现代农机装备的智能化改造及其对农业生产效率提升的影响

高侠

随着全球人口的不断增长和农业生产需求的日益增加，如何提高农业生产效率和保障粮食安全成为全球范围内的重要课题。在这一背景下，现代农机智能化改造作为农业现代化发展的重要手段，正逐渐得到广泛关注和应用。传统农机设备在作业过程中往往存在效率低下、资源浪费和环境污染等问题。而智能化农机通过引入先进的传感技术、自动化控制和人工智能算法，能够实现农机作业的精确感知、智能控制和自动化作业。能够对土壤、作物和农机自身状态进行实时监测和分析，从而指导作业过程，提高农业生产效率、资源利用率和环境友好性。

一、现代农机装备智能化改造的技术原理

1、智能传感器在农机装备中的应用

现代农机装备智能化改造的技术原理，尤其是在智能传感器的应用方面，体现在通过集成先进的传感技术和信息技术，实现农机设备的精准感知、实时监测和智能控制。智能传感器作为农机装备智能化的核心组件，能够对农机作业环境的各项参数进行高精度测量与数据采集，例如土壤湿度、温度、光照强度、作物生长状况以及农机自身的运行状态等。

在实际应用中，智能传感器被嵌入到农机的不同部位和功能系统中。例如，在耕作机械上安装土壤传感器，可以实时监测土壤质地及肥力分布情况，以精确指导播种施肥和灌溉作业；而在收割机上，则可以通过检测谷物的成熟度和含水量，自动调整收割参数以减少损失并提高收获品质。

此外，智能传感器还用于农机导航与自动驾驶技术中，配合GPS、北斗定位系统以及地形识别传感器，确保农机按照预设路线自动行驶，实现精准农业操作，同时提升农机的工作效率和安全性。

2、人工智能与大数据在农机装备中的应用

现代农机装备的智能化改造技术原理及其应用，主要体现在人工智能（AI）与大数据技术的深度融合上。在农机装备中，人工智能通过机器学习、模式识别和智能决策等核心技术实现对农机操作的精准控制与优化管理。例如，农机自动导航系统利用北斗卫星定位技术和AI算法，能够实现无人驾驶作业，根据预设的农田地图和作物生长数据实时调整农机行进路线和作业参数，确保耕作、播种、喷药、收割等环节的高精度执行。

大数据在农机装备中的应用则侧重于收集和分析海量的农业生产和环境数据。通过安装在农机上的各类传感器，持续监测土壤湿度、养分含量、作物生长状态、气象条件以及农机自身的运行状态等信息。这些数据上传至云端后，通过大数据处理和分析平台，可以实现对农业生产全过程的动态监控和预测，指导农民或智能农机系统进行科学决策，如合理施肥灌溉、适时防治病虫害、提前规划农机调度等。

3、无人驾驶技术在农机装备中的应用

①环境感知技术。无人驾驶农机装备配备有雷达、激光雷达（LiDAR）、高精度GPS、摄像头等多种传感器，这些传感器能够实时采集农田环境数据，如地形地貌、作物分布、土壤湿度、机器自身行驶速度与方向等信息，为农机提供精准的周边环境感知能力。

②决策与控制算法。基于获取的大量环境感知数据，农机装备采用先进的计算机视觉、人工智能和机器学习算法进行数据分析与处理，快速生成合理有效的决策方案，确保农机能够根据实际作业需求和变化条件自动调整作业参数或执行相应操作，如播种密度、施肥量或收割深度等。

③自主导航技术。无人驾驶农机需要具备高度精确的自主导航功能，这涉及路径规划、高精度定位以及动态避障技术。农机能够依据预设的田间作业计划自动生成最优行驶路径，并利用GPS和北斗卫星导航系统实现厘米级定位，同时结合实时感知数据避开障碍物，确保安全高效地完成农业作业任务。

④远程监控与云计算。智能农机装备可借助物联网技术将实时运行状态和作业数据上传至云端服务器，不仅便于农民或管理人员远程监控农机的工作状态，还能依托云计算平台对海量农业生产数据进行深度挖掘与分析，优化生产管理策略，提高整体作业效率及资源利用率。

二、现代农机智能化改造在农业生产中的应用

1、智能化农机在土壤管理中的作用

现代农机智能化改造在农业生产中的应用，特别是在土壤管理方面，发挥了显著的作用。通过集成先进的传感器技术、GPS导航系统、GIS地理信息系统以及遥感监测等技术手段，智能农机能够实现精准农业操作，大大提高土壤管理的科学性和效率。

①在土壤检测与分析环节，搭载高精度土壤传感器的智能农机能够在田间实时采集土壤养分、水分、pH值、有机质含量等关键指标数据，这些数据经过处理和分析后，可以生成精确的土壤地图，指导农民进行变量施肥和灌溉，避免过度施用化肥农药，对土壤结构和生态环境造成的破坏。

②智能农机装备如自动犁地机、深松机等，能够根据土壤状况和作物需求进行深度调控和精细化作业，改善土壤透气性，增强土壤蓄水保肥能力，有利于作物根系生长发育，进而提升农作物的产量和品质。

③借助无人驾驶或远程遥控技术，智能化农机可在预设程序指导下进行24小时不间断作业，如无人播种机可以根据土壤肥力分布情况自动调整播种密度和深度，而智能喷药机器人则能在识别出病虫害发生区域后精准施药，减少农药使用总量，保护土壤生物多样性。

2、智能化农机在种植过程中的作用

现代农机智能化改造在农业生产中的应用，特别是在种植过程中，发挥着至关重要的作用。随着科技的飞速进步和信息技术的深度融合，智能化农机装备已经从单纯提高劳动效率的机械化工具升级为具备精准感知、智能决策和高效作业能力的高科技系统。

在种植阶段，智能化农机通过搭载高精度导航与自动驾驶系统，实现了播种、施肥、灌溉、喷药等农事操作的精准定位和无人驾驶，极大地提高了土地利用率和种植精度，减少了资源浪费。同时，结合遥感卫星数据、无人机巡田以及地面传感器网络，智能化农机能够实时监测土壤湿度、养分状况、作物生长情况等信息，根据大数据分析结果指导变量施肥和精确灌溉，助力实现精细化管理，提升农作物产量和品质。

此外，智能化农机还整合了物联网、云计算和人工智能技术，能够对气候环境变化、病虫害预警进行预测分析，并据此调整种植策略。例如，智能播种机可以依据预设程序和现场条件自动调整播种深度和密度，智能收割机则能在收获时判断谷物成熟度，确保适时收割并减少损失。

3、智能化农机在收割加工中的作用

在现代农业生产中，智能化农机的改造与应用对收割加工环节产生了革命性的影响。通过集成先进的信息技术和智能装备，智能化农机（如搭载了北斗导航及智能监控系统的联合收割机、无人驾驶的智能收割机器人等）实现了精确路径规划、高效能作业和精细化管理。这些设备能够根据预设程序自动进行田间行走、收割、脱粒、清选等工作，大幅提高了收割效率和作业质量，减少了因人工操作导致的损失。

智能监测系统可以实时获取作物成熟度、湿度等相关数据，确保收割时机恰到好处，从而提升农作物的收获品质。同时，精准农业技术的应用使得收割过程更加环保节能，避免过度收割或资源浪费，有利于土壤肥力保持和生态环境保护。此外，智能农机还能够收集大量的农田作业数据，为后续的种植决策提供科学依据，促进整个农业生产流程的数字化和智能化转型，进一步提升了农业生产的综合效益和可持续发展能力。

三、现代农机智能化改造在农业可持续发展中的作用

1、减少化肥农药使用的环保效果

①精准施药技术。智能农机装备通过集成GPS导航系统和高精度地图，能够实现对农田地块进行厘米级的精确划分和管理。例如，植保无人机配备有先进的传感器和成像设备，可以在飞行过程中实时采集作物生长状态、病虫害分布情况等多光谱图像数据。这些数据经过处理分析后，可以生成精确到每一片田块甚至每株作物的喷洒处方图。依据此图，植保无人机或智能喷雾机可以准确控制农药的投放浓度、喷洒次数和覆盖面积，仅针对需要防治的区域进行针对性施药，从而大幅度减少农药的无效使用和过度积累。

②变量施肥技术。智能化农机如自动化播种机和智能施肥机集成了土壤检测技术和先进的数据分析算法，它们能在作业过程中实时采集土壤样品并快速分析其中的养分含量（包括但不限于氮、磷、钾等主要元素），结合目标作物种类、品种特性、生长阶段以及预期产量需求等因素，生成精细化的施肥方案。这种方案能指导农机根据土壤实际肥力差异，在不同位置施加适量且适宜类型的肥料，避免了传统均匀施肥造成的资源浪费和环境污染。

2、保障粮食安全的作用

通过引入智能传感技术、大数据分析、精准导航和自动化控制等先进技术，农机装备实现了从传统机械化向智能化的跨越升级。智能农机能够精确执行耕整、播种、施肥、灌溉、收割及病虫害监测等一系列作业任务，显著提高了农业生产效率和资源利用率。

①在耕地管理环节，智能农机可以实现对土壤质量的实时监测与数据分析，指导科学合理的深松、深耕作业，从而改善土壤结构，提升地力，为粮食高产奠定基础。

②智能化精准种植与变量施肥技术能够根据作物生长需求和土壤养分分布状况进行精细化操作，减少化肥和水资源浪费，提高单位面积产量的同时保护了生态环境。

③智能农机结合遥感技术和物联网，能够准确预报并防治农作物病虫害，减少农药使用量，保障粮食质量和安全。

④智能化收获机械能够大幅降低粮食收获过程中的损耗率，确保粮食颗粒归仓，有效保障国家粮食储备。

3、探索未来发展趋势

①提高农业生产效率。智能化农机装备通过集成GPS导航、自动驾驶、精准变量施肥播种等先进技术，实现农机作业的精确化和自动化，大幅度提高生产效率，减少人力成本。同时，精准农业技术能够根据土壤养分、作物生长情况等因素进行精细化管理，提升单位面积产量，有利于保障粮食安全和农业可持续发展。

②节约资源与环境保护。智能农机能有效实现节水灌溉、精准施肥施药，减少对水资源和土壤环境的污染，有助于推动农业绿色发展。比如，智能喷药机器人可以根据病虫害的发生状况精准施药，避免过量使用农药带来的环境污染问题。

③数据驱动决策优化。现代农机智能化还体现在大数据和云计算的应用上，通过对农田信息、气候数据、农机运行状态等海量数据的采集分析，为农业生产提供科学决策依据，实现从播种到收获全过程的数字化管理，有力促进农业生产的精细化、智能化。

④促进农业现代化转型。随着5G、物联网、人工智能等前沿技术的深度融合应用，未来农业将形成“互联网+现代农业”的新业态，农机智能化将是其中的核心支撑部分。这不仅能进一步提升我国农业的整体竞争力，也有利于加快农业现代化进程，实现乡村振兴战略目标。

四、现代农机智能化改造对农业生产效率提升的影响

1、提高生产效率的技术改进

现代农机智能化改造对农业生产效率的提升产生了显著影响。通过引入精准农业、物联网、大数据分析等先进技术，农机设备实现了自动化、信息化和智能化升级。例如，智能农机装备能够实现自主导航、精准作业，大幅度减少人工操作误差，提高耕作、播种、施肥、收割等环节的工作精度与效率；同时，通过对农机运行数据的实时监测与分析，可以精确管理农田资源，优化生产流程，减少无效劳动和资源浪费，进一步提升了整体农业生产效率。此外，智能化农机还能适应各种复杂环境变化，实现24小时不间断作业，打破传统农时限制，有效延长了农业生产窗口期，为农业生产效率的提升带来了革命性的突破。因此，现代农机的智能化改造在本质上是农业生产方式的一次深度革新，对于推动农业现代化进程，保障国家粮食安全，促进农业可持续发展具有重要意义。

2、减少劳动力成本的影响

随着信息技术、自动化控制技术和人工智能的深度融合与应用，农业机械装备正经历着从机械化向智能化的飞跃式转变。无人驾驶拖拉机通过集成高精度导航系统和自动控制算法，能够按照预设路线精确行驶并完成耕作任务，无需人工驾驶，极大地减少了对熟练驾驶员的依赖，并确保了作业连续性和标准化。

智能播种机配备有精密传感器和智能决策系统，可以根据土壤条件、气候信息以及作物生长需求进行精准施肥播种，不仅提高了种子利用率和作物出苗率，而且避免了因人为因素导致的播撒不均等问题，从而显著提升了种植环节的工作质量与效率。

自动化收割机则借助先进的图像识别技术与实时数据分析能力，在收获过程中可以自动识别农作物成熟度，实现精细化收割，减少浪费的同时也大大减轻了农民在繁忙季节的劳动强度。此外，这些智能农机还具备远程监控和故障诊断功能，降低了维修成本，延长了设备使用寿命。

3、优化资源利用的效果

①精准农业：智能化农机装备如GPS导航、无人驾驶、变量施肥和喷药系统等技术，能够实现精准作业，减少种子、肥料、农药等农业投入品的浪费，提高资源使用效率。例如，通过实时土壤检测和数据分析，精准施肥机可以针对不同地块的养分需求精确投放肥料，避免过量施肥导致的环境污染和资源浪费。

②节能减排：智能农机具有的高效节能特点，可以有效降低能耗，减少碳排放。比如，智能灌溉系统可根据作物生长需要和天气情况自动调整灌溉策略，防止水资源浪费，同时也有利于环境保护。

③提高劳动生产率：智能化农机可实现24小时不间断工作，减轻了农民的劳动强度，使人力资源得到更合理的配置。此外，通过预测性维护和远程监控功能，减少了因机械故障导致的非计划停机时间，进一步提升了农机设备的运行效率和使用寿命。

综上所述，现代农机智能化改造是农业现代化发展的重要战略举措，对提升农业生产效率、节约资源、保障粮食安全和促进农业可持续发展具有重要意义。本文从智能化农机在土壤管理、种植过程和收割加工中的作用展开论述，强调了智能化农机在提高农业生产效率方面的重要作用。通过本文的综合阐述，我们可以清晰地看到现代农机智能化改造不仅提高了农业生产效率，减少了劳动力成本，还优化了资源利用效率，同时有利于环境保护和农业可持续发展。

（作者单位：233600安徽省涡阳县农机监理站）