农业机械合作社，共同促进农业机械化技术的普及，提高农业机械化的普及率，加快解决“农业机械技术最后一公里”的普及难题。其次，要建设农业机械化示范基地。建设过程中要注重加强示范基地的扶持政策、运行机制和管理方式的创新，不断提高示范基地对周边农户的示范和辐射效果。第三，要主动加强农业机械推广信息服务网络系统。整合现有技术推广、培训和信息交流等相关的信息服务资源，系统地推进农业机械新技术信息的整合处理，提供优质、高效的信息给各类农业生产从业者。

要建立并优化农业机械化培训教育制度，通过农业机械化继续教育，提高农业从业人员素质。农业机械化的发展不仅需要农业机械使用和维护方面的实践性人才，而且还需要农业机械设备管理、推广、研究与开发方面的专业人才。经常组织农机操作使用、维修保养和经营管理等各类人才培训。加强农机科研队伍建设。要积极发挥高等院校、科研院所的作用，加强产学研合作。同时，鼓励和引导农业机械相关专业的高学历年轻人才参与农业机械化发展事业，以此保障农业机械化事业发展后继有人。