农业机械自动化在现代农业中的应用与发展分析

2021-12-25朱文轩

南方农业 2021年30期

关键词：农业机械农作物农机

朱文轩

（江苏安全技术职业学院，江苏徐州 221011）

农业机械自动化在农业领域的应用和发展都有广阔的空间。通过在农业生产、农业管理、农业排灌及农机改良中应用农业机械自动化，为农业的健康稳健发展提供积极的驱动力。

1 农业机械自动化在现代农业中的应用途径

1.1 农机自动化在农业生产中的应用

1.1.1 播种过程的机械自动化

农机自动化在农业生产中被广泛应用，在农业播种过程中，自动化播种机械可以显著改善传统农业生产中存在的问题。农业生产者可以驾驶播种机实现高效自动播种，在播种效率大大提升的同时，播种质量也得到了保证。人工播种时，受播种人员技术、经验等方面因素的影响，播种的质量不尽相同。如播种深度、播种间距等都无法全面统一［1］。在自动化播种机械的辅助下，利用自动化控制系统，设置好具体的播种参数，播种机械就能够严格按照设定的参数完成相应的作业，实现精确化播种目标。

1.1.2 施肥过程的机械自动化

施肥是农业生产的重要环节，在农作物整个生长期内，要根据农作物的种类，生长情况及环境条件来进行科学施肥。在施工过程中，采用农机自动化方式可以依据种植面积、农作物密度等因素，合理计算出最佳的施肥量和施肥间隔，提高了农作物施肥的整体效果。在利用农机自动化技术施肥时，可以高效控制施肥情况，规避传统人工施肥对施工量掌握不好而施肥过多或过少的情况。另外，自动化机械施肥可以显著提高肥料的施用均匀性，保证肥料能覆盖于整个农业种植区域［2］。自动化施肥机械目前有操作式和远程控制式等不同类型。操作式自动化机械在施肥过程中更为灵活，可以根据农作物实际情况进行及时调整。远程控制式的自动化施肥方式主要采用自动化无人机，在自动化无人机上搭载自动施肥装置，通过远程控制无人机匀速飞过农作物种植区进行自动喷洒，从而完成施肥。

1.1.3 收割过程的机械自动化

农作物收割往往采用人工方式，以致农业收割效率难以显著提升，对农业生产者人数的要求也较高，并且农作物收割时期有限，需要快速收割，避免对农作物质量造成影响。农业机械自动化技术能很好地解决此问题。自动化收割机械可以基于信息自动化技术，对待收割的农作物区域进行自动探测，并将探测数据通过感应装置反馈给自动化控制系统，系统基于收到的信息数据进行分析和处理，最终形成科学的收割方案［3］。自动化收割机械会按照收割方案进行作业，对农作物区域进行有序收割。自动化收割过程非常高效，收割机械会沿着收割路线运行，不会遗漏农作物区域。有了自动化收割机械的助力，只需要很少的人力就能快速完成大面积农作物的收割工作，大大提高了收割效率。

1.2 农机自动化在农业管理中的应用

农业机械自动化在农业管理中也有很大的应用价值，农业管理贯穿于整个农业生产周期，在现代农业领域，要想提高农作物质量或打破自然种植条件的限制，就需要人工控制农作物生长的温度、湿度和光照等，还要对农作物生长情况进行全面的监测，这些工作都可以依托自动化农机装置来完成。在温室种植技术中，自动化机械设备的应用非常广泛，在温室中安装自动化控制和监测装置，能够帮助农业生产者及时准确地掌握农作物情况。通过自动化设备可以24 h 不间断采集农作物生长和环境等方面的数据，这些数据在自动化技术支持下可以有效传输反馈到自动化控制系统，控制系统经过数据分析得到农作物生长状况，并与自动化管理系统中的正常数值进行对比，可以使农业生产者及时掌握农作物生长中的偏差和问题，如生长缓慢、病虫害等，并进行问题原因的查找和分析，通过温度、光照及农药喷洒等自动化控制方式进行处理［4］。在农作物管理时，可以通过设定执行指令和目标等，让自动化装置在无人状态下仍然能够正常运行。在温室中，自动传感装置若监测到土壤和空气中的水分含量低于正常指标，自动化控制系统会调取浇水指令，装置接收到这个指令后会自动进行浇水操作，从而使农作物管理更加科学高效。

1.3 农机自动化在农业排灌中的应用

农机自动化在排水和灌溉方面也能产生很好的效果。做好农作物的科学灌溉和有效排水，是保证农作物健康生长的基础。在排水系统方面可以利用自动化机械技术，在水源和农业区域之间建立联系，基于自动灌溉需要设定灌溉时间和灌溉量，自动完成具体的灌溉操作。灌溉系统定时自动从水源处进行抽水和输送，并通过灌溉喷头向农作物进行浇灌。喷头装置也可以应用自动化技术对喷洒的覆盖区域进行自动调整。当自动化灌溉系统监测到灌溉区域发生重叠时，便自动进行调整，既满足农作物的灌溉需求，又能够实现水资源节约目的［5］。在农作物排水系统应用方面，农机自动化能够提高排水效率。农作物排水需要科学合理地开展，既保证有足够的水量渗入土壤被农作物根系吸收，又要避免过多的水量积聚，造成农作物根系腐烂。排水系统会自动检测土壤中的水分含量，并由此来确定排水时间。

1.4 农机自动化在农机一体化系统中的应用

农机自动化机械技术日趋成熟，在农业领域的应用中可以实现农业机械的全面改良。农机自动化技术为农机发展提供了新的思考方向，并将科学技术与农业生产进行了密切的关联。在农业机械研发方面，可以优化和完善思路，对传统农业机械作业模式进行改进。传统的农机作业中，农机功能单一，无法形成较好的一体化作业模式。在农机自动化技术应用中，通过将不同类型的农业机械通过自动化控制系统进行关联，使之成为一个统一的作业整体，可以提高农业生产作业的一体化水平［6］。一体化自动农机可以协调好各种具体的作业内容，如自动化翻地机械运行时，自动化播种机械根据自动化控制系统反馈的信息自动跟随进行播种作业。在自动化机械发展基础上，使农业机械性能得到极大的提升，对农业领域的发展也起到积极的推动作用。

2 农业机械自动化在现代农业中的发展前景

2.1 智能自动化机械发展

农业机械自动化的发展需要结合现代科学技术，将自动化技术与智能技术进行结合。现有的自动化机械技术只能按照既定的参数设置来完成指定的农业作业，但是农业作业中经常会遇到一些突发情况，如在使用自动化无人机进行远程控制喷洒农药时，遇到不连片的农业种植区域，或种植区域按照不同农作物分别耕种，区域出现交叉间隔情况时，就难以利用自动化机械来进行智能判断和农药喷洒方案的调整。在农业发展过程中，需要基于农机自动化技术的优化，将智能体系与自动化系统结合［7］。在自动化控制系统中增加智能分析模块，通过对采集到的农业数据进行分析处理，以智能方式来进行农业生产作业方面的设计。当面对更为复杂的农作物区域时，智能模块会通过智能分析结果改变自动化系统的作业指令，基于模拟人类思维方式对于不连片区域关闭农药喷洒作业，到达有农作物的区域后重新开启农药喷洒装置等。智能自动化技术还可以进行无人控制模式下的智能分析，根据传感器获取的农作物数据判断农作物类型和生长期等要素，进而对农药类型、浓度等进行调整，保证农药喷洒与农作物生产相匹配。

2.2 视觉自动化机械发展

农业自动化技术要进行优化升级，就要以现代农业发展方向为目标，通过对农业生产作业的充分研究对现有的自动化机械进行改良。农业视觉技术是自动化机械发展的重要趋势，在视觉技术应用中可以解决农业生产作业的定位、精确化操作、图像处理等问题。农业自动化机械模式较为成熟，可以应用机器人替代人工完成一些具体性、细节性的工作，不仅包括传统的农业作业，还包括农业管理、监控等多个方面。农业机器人要想完成上述任务，就需要利用计算机视觉技术构建模拟人类视神经网络的系统，通过视觉技术进行图像获取和分析，对图像中的异常情况进行自动提取，从而提升整体性的自动化农业实践水平。