智慧农业视域下农业机械智能化技术的应用

摘要：跟随智慧农业的引领，农业机械智能化正在逐步取代传统农业生产方式。通过精准控制和智能管理不仅显著提升了农业生产效率，降低了人们的劳动强度，还推动了农业现代化的发展。农业机械智能化技术主要包括新能源技术、自动化控制、电子智能技术、机器视觉、GPS导航和农业机器人等，农业机械与相关技术的融合使农业生产更加便捷、高效和可持续性。通过实时监测和数据分析，智能化农业机械能够优化资源配置，减少环境影响，提升农产品质量。

关键词：农业机械；智能化技术；智慧农业；生产效率；可持续发展

随着全球人口的不断增长和资源环境的日益紧张，农业生产面临着前所未有的挑战。传统的农业生产方式已难以满足现代社会对食品安全、环境保护和资源高效利用的要求。智慧农业的兴起为解决这些问题提供了新的思路，特别是农业机械智能化技术的应用，成为推动农业现代化的重要力量。本文将深入探讨农业机械智能化技术的应用优势、具体应用及其未来发展趋势，旨在为农业现代化提供参考和借鉴。

1 农业机械智能化的应用优势

1.1 提升农业生产效率

智能化技术在农业机械领域的应用为提升农业生产效率开辟了新的途径。通过精准控制和智能管理，这些先进的农业机械能够在更短的时间内完成更多的工作，大幅减少了人力投入的需求。智能化农业机械不仅能够24 h不间断作业，还能根据作物生长周期和环境条件自动调整作业参数，确保每一项农事活动都能在最佳时机进行。这种高效率的运作模式显著缩短了农业生产的周期，使得农民能够更好地把握市场机遇。此外，智能化技术还实现了农业生产资源的精准配置和高效利用。通过实时监测土壤、气候和作物生长状况，智能系统能够制定最优的灌溉、施肥和植保方案，避免资源浪费，同时最大化产出。这种资源的优化配置不仅提高了农业生产的经济效益，还促进了可持续发展。

1.2 降低人力劳动强度

智能化农业机械的广泛应用正在彻底改变传统农业生产方式，降低人力劳动的强度。这些先进的机械设备能够承担大部分繁重、危险和复杂的农事操作，如耕地、播种、施肥、收割等，极大地减轻了农民的体力劳作。智能化技术的引入不仅提高了作业精度和效率，还改善了农业劳动环境，使得农业生产不再局限于传统的“面朝黄土背朝天”模式。现代农民可以通过操控面板或移动设备远程管理农业机械，避免了长时间暴露在恶劣天气或有害环境中的风险。更重要的是，智能化农业机械的操作界面通常设计得简单直观，采用人机交互技术，大大降低了对操作者专业技能的要求。这意味着即使是缺乏经验的新手也能快速掌握这些设备的使用方法，从而扩大了农业劳动力的来源，为解决农村劳动力短缺问题提供了新的思路。

1.3 推动农业现代化发展

农业机械智能化正在成为推动农业现代化发展的关键力量。农业机械融合人工智能、物联网、大数据等先进科技，为实现农业生产的标准化、规模化和精准化提供了强有力的技术支撑。智能化农业机械能够按照预设的标准执行各项农事操作，确保生产过程的一致性和可重复性，这为农产品质量的提升和品牌建设奠定了基础。同时，智能化技术的应用大大提高了农业生产的规模化水平。通过网络化管理和远程控制，一个操作员可以同时管理多台农业机械，实现大面积、高效率的作业模式。在精准农业方面，智能化技术的贡献更是不可忽视。利用卫星定位、遥感技术和智能传感器，农业机械能够根据田间微观环境的差异，实施变量作业，精确控制投入品的使用，既提高了产量和质量，又降低了环境影响。这种高科技含量的农业生产方式不仅提升了农业的整体科技水平，还增强了农产品在国际市场上的竞争力。

2 农业机械智能化技术应用的实践

2.1 新能源技术

在智慧农业的背景下，新能源技术与农业机械的融合正在重塑农业生产的能源格局。风力发电、光伏发电和水力发电等清洁能源技术的应用，为农业机械提供了稳定、可持续的能源支持，有效降低了农业生产对传统化石能源的依赖[1]。这种转变不仅减少了温室气体排放，还提高了农业生产的能源自给率。智能化控制系统与新能源技术的结合，更是将农业机械的节能减排和高效运行推向了新的高度。例如，智能光伏灌溉系统能够根据作物需水量和天气预报自动调节灌溉强度和时间，既保证了作物的水分需求，又最大化了太阳能的利用效率。在一些偏远地区，风力发电机组与农业机械的结合，不仅解决了电力供应问题，还能将多余电力并入电网，为农户创造额外收入。水力发电技术在山区农业中的应用，利用地形优势为农业机械提供动力，实现了资源的高效利用。这些新能源技术的应用，不仅提高了农业生产的环保水平，还增强了农业的抗风险能力，为农业可持续发展提供了强有力的支撑。

2.2 自动化控制技术

自动化控制技术改变了农业生产的管理模式。智能化实时互动屏幕的引入，使农业机械驾驶室变身为移动的指挥中心。操作者能够通过这些高清显示屏实时监控农作物的收割、加工等全过程，并根据实时数据做出及时调整[2]。例如，在小麦收割过程中，操作者可以根据屏幕显示的作物密度和含水量，实时调整收割机的前进速度和切割高度，以确保最佳的收割效果。传感器技术的广泛应用，更是为精准农业管理提供了坚实的数据基础。分布在田间的土壤湿度传感器、光照强度传感器等，能够24 h不间断地采集农业生产环境数据。这些数据通过物联网技术实时传输到中央控制系统，经过大数据分析后，为农业决策提供科学依据。例如，基于土壤湿度传感器的数据，灌溉系统可以自动启动或关闭，实现水资源的精准管理。光照强度传感器的数据则可用于调节温室大棚的遮阳系统，为作物创造最佳生长环境。

2.3 电子智能技术

电子智能技术在农业机械领域的应用，正在推动农业生产向更高层次的智能化和精准化迈进。这种技术的核心在于将复杂的农业生产过程数字化、智能化，从而实现对农业生产的全方位优化控制。智能施肥系统就是一个典型的应用案例。该系统通过实时分析土壤养分含量、作物生长状态等数据，自动计算出最佳的施肥方案，并精确控制施肥量和施肥时机。这不仅提高了肥料利用效率，还有效减少了过度施肥造成的环境污染。智能预警功能则为农业生产提供了强有力的风险管控手段。通过整合气象数据、病虫害监测数据等多源信息，系统能够提前预测可能发生的自然灾害或病虫害暴发，并及时发出预警信息，使农民能够采取预防措施，最大限度地降低损失。更为先进的是，一些智能化农业机械设备已经实现了种植、管理、收割等多功能的集成。例如，智能播种机不仅能够精确控制播种深度和密度，还能同时完成施肥、除草等操作，大大提高了作业效率。这种多功能集成不仅节省了人力和时间，还确保了各个生产环节的有机衔接，从而提升了农业生产的整体效益[3]。

2.4 机器视觉技术

机器视觉技术在智慧农业领域的应用正在为农业生产提供“火眼金睛”。这项技术通过高分辨率相机和先进的图像处理算法，实现了对农业生产环境的精确监测和作物生长状态的实时评估。在大田作物管理中，机器视觉系统能够通过无人机或固定摄像头采集田间图像，快速识别作物的长势、病虫害情况、杂草分布等信息。例如，通过分析叶片颜色和形态的变化，系统可以早期发现作物的营养缺失或病害症状，使农民能够及时采取针对性措施。在果园管理中，机器视觉技术能够精确计算果实的大小、颜色和成熟度，为科学决定采摘时间提供依据。更高级的应用甚至可以预测产量，为市场销售和物流运输做好准备。在温室种植中，机器视觉系统通过连续监测植物的生长状态，可以自动调节温度、湿度、光照等环境参数，创造最佳的生长条件。机器视觉技术还在农产品质量检测中发挥重要作用，通过快速扫描可以识别出不合格或受损的农产品，确保产品品质。基于机器视觉技术提供的海量数据，农民可以制定更加科学、精准的生产决策，如优化种植密度、调整灌溉策略、精确施用农药等。

2.5 GPS导航技术

GPS导航技术在智慧农业中的应用正在彻底改变传统农业生产的作业方式和管理模式。无人驾驶拖拉机和小型无人机等智能农机设备借助GPS技术实现了厘米级的精准定位和自动驾驶，大幅提升了农业生产的智能化水平。这种高精度定位使得农机设备能够按照预设路线精确作业，避免重复或遗漏，显著提高了作业效率和质量。例如，在播种作业中，GPS导航系统能够确保种子按照最优行距和株距均匀分布，为作物生长创造理想条件。在施肥和喷药作业中，GPS技术结合变量作业系统，可以根据地块的具体情况自动调整投入量，实现精准施用，既提高了投入品利用效率，又减少了环境污染。GPS技术与互联网的结合更是开启了农业大数据时代。通过实时记录农机作业轨迹和相关参数，系统能够生成高精度的作业地图，为农场管理提供直观的数据支持[4]。这些数据不仅可以用于评估作业质量，还可以与产量、质量等数据进行关联分析，挖掘生产潜力，优化管理策略。例如，通过分析多年的产量分布图，农民可以识别出田块中的高产区和低产区，有针对性地改良土壤或调整种植策略。GPS技术还为农产品质量追溯提供了可能，通过记录每个环节的精确位置和时间信息，构建了从田间到餐桌的完整追溯链，增强了消费者信心。

2.6 农业机器人技术

农业机器人技术的出现和应用标志着智慧农业进入了一个新的发展阶段。这种先进技术通过将机器人、人工智能、精密传感器等多种技术融为一体，实现了对农作物生长环境的智能监测和精准管理，大幅提升了农业生产的自动化和智能化水平。以脉冲激光机器人为例，它能够自主在田间或温室中移动，利用激光技术精确测量作物的高度、直径、叶面积等关键生长参数。这些数据不仅能够用于评估作物的生长状况，还可以预测产量，为农业生产决策提供科学依据。除此之外，专门的除草机器人能够通过图像识别技术准确区分作物和杂草，实现精准除草，既减少了除草剂的使用，又降低了对作物的伤害。在果园管理中，采摘机器人配备柔性机械臂和视觉系统，能够根据果实的成熟度和品质进行选择性采摘，大大提高了采摘效率和果品质量。水产养殖领域的水下机器人则可以实时监测水质参数、鱼类行为和生长状况，并进行自动投喂和病害防治。这些农业机器人不仅能够24 h不间断工作，还能适应各种复杂的农业环境，极大地减轻了农民的劳动强度，提高了生产效率[5]。更重要的是，农业机器人收集的海量数据为农业科研和精准管理提供了宝贵资源，推动了农业生产方式的革新。

3 农业机械智能化技术的发展趋势

农业机械智能化技术的发展趋势正在引领农业生产方式的革新，推动着整个农业体系向更高效、更精准、更可持续的方向迈进。智能农机管理平台的建设和完善是这一趋势的核心驱动力。通过整合大数据和云计算技术，这些平台能够实现农机资源的优化配置和高效利用，同时，为农业生产决策提供实时、精准的数据支持。例如，基于作物生长周期和天气预报的智能调度系统，可以最大化农机使用效率，减少资源浪费。与此同时，智能化技术水平的不断提升正在重塑农业机械的功能和性能。智能感知技术和逻辑思维技术的深度融合，使农业机械具备了类似人类的判断和决策能力。电液一体化技术和先进传感器的广泛应用，则进一步提高了农机作业的精准度和效率。这些技术的综合应用，使得农业机械能够根据复杂多变的田间环境自主调整作业参数，实现精准化、个性化的农事操作。农机与互联网的深度融合是另一个重要趋势。这种融合不仅实现了农机作业数据的实时上传和共享，还为农业生产提供了全方位的信息服务。通过互联网平台，农民可以轻松获取市场信息、气象预报、农技指导等关键信息，提高生产决策的科学性。此外，电子商务平台的引入，为农产品销售开辟了新渠道，有效提升了农民的收入水平。

4 结语

农业机械智能化技术的广泛应用为传统农业注入了新的活力，显著提升了生产效率，降低了劳动强度，并推动了农业现代化的进程。随着技术的不断进步和应用的深入，未来的农业将更加智能化、精准化和可持续。展望未来，农业机械智能化技术将继续发挥其重要作用，助力实现农业的高质量发展和乡村振兴，为全球农业的可持续发展作出更大贡献。

参考文献

[1] 李勇.智慧农业背景下农业机械智能化发展趋势研究[J].河北农机，2024（10）：39-41.

[2] 甘梓权.农机智能化与农业现代化的融合发展[J].河北农机，2023（20）：27-29.

[3] 智能农机为智慧农业发展提供新动力[J].农机科技推广，2023（8）：1.

[4] 陈军.农机智能化是实现智慧农业之关键[J].中国农业资源与区划，2023，44（8）：170+178.

[5] 刘振广.提升农机智能化水平助推智慧农业发展[J].南方农机，2023，54（12）：188-190.