加速我国智能农机推广应用探究(上)

根据农业农村部最新发布，今年“三秋”期间，全国投入农机3000万台，用于玉米、水稻、大豆和棉花等作物收获，冬小麦及油菜播种、秸秆还田离田、深松旋耕整地等机械化作业服务。农业生产效率大大提高，在总量有保障的同时，我国农机装备结构持续优化。植保无人机目前保有量和作业面积已位居世界第一。北斗定位、远程监测、无人驾驶、精准作业等智能化技术加快应用于农业生产一线。今年有60多万台装有北斗导航的智能化农机投入“三秋”生产，联合收获机向大型化、智能化、多功能化升级换代。智能农机应用成为亮点，引领我国农机化发展新趋势。本文就加速智能农机应用作些探讨，与同行交流。

一、国内外智能农机研发应用现状

智慧农业由精准农业定位系统、地理信息系统、遥感控制系统、农业专家系统、智能农机系统、环境监测系统等智能系统组成。智能农机是物联网、云计算、大数据等新一代信息技术与整个农业产业链相结合的模式。目前智能农业机械包括拖拉机、采集器、自动导航、整地机自动调整等。智能农业机械是将现代信息通信技术、计算机网络技术、智能控制技术和工业检测技术相结合的产物。其主要特点是智能农机的精确化运行、自动化作业、无人化管理（由电脑操控工作）。根据农业生产需要逐步开发应用智能农业机械的引导和无人操作，飞行设施的高效、准确和智能保护，农产品的实时、快速跟踪和监督，无人农业机械的远程操作，农业技术远程培训指导、农业整合、植物保健芯片（CPU）、智能农机与智能农业协同发展是大势所趋。近些年来，农业农村部重视推动无人机、无人农业机械、农业机器人等新设备在大规模种植繁殖领域的应用。在全国13省（市、区）布点26家“无人农场”，以智能农机为核心的智慧农业蓬勃发展。中国工程院院士罗锡文用了高度概括的五句话来描述无人农场：“耕种管收生产环节全覆盖；机库田间转移作业全自动；自动避障异况停车保安全；作物生产过程实施全监控；智能决策精准作业全无人。”

农业行业观察认为，农场无人化是未来农业新趋势，它不仅仅破解农产品品质难题，还会对整个农业产业链升级带来利好。而其核心地位的智能农业机械，在智能耕作、智能播种与应用、智能灌溉、智能植保、智能收获等方面取得了进展。国内外实践证明：只有让“智能农业机器”更智能、更普及，我们才能有效地掌握食品安全的主动权。

1、国外研究应用情况

现阶段，大多数发达国家的农业生产条件已经完全实现了机械化、智能化的生产水平。很多发达国家将农业机械设备和农业园艺融合到一起，把农业机械设备的智能化全面的落实到实际的生产中，抡占现代农业装备制高点，切实做好农业的精确化发展。日本的小型智能化农机装备种类齐全，农作物生产全部实现智能化控制。美国依靠全球卫星定位系统和计算机技术进行因点、因苗精确施肥喷药，使农业智能化管理更进一步，推动了农机智能的飞速发展。

耕作机械智能化。美国东伦敦综合技术学院土地管理系研制成功一种激光拖拉机，利用激兜计算机导航装置，不仅能够准确无误地测定其所在位置及运行方向，使误差不超过25CM，而且能够根据送人农场计算机中心的电子图表，查找出该处土地的湿度、化学成分、排水沟位置和其它一些特点，准确计算出最佳种植方案、所需种子、肥料和农药数量等。一人在室内荧屏前可操纵多台激光拖拉机进行耕作，耕作速度快，且可减少种子、化肥和农药消耗，节约生产成本50％，提高作物产量20％。 收获机械智能化。美国农场装备制造商卫西弗格森，在联合收割机上安装了一种产量计算器，能在收割作物的同时，准确收集有关产量的资料，并绘成各个田块的产量分布图；农场主可以利用这种产量分布图，来确定下一季的种植计划以及种子、化肥和农药在不同田块的使用量。

灌溉机械智能化。美国内布拉斯加州的瓦尔蒙物工业股份有限公司和ARS公司开发出一种可实现农田自动灌溉的红外湿度计，被安装在环绕着一片农田的灌溉系统上后，可每6秒钟读取一次植物叶面湿度，当植物需水时，它会通过计算机发出灌溉指令，及时向农田中灌水。

 施药机械智能化。澳大利亚推出一种能识别莠草的喷雾器。它在田野移动时，能借助专门的电子传感器，来区分庄稼和杂草，当发现只有莠草时，才喷出除莠剂。这样，花费的除莠剂只有常规的1／10，甚至更低，减轻了对环境的 污染。

 挖土机械智能化。美国匹兹堡一家公司研制成功一种超声波挖土机，在埋有电缆和管道的地方挖土时，可避免将电缆和管道挖坏。这种新型挖土机，使用超声波喷气流破碎土壤，然后用真空装置将土吸走，不会对电缆和管理造成危害。

 放牧机械智能化。英国科学家设计出一种可代替人或犬放牧羊群的牧羊机械狗。它备有一架摄像机和一台计算机，可对羊群移动的情况进行分析。如果羊群显得不安定的话，其队形和移动状况就会反映出来；牧羊机器狗便会在羊群中移动，直到羊群安定下来，羊群不会受到惊扰。

采摘机械智能化。法国科学家开发的摘苹果机器人，能辨别出苹果是否成熟，摘一只苹果仅需6秒，比人工节省一半时间。美国一家公司发明一种采蘑菇机器人，可按设定的蘑菇伞最小直径进行采摘，平均每6秒种采摘一个蘑菇，还不会使蘑菇受损。

目前国际上发达国家智能农机研发应用进展较快，逐步形成完整的智能农机体系。

2、国内研究应用现状

我们国家由于各个区域的地理条件差异很大，农作物的生长环境不同，这就使农业机械种类极其繁杂。自从改革开放以来，我们国家就开始重视有关农业机械设备的研究，在精准农业机械设备方面，很多农业机械企业开始进军智能化农业机械设备的研发领域，从而使我国的农业机械智能化技术水准得到了持续的提升。目前我国的东北、新疆维吾尔自治区等地区的大型综合市场已经设有智能化农业机械设备的站点。从我国的农业机械发展报告中可以看到，现阶段我国的东方红X-804型号拖拉机已经装备了DGPS自动导航控制系统，使该型拖拉机的自动化处理、智能化水准大大提升，把拖拉机无人驾驶的愿景变成现实。我国的智能化农业机械设备目前主要以智能化的播种机械设备、智能化的施肥机械设备、智能化的喷药机械设备、智能化的灌溉机械设备、智能化的收获机械设备等等为主。这些机械通过自装的“大脑”情况分析，实现智能化、自主工作。但总体看，我国农业机械设备型号依旧不多，科技化的技术水准以探索发现为主，和国外的发达国家相比差距还是非常明显的。

对于我国这样一个人口众多、地形复杂、人均资源不足、气候环境变化显著的传统农业大国来讲，智能化农业机械技术发展相对欠发达，制约着我国农业的发展。因此与发达国家之间智能农业机械的发展还存在着一定的差距，为了缩小差距，现阶段我国着重研究农业机械，提出发展智能化农业机械“弯道超车”新路子。发展智能化农业机械，也就是促使农业向自动化与智能化的方向发展。在当今社会，我国农业部门也总结出了一些有关智能化农业机械发展的经验。比方说，在农业上应用计算机技术、传感与检测技术、图像处理技术，促使农业机械进一步自动化，以此不断推动现代农业化的发展;同时我国也开展了智能化农业机械。如山东寿光的智能蔬菜大棚，大棚采取自动采摘装置，这便是农业自动化与智能化相结合。我国也不断向外国吸取先进经验，以便于更好地发展智能化农业机械。例如，学习英国有关精准控制肥料的动力测量和日本发明的四行半喂入联合收割机。我国通过不断向发达国家学习，逐渐掌握智能农业的核心技术，以此促进我国智能化农业机械的发展。

农业机械设备的智能化服务可以减少工作人员手动操作时间，大大提升了工作效率，从而使相关的农业生产环节更加的完善。智能化农业机械设备内安装的多种传感器，不仅仅只是对作业的过程进行监控，还可以快速的绕开不利于工作的环境条件，把机械设备一直控制在最好的工作状态之中，从而大大提升了工作的操作安全性和技术的可靠性。虽然中央处理芯片是个“小个子”，但是它的工作能力和处理能力是極其强大的。

目前，国内智能化的作业机械主要有智能化播种机械、智能化施肥机械、智能化喷药机械、智能化灌溉机械和智能化收获机械等。智能化作业状态监控、故障报警和行走导航等方面是人们关注热点，应用也越来越普遍。现在逐渐普及5G网络，借助各种手机、电脑软件可以轻松采集机械工作时的状态，采集相关的工作信息，保证性能的良好发挥。只要利用软件稍微改变判断基准和操作顺序，就可以改变机械功能要求，使机械作用于不同对象，适应相应的工作环境。

3、国内农机化管理智能化进展

智能化农业机械作为系统化操控工程，智能化农业机械只有具备完善的管理网络与系统，才能有效实现功能区域性的扩展，进而向南全国推广。根据农业智能化管理系统的组成部分而言，其主要分为3个部分，即web系统终端、App和硬件设施，这3个组成部分的相互联系性比较强。具体而言，农作物种植人员在进行此系统应用时，首先需要在农业机械上进行定位设备的安装，然后再通过谷歌地图的作用，对于农业机具的所处位置进行实时的定位，以在web系统终端管理下，对拖拉机的耕作进度与区域进行划分。而拖拉机驾驶人员则可以通过智能化App软件，对种植区域的天气情况及耕作任务进行了解，以使其能够合理地调整种植方式及区域。

近几年的夏秋期间，“农机帮”、“农机直通车”、手机APP等一批利用大数据、云计算等信息技术，为农机行业提供农机作业、农机维修等信息服务的互联网移动平台，让机手找活干、农民找机械不再犯难，成为农机化生产的一大亮点。农机360网在北京召开O2O电商战略落地发布会，联合太平洋保险、信农贷，推出“农机实体店＋电商平台＋金融服务＋农机保险”的农机营销新模式。“互联网+农机”使传统的农机行业不断迸发新的生机和活力。

农机管理部门顺应“互联网+”大势，积极推进农机化与信息化、农机管理与互联网融合，取得显著成效。农业部农机化司组织开发并推广应用了农机跨区作业服务直通车、农机化生产信息网上直报系统、农机统计直报系统、农机产品网上展示系统、国家支持推广目录申报系统等13个应用系统，提高了农机管理现代化水平。

黑龙江在全国率先建成省级农机管理调度指挥网络系统。该系统能够实现农机自动定位、作业轨迹查询、图像信息采集、无线视频、耕作和深松面积统计、应急指挥和天气预报等功能。目前入网车载智能终端达到15000多台，深松监测终端4000多台。2016年4月11日，农业部农机试验鉴定总站发布《关于农业机械部级推广鉴定网上办事大厅试运行的通知》，标志着农机推广鉴定工作进入“线上”时代。

农业农村部大力推广应用农机深松智能装备监测系统，采取卫星定位、无线通讯和智能监测传感技术，对农机深松作业过程、面积、质量进行实时监测，有效防范了农机深松作业补助工作风险，各级纪检、监察部门对此也给予了充分肯定。