浅谈农业物联网技术与农业机械化发展

潘正仁，高刚毅

（荆楚理工学院机械工程学院，湖北 荆门 448100）

“十三五”以来，我国农业机械化发展取得了历史性成就，农业生产方式发生了深刻变革，农业机械化进入高质量发展阶段[1]。2016 年，我国主要农作物耕种收综合机械化率已达65%。但是，我国农业机械化发展还存在薄弱环节和短板，“重机械化、轻植保”的倾向还没有得到根本扭转。因此，在加快推进农业农村现代化的进程中，要进一步加强农机装备和农机作业的融合发展，推进农机农艺融合、农机服务模式创新、农机装备研发和制造升级等。

1 农业机械化现状

在中央农机购置补贴政策和农业农村部等部门的推动下，我国农业机械化转型升级工作有了较大进展，我国也已逐渐发展成为农机大国。2021 年，全国农作物耕种收综合机械化率达72.03%，全国农机总动力达10.78 亿kW，提前完成了“十三五”目标[1]；大宗粮食作物基本上实现了机械化作业，经济作物的机械化水平不断提高。由此可见，我国农机市场规模稳步增长。农业农村部印发的《“十四五”全国农业机械化发展规划》中，明确提出了未来五年的总体目标、重点任务和保障措施，旨在提升农机装备总量、优化市场整体结构、加快品牌发展、增强市场活力[2]，以此来提升我国农业机械化发展水平与国际竞争力。

2 物联网的概念与作用

2.1 物联网技术的概念

物联网能够实现网络与现实世界的交互融合，将现实中的物品通过互联网进行有效衔接。随着技术的发展，物联网逐渐在人们的生活中发挥越来越重要的作用。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是互联网发展的高级阶段，也是实现物与物、物与人互联互通的关键技术。它能够使物体彼此进行信息交流和通信，从而让各种物体通过网络连接起来，实现资源共享和信息互联。物联网作为一个新兴事物，将会推动整个社会产业的转型升级，改变人们生活的方方面面，可以说它是社会经济发展的必然产物。我国已经出台了《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023 年）》等一系列政策文件[3]，为物联网的快速发展奠定了良好的基础。

2.2 物联网农业机械化对农业发展的意义

2.2.1 提高农业生产效率

农业物联网的应用，将使传统农业装备产业升级为现代化装备产业，并推动农业装备制造企业实现转型升级，从而改变农业生产方式，提高农业生产效率。当前，许多农机设备已经与物联网深度融合，通过将物联网技术与传感器、云计算等技术结合，实现对农业生产过程的实时监测、数据采集和分析，并利用智能传感设备和现代信息技术进行信息采集、传输以及处理等方面的工作[3]，可以有效地对农业生产过程中的各种数据进行实时监测并及时反馈给用户，提高了农业自动化水平，也保障了农业生产效率。

2.2.2 降低农业生产成本

通过物联网技术的应用，可以实现机器的智能化、自动化，减少人工操作和人工成本。将物联网技术同农业设备结合起来，能采集大量农业信息，如土壤、温度、空气以及其他相关信息。通过智能分析所采集的农业生产数据，能及时采取切实有效的措施保证农作物在适宜的环境下健康生长，避免无效支出，及时预防可能出现的问题，进而增加农作物产量，提高收益[4]。由此可见，将科学先进的物联网技术与农机装备相结合，能够极大地提高农业生产活动的高效性和科学性。

3 物联网技术在农业机械化发展中的应用

3.1 农机作业领域

农业物联网技术的核心是在农用设备上安装物联网传感器，完成农用信息的传递。接入物联网后，农机能够搜集到更多的信息，例如土壤结构、水分、光照强度、CO2浓度、pH 值等，平台对采集到的数据进行分析、整合，结合客观环境，实现了对农机作业面积、时间利用率、作业区重漏情况和作业效率等全程机械化作业关键指标的自动分析。能够精确测量作业面积，划定作业轨迹，自动测评农作物品质并进行针对性作业，对农作物实行集约化、规模化、机械化的种植与管理，提升农田作业整体水平[5]。

3.2 气候智能领域

我国地域广阔，不同地区的气候差异较大，因此在农作物种植过程中，需要综合考虑多种因素。近年来，我国部分地区极端天气频发，而由于农作物种植的周期较长，且对气候条件有很强的依赖性，若在生长过程中受到极端天气影响，很容易造成减产；在收获季节遇到极端天气则会严重影响作物的质量，降低农业产量，还会给当季的农作物带来极大的价格波动，影响整个市场[6]。在这种情况下，如何对极端天气进行预防规避，就成为一项非常重要的任务。

物联网技术可建立不同类型的气候指标，实现农业气候智能预测。将物联网传感器应用到气候智能预测中，首先，通过物联网传感器对天气条件进行实时监测，如温度、湿度、雨量、风速等；其次，系统根据监测数据及气候类型建设模型；最后，若环境出现变化，则会及时提醒农业人员做好相关预防措施，从而避免因气候不适宜、极端天气造成的作物减产。

3.3 服务售后领域

“农机4S”指集“产品、服务、售后、物流”于一体的服务，也是集信息搜集、整合销售、售后服务以及零配件服务于一体的特色化服务经营模式。利用物联网技术能够对农业机械设置电子标签[7]，可以实时获取农机的信息，完全掌握作业机械的位置、配套数量、类别、使用情况和磨损情况等，便于调用机械。

在农业生产过程中，农户会定期对农机设备进行更新、维护，但由于客观因素限制，每款农机所需要的配件不同，容易导致配件不足或配件过多的情况。采用物联网技术，能够对农业机械进行实时监测，对使用、运输与回收等环节进行定位追踪，从而有效地改变了以往农机散乱的管理模式，对广大农机用户来说，这是一项非常实用的服务。其将农机销售和售后服务融为一体，不但使用户买得放心、用得舒心，而且还可以降低生产成本。在实际的作业过程中，若农机零配件出现了问题，就可以通过物联网精确定位，第一时间补充零配件，提高效率，减少维修搁置时间。如果发现有质量问题或者不合格的产品，可以及时进行回收，进而提高服务水平。这样既可以有效地提高农机供应商的供货效率和可靠性，又可以提高对农机用户的服务档次、质量和水平[8]。

4 物联网农业机械化发展中的短板

4.1 理论与实践发展不平衡

物联网在农业机械化发展过程中的主要问题就是理论与实践发展不平衡。目前我国物联网农机的研究大多是从理论上进行阐述，针对物联网农机发展相关的理论研究较多，但实践技术仍处于摸索阶段。相较于发达国家，我国的实践技术仍然处于落后阶段，国内企业在农机领域的授权专利只占9.5%，绝大部分领域很少拥有自己的关键技术。在实践技术上的短板仍然是物联网技术在农业领域中的发展瓶颈。

4.2 技术人才短缺

在国家政策支持、企业研发投入力度加大的背景下，我国物联网农机市场迅速发展，但也存在着缺乏核心技术及标准体系等问题。目前，物联网农机领域技术开发人员短缺，专业技术人员不足，已成为制约其创新发展的主要因素。物联网农机产品的开发与服务需要大量人才，而目前我国还没有专门针对农机生产、服务的行业人才培养体系和相关标准法规。此外，我国部分地区对物联网农业机械技术并不熟悉，导致其无法快速响应市场需求，进而影响了产业整体的竞争力，创新能力不足也致使其难以满足市场需求[9]。

5 物联网农业机械化发展策略

5.1 加强实践操作

针对物联网农业机械化发展“重理论、轻实践”的现状，要积极进行实验研究。一是要做到理论与实践相结合，因地制宜进行开发，就不同地区、不同农作物类型，制定出与之相适应的农机发展规划。丰富的理论研究为农机物联网技术的发展提供了有力的支撑，通过农机物联网建设，促进农业机械智能化、自动化发展。二是要通过实验研究，结合现实需求，不断完善物联网技术与农业生产之间的联系，推动农业机械化发展。尤其是在农业物联网系统的设计过程中[10]，要从技术与经济相结合的角度出发，以解决实际问题为导向，建设适用性强、稳定性强的系统。

5.2 加快物联网农机相关人才培养

现阶段，在物联网农机人才培育的过程中，仍然应从教育体系方面入手进行优化，拟订农机物联网专业培养培训规划。政府部门应与高等院校、科研院所等单位合作，将农机领域的培养方向引入物联网领域，探索专业的人才培养模式，通过校企合作等方式加快农机领域技术人才培养，增强农机智能化、自动化技术创新能力。与此同时，基于高等院校办学条件、师资队伍等，与农业物联网应用企业共同进行农业生产经营人员培训，提升其农业物联网应用能力，建立适应农业物联网人才需求的人才激励机制，以此来稳定并拓展专业人才队伍[11-12]。

5.3 加大资金投入

农机开发资金投入较高，政府部门要加大对农机开发的经费投入力度，加大对科研单位、农机部门的扶持力度。一是从农业机械的信息化、智能化建设入手，提高其性能，这也是推动农机发展的关键。二是加快建立优惠政策体系，大力推广农业物联网的应用，如对农业领域的物联网企业、社会资本等进行税收方面的优惠或减免，尽快在农机补贴目录中增加农业物联网技术产品，并根据产品的不同应用领域、市场成熟度等来确定补贴标准。

5.4 强化农民培训

农业机械化发展让农业生产方式得到了根本性的改变，提高了农业生产效率。物联网农机实现了农机自动驾驶、自动控制、智能感应等功能，通过程序设定让农机能够更高效地完成生产作业。在推动农业机械化发展的同时，更需要强化培训，让农户能够掌握农机管理、驾驶技术，不断提高农机装备的性能和使用效率，从而促进物联网农业机械化的高效发展。

6 结语

物联网作为农业信息化的一项重要内容，其概念及相关技术在近几年逐渐被运用于农业生产管理等诸多领域中，并成为一种融合农村各种资源、改造传统农业以及提升劳动生产效率的有效措施。相关部门要抓住物联网发展契机，借鉴成功案例，突破核心技术，建立农业物联网标准体系并培养农业物联网应用人才，促进农业机械化发展提质增效。