农业机械自动化在现代农业中的应用与发展

王晓龙

（内蒙古巴林右旗查干沐沦苏木人民政府，内蒙古 赤峰 025175）

1 农业机械自动化技术的优势

1.1 提高生产质量

传统的农业机械设备对人工操作有着较大的依赖程度，随着近年来科技的快速发展，企业逐渐从劳动密集型转变为技术密集型，如今技术水平竞争已经成为农业机械领域竞争的关键。可见，机械领域要重点提高设备精密度。自动化技术的发展和应用，不但能够推动农业机械的发展和升级，还能够推动整个产业转型，逐步解决传统农业机械生产和应用中的不足，达到优化整个产业的效果。农业机械的使用、维修、养护等因机械自动化技术而变得更加便捷。农民在农业生产作业过程中可以利用自动化机械设备进行灌溉、环境监测、病虫害防治等，将自动化技术应用于农业生产机械设备当中可以有效解决传统生产方式中的问题，有助于提高农业生产质量[1]。

1.2 提高作业精准度

将自动化技术应用于农业机械设计制造行业当中能够有效提高生产效率，优化机械生产质量，有助于提升企业的市场竞争力，促进企业发展。位置传感器和光电传感器是很多自动化农业机械设备内部控制系统常用的装置，通过传感器能够实时获取农业机械作业动作执行情况，准确获取具体的位置信息并且合理调整施工作业位置，提升农机作业的精确度。同时，集成控制模块的应用能够显著提升各个功能部件响应速度，比如，在播种机作业中使用自动化控制技术能够精确控制排种器转速和补种装置，避免发生漏种、重播的问题，从而使播种作业精确度提高。

1.3 提高农机作业可靠性

自动化农机设备中运行状态检测元件较多，利用这些元件设置检测系统能够实现相关信息数据的收集、控制和处理。当前速度传感器、称重传感器、温度传感器、振动传感器、光电传感器等都是组成检测元件的主要部分，这些传感器能够准确获取农业机械的位置、运行状态等信息并且利用处理器分析对比获取的数据，针对性地调整农业机械设备的运行，提高机械设备作业可靠性。在农机设备中应用检测技术可以第一时间检测到农机设备运行中的异常状态，操作人员在获得相关反馈信息后能够及时采取措施解决农机故障问题，有效减少发生重大故障问题的概率，大幅度提升农机作业可靠性[2]。

1.4 实现节本增效

在普及自动化技术之前传统的机械设计制造领域较为常见的是粗放型的生产方式，浪费问题十分严重，不符合可持续发展理念，这也是导致企业成本居高不下的主要原因，不利于资源节约和企业的发展。自动化技术的推广应用有效地解决了资源浪费问题，可以精确地控制机械设计和制造工作，能够重新利用废料，有效解决以往浪费程度高和机械制造成本高的问题。一方面，在农业机械设备中应用自动化技术可以自动化完成播种、植保等工作，大大提高了农业生产效率，有助于成本的节约和粮食损失问题的控制；另一方面，农业机械自动化生产能够减少农机发生故障的概率，大大减少维修养护的费用，节省了维修时间成本，提高了农忙季节农机的利用率。

2 我国农业机械自动化发展现状

2.1 自动化程度整体不高

我国农业机械发展从大型化到大小农机结合应用再到小型化，经过了多年的发展和应用，在2004年又重新回到大型化阶段。如今农业机械设备种类和数量越来越多，也有着相对成熟的农机作业技术，农机自动化技术也得到了一定的应用。但是总体上来讲，相比于一些发达国家的农业生产方式还存在一定的不足，很多地区整体机械化、自动化程度偏低，甚至有的偏远农村地区仍然采用手工生产作业方式。

2.2 农业数字化处于初步阶段

所谓农业数字化，是将物联网、大数据、人工智能等技术应用于农业生产中，农业机械设备不但具备自动化能力，还可以自主完成一些简单的分析、判断等工作。也将数字化农业称为智能化、智慧农业。德国、荷兰、美国等国家高度重视数字农业，已经在生产、食品安全追溯方面成绩斐然。我国由于数字化技术发展较晚，当前还处于初步阶段，需要在未来进一步丰富和完善大数据库，构建农业大数据平台。

2.3 缺乏高质量的农业机械

我国农业机械制造企业大多跟踪和仿制国外一些产品，自身核心技术不足，企业的产品竞争能力不足。在我国，种植作业品种和方式存在较大差异，想要高效率地使用农机设备，就要根据不同地理气候等作业条件进行农机设备的研发和使用，确保农机设备能够符合我国种植条件。

2.4 缺乏专业性自动化人才

我国很多地区没有健全的农业机械组织管理服务部门，甚至很多地区撤销了农机管理部门，这导致农业机械设备的推广受到很大的阻碍。有的地区从业人员缺乏专业的知识技能，不能严格按照操作规范进行作业，导致在农机使用过程中频频出现不同类型的故障，难以充分发挥出农业机械设备的作用。

3 农业机械自动化发展趋势探讨

3.1 自动控制技术的应用

我国农业机械受到历史、农业发展观念以及技术的影响，在发展中存在诸多不足之处，农业机械自动化水平较低。现在人们对自动化技术有着更多的认识，自动化技术在农业机械设备中的应用也在不断加深。很多农业机械中开始应用计算机技术、微处理技术、信息处理技术等，提升农业机械产品性能。在未来发展中，我国将会进一步加大现代自动化控制技术在农业机械设备中的应用力度。

3.2 计算机视觉技术的应用

很多科技相对发达的国家已经开始深入研究计算机视觉技术，该技术在农业机械设备中应用能够实现记录生产信息、鉴定农产品质量、自动收割等多项功能。当前英国已经在蘑菇采摘作业中结合应用计算机视觉技术和机器人技术，实现采摘点的定位测量，充分发挥计算机视觉技术的图像处理功能。当前我国农业机械中的计算机视觉技术仍然欠缺，需要进一步加强探索。

3.3 精准农业发展研究

精准农业有机结合了高科技和传统农业，借助科学信息技术管理农业生产，这成为农业和信息技术结合的典型模式，也是未来农业发展主要趋势。农业自动化生产需要依赖变换器、传感器、计算机网络等诸多设备和技术。我国高度重视精准农业发展，并且已经取得了一定的成绩。比如河南可以利用自动化设备进行农业气象观测，对农田小气候进行观测，也能实现土壤温湿度的监测，同时可以获取收集不同作物生长过程的图像资料，为自动化观测和控制提供数据支撑。近年来，生物技术和自动化技术的发展促使精准农业得到进一步发展[3]。

3.4 多元化和协调化发展

当前我国农业发展的方向之一就是实现农业机械自动化控制。自动化设备融合了计算机、互联网等多项技术，对农业机械设备的应用和创新有着很强的推动作用，在具体实践中能够将不同专业的技术优势充分发挥出来，在农业生产中发挥着重要作用，同时我国也越来越重视农业机械自动化生产。当前，我国很多农业机械设备制造企业采用独立设计、生产、销售等模式，各个环节之间联系紧密度不够，应进一步融合各个行业，加强创新和改造升级自动化设备。有的产品设计和农户使用需求存在一定的差距，在未来需要进一步解决这一问题，根据种植作业需求进行自动化农业机械设备和生产制造，加强协调各个环节，积极推动设计、生产、销售、维护一体化的管理方式，使我国工业和农业迈向多元化和协调化发展方向。

3.5 果蔬自动化检测和包装

果蔬的包装和检测对劳动力的需求量较大，而自动化检测和包装设备的应用可以有效节省人力，减轻工作人员的工作量。比如，自动检测包装机主要借助X射线和摄像机对果蔬的损伤和病害程度进行检测，做好果蔬体积和数量的科学计算，从而保证筛选出没有损伤的果蔬，同时对果蔬进行质量划分，采用分级包装。这种检测和包装技术大大提升了果蔬分类和保障的工作效率，减轻了工作人员的压力，节约了果蔬检测和包装的人工成本。不过当前我国果蔬自动化检测和包装技术仍然存在一定的不足，未来需要进一步加强开发力度。我国农业生产也会随着科学技术的不断深化而逐渐发展成为集约化的新型农业。

3.6 农业装置自动化控制

农业机械设备中应用自动化控制技术能够显著提升农业生产作业功能和效率。比如，将自动化控制技术应用于茶叶机械中，利用计算机控制整个茶叶加工过程，还可以在原有机械装置中增加自动化控制设备和系统，进一步提升农业机械装置的作用，有机结合机械装置和计算机技术，为茶叶生产制作创造更多便利条件，满足茶叶生产的需要。通过装设自动化装置能够推动农业机械朝着一体化、自动化方向发展[4]。

3.7 施肥和灌溉自动化控制

农业生产中需要耗费大量的水资源，而淡水资源作为不可再生资源目前面临着十分紧张的局面，只有充分提高水资源的利用率才能在保证农业生产的同时节约水资源，实现农业乃至整个社会的持续稳定发展。在农业灌溉中，可以结合应用传感器和电子计算机自动化灌溉植物。系统可以利用传感器传回的农作物生长信号明确土壤干湿度，然后由计算机对各种参数进行综合性分析，最终确定农作物生长所在土壤是否需要灌溉，如果需要补充水分或者肥料，就能自动完成施肥、灌溉等作业。此外，该系统能够在农药喷洒、病虫害防治中被合理地应用[5]。

3.8 节水灌溉自动化监控设备

所谓自动化灌溉技术是指利用智能控制系统实现农田节水减排灌溉，同时还需有机结合传统农耕技术和现代计算机、传感器等信息技术，通过自动化系统监测土壤温湿度、气候环境，明确农作物生长条件，搭建专家库确定不同时期农作物的需水量和灌溉量。比如，在水稻种植中应用自动化节水灌溉设备能够计算出稻田含水量并且根据实际情况下达不同类型的灌溉指令，在保证水稻具有充足水分的同时避免发生涝灾，减少水分的浪费，提高水资源利用率，同时提高水稻生产数量和质量。在自动化灌溉技术应用中需要合理设置最低水位线和最高水位线，当土壤水分已经低于最低水位线那么系统可以自动补水，当超过最高水位线时可以自动停水。如果遇到洪涝、多雨等天气导致水位超标，还可以自动防水。相比于人工灌溉技术，自动化灌溉技术可以最大限度地减少水资源浪费问题，能够节省大量人力资源，有助于推动现代化农业的快速发展。

3.9 图像感知技术的应用

计算机技术发展迅速，为国民的生产生活提供了很大的方便。图像感应和图像识别功能是现代计算机技术中的典型功能，将图像感知技术应用于农业机械自动化中不但可以推动农业生产发展，还有助于计算机技术的进一步应用和进步。图像识别功能主要是实时观察监测农作物生长情况，远程控制农业虫害、灌溉等，帮助农户及时发现并且治理病虫害，避免虫害扩大损害农户利益。在农业生产中应用监控技术还能够精确化控制农作物，提高农产品品质。

4 结语

农业机械自动化是现代农业发展中的重要内容，可以说，农业机械自动化从很大程度上决定了农业未来发展水平和发展进程，影响着农业产业化结构发展，我国未来将进一步加强探索和研究农业机械自动化发展技术。随着科学技术的持续进步，近年来很多自动化、智能化技术开始被应用于农业机械设备生产当中，应用范围处于持续扩大阶段，其发挥的作用也越来越大。为了有效减少农民劳动量，需要提升农作物生产质量和生产效率，加大自动化农机设备的应用和推广，促进我国农业朝着现代化、科技化方向发展。