国内外丰富多彩的智能化农业装备

1、智能化的拖拉机

国外农机多年的发展经验表明，采用智能化、自动化的作业方式是农业发展的必然趋势，是发展高效节本农业的有效途径。世界农业发达国家在采用了高度自动化的作业机械后不仅提高了工作效率，降低了作业成本，而且还提高了其农产品在国际市场上的数量和价格优势。拖拉机等自走式动力机械在行走、操控、人机工程等方面实现了智能化。

利用GPS自动导航、图像识别技术、计算机总线通迅技术等，大大提高机器的操控性能；通过优化设计驾驶室、驾驶座、方向动力控制、空调装置等减轻机手的劳动强度，提高操作的舒适性，实现农机系统内按钮操作。

加大控制系统的科技含量，使机手通过仪表装置就可以随时了解农机的生产、安全等技术指标和使用状态，从而使农机产品发挥出最大效能。

综合应用信息技术、先进加工工艺，在拖拉机产品上，应用计算机及全球卫星定位系统（GPS、北斗卫星导航）、地理信息系统（GIS）、卫星遥感系统（RS），高精度的机、电、液（气）一体化等与拖拉机产品的有机结合，提高作业效率，降低消耗。

驾驶室内的计算机，具有统一设计的标准接口，与不同的农机具配套使用；智能化的动力机安装信息显示终端，操作者可任意选择菜单中显示的机组不同终端信息，调用数据库信息；通过显示的数据、图形、语音等多谋体信息，实现多种方式，使作业更轻松、高效、高质量。美国已应用的激光导航拖拉机，能够精确测定拖拉机所在的位置及行走方向，误差不超过25cm。

国内的一拖、福田等农机巨头，研发智能化拖拉机表现不凡。如东方红X-804拖拉机安装载波相位差分全球定位系统（DGPS）自动导航控制系统，使该拖拉机的自动化、智能化水平大大提高，实现了无人驾驶作业。

目前国产的多款智能化大功率拖拉机，有的已完成田间作业考核，有的已具备实际应用性能。国产自动导航技术产品在新疆维吾尔自治区、黑龙江、内蒙古、上海等地应用，通过了成果鉴定，与福田雷沃国际重工股份有限公司合作已开始批量生产。自动导航产品突破了农机自动导航关键技术，研发了国产化农机自动导航产品并应用转化；研制了基于电机和电液控制的自动转向驱动装置，开发了国产化农机自动导航产品，田间作业导航和直线跟踪精度控制在5cm以内，性能指标达到了国际先进水平；农机自动导航技术产品的研发，打破了国外同类产品的垄断，并比其价格降低了1/3。

2、智能化耕耘播种施肥机械

能自动根据作业田块的土壤墒情、生产能力等即期条件变化，精确调控播种机的播种量、开沟深度、施肥量等作业参数。如美国生产的ACCU-PLANT播种控制软件，安装在各种播种机上。通过该系统调控播种机上的播种计量器，实现不同地块的播种量自动调整。

为了实现复式作业，部分条播机还加装了同时完成撒施肥料、杀虫剂、除草剂的装置，并将这些装置的驱动机构与播种机计量装置互联互通，实现施肥、施药与播种量大小的同步智能化控制。

国内已研制并应用基于GPS或北斗定位导航的智能化变量播种、施肥、旋耕复式作业机具。使用表明，这种智能化机具可一次完成耕整地、播种、施肥等多种功能。适用于小麦、大豆、油菜等多种作物，操作简单，通过电脑显示屏设置和调控机具作业参数。作业效率、质量明显提高，达到节约种、肥、药和节能降耗之目的。

山东省农机院、福田雷沃重工等研制的2BYFZ-4智能型玉米精量播种施肥机，采用自主研发的种、肥专用传感器，具有种子和肥料检测与自动补种、补肥、自动疏通装置，以及基于CAN总线专用控制器与触控软件系统。前者完成已播种数、重播数、漏播数的计量，以及缺种、堵塞故障报警、自动化补种；后者能实现株距与施肥量的电动无级调节。

农业部南京农业机械化研究所研制成功的2BDZQ-33800型国内首台33行大型智能化气力集排式水稻直播机。该装备采用折叠式机架，作业幅宽8m，作业速度可达10km/h，作业效率75~100亩/h，播种作业仅由机手1人即可完成，可满足大型农场及其他规模化种植主体的高效作业要求。该装备填补了国内大型气力式智能化水稻直播技术空白，研发的基于电驱控制的气力集排系统采用“集中排种+气流均匀分配”技术方案，可实现“一器33行”作业，排种效率高，利用电驱控制系统替代地轮驱动，极大简化播种机结构，使可靠性得到提高；通过控制系统调整排种部件转速，实现了播量的精确调整，有效解决了现有机械槽轮式播种机播量一致性难以保证的难题；装备的智能化程度较高，利用研发的智能化控制系统，机手在驾驶室内即可进行播量调整、排种器开关等常规操作，操作方便快捷。同时，采用集中式大容量种箱，可明显降低宽幅播种机种箱长度，配合机械化装种，可有效减少田间种肥搬运、装卸时间，从而提高作业效率。

田间试验表明，2BDZQ-33800型宽幅折叠式水稻直播机的各项播种性能指标均已达到国标要求，播量可根据预设值实现精确调节，与现有宽幅机械槽轮式水稻直播机相比，省工2人以上，作业效率明显提升。

3、智能化灌溉机械

灌溉机械智能化后，可以大量节约灌溉用水，且省工省时。如美国瓦尔蒙与ABS两家公司合作开发的智能化红外湿度计，安装于农田灌溉系统后，每6s读取一次植物叶面湿度，当湿度不足时，灌溉系统会及时通过电脑控制发出指令向农田灌水；节水灌溉机械的智能化处世界一流的以色列，在平移式喷灌机具上加装GPS定位系统，结合存放于地理信息系统的数据，实现农作物的变量灌溉。目前，田间管理环节已实现灌水、施肥、施药同步的一体化智能化作业。

我国将机载电脑与分布于田间的各种传感器，如土壤水吸力、管道水压力、流量、空气温（湿）度、降雨量、太阳辐射量、气压等传感器互联互通，实现数据采集自动化。对采集的信息数据进行即时分析，就此作为确定精确的灌溉时间和最隹灌水量的依据；还可根据决策结果对灌溉设备进行自动化控制与监测，实现了灌溉作业智能化。

4、智能化施药机械

发达国家采用大型悬挂式或牵引式喷杆喷雾机，喷幅达18~34m，药箱容量为400~3000L，作业速度达8~10km/h，配套拖拉机功率在5.88~73.5kw。各种大型植保机械都是机、电、液一体化的复杂系统，设计完善，制作精美，工作安全可靠，操作方便。

采用机电一体化技术，电子控制系统显示机组前进速度、喷杆倾斜度、喷量、压力、喷洒面积和药箱药液量等。

通过面板操作，控制和调整系统压力、单位面积喷液量及多路喷杆的喷雾作业等。系统依据机组前进速度自动调节单位时间喷洒量，依据施药对象和环境严格控制施药量和雾粒直径大小。控制系统与个人计算机相连，可配置GPS系统，实现精准、精量施药。

德国推出一种莠草识别喷雾机，作业时能借助专门的传感器来区分庄稼和杂草，农药只喷向杂草，使庄稼免受药害。其农药施用量只有传统机具的10%或者更低；俄罗斯研制的果园对靶喷雾机，采取超声波测定树冠位置，实现对果树树冠的喷雾，基本消除了农药喷到非靶标植物上的可能性，节省农药达50%，生产率提高20%，且无药害之虞。

我国对自动对靶喷雾技术等识别性变量喷药进行了长时间的深入研究，并已开发出相应机具应用于农业生产。如将红外探测技术、自动控制技术应用于喷雾机上，研制出果园自动对靶喷雾机，较好地解决了现行果园病虫害防治问题，大大提高了农药利用率，减轻甚至消除了药害，解决了环境污染问题。约翰迪尔4630自走式喷雾机在中国本土生产，已广泛应用于国内玉米、棉花、高粱、甘蔗等高秆作物的精准植保作业，表现非凡。

5、智能化收获机械

联合收割机装备各种传感器和GPS定位系统，在收获作业的同时，可实时测定谷物的含水率、小区产量、含杂率等多种技术参数，形成作物产量图，为农作物处理提供技术支撑。农场主则可根据这些技术信息决定下季作物种植计划，以及种子、农药、化肥在不同小区的施用量。日本研制的自动控制半喂入联收机，其作业速度自动装置可利用发动机的转速检测行进速度、收割状态，通过无级变速机构，实现作业速度的自动化控制。当喂入量过大时，作业速度会自动变慢，使机器始终处于最隹工作状态。

智能化收获机械也是我国研发重点。国内第1台GPS收获机已经在福田重工诞生。国产10kg/s大喂入量智能化谷物联合收割机由中国农机院研制成功，凭借其自动化、智能化控制等先进技术，一举打破了国外巨头的技术和市场“双垄断”，可用于水稻、小麦、大豆等粮食作物的收获。福田雷沃重工研发的基于GPS或北斗定位系统的精准农业远程信息化服务系统，能够对收割机进行远程故障实时诊断，并能指导维修作业，使机器的使用效率和可靠性大大提高。

6、智能化设施农业装备

西方发达国家设施农业的机械化、自动化水平高。设施内部环境因素（如温度、湿度、光照度、一氧化碳浓度等)的调控由过去单因子控制向利用环境计算机多因子动态控制系统发展。发达国家的温室作物栽培，实现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业机械化和自动化。

荷兰一花木公司的8000m2盆花栽培从播种、育苗到定植、管理等作业只用了3个工人，年产30万盆花，产值达180万美元。

美国开发了移苗作业机器人，可将作物幼苗从穴盘中转栽到苗床上。

日本已成功开发计算机控制的营养液配制和供给的闭路循环系统，推动了无土栽培的迅猛发展。设施农业中的植物工厂，完全摆脱了自然环境对植物生长的影响，其产量是常规栽培的上百倍。

以色列ELDAR-GAL公司研制的能同时采集数十个植物生理和环境信息的监测仪，通过与专家系统结合实现对植物环境的精确调控。

我国围绕“设施农业植物生理生态检测和环境调控系统”、“温室设施配套作业技术装备”、“设施农业嫁接、移栽自动化技术装备”等方面开展了研究和攻关。开发研制出植物生理生态监测系统和基于互联网的温室环境智能化调控系统、移动式无土栽培基质消毒与营养液循环再利用技术装备、土壤消毒设备、温室精确育苗与移植设备、嫁接用大粒种子定向播种机、自动化嫁接复式作业装备和自动化幼苗移钵装备等。自动测量、环境控制和计算机程序化技术已在设施农业领域得到应用推广，从而促进了设施农业高新技术的兴起与发展。利用电脑技术、传感器技术、通讯技术，研制了温室环境监测和自动控制系统，实现了温室内气候和土壤参数的自动监测，对温室内设备进行优化、自动化控制运行，如开窗、加温、降温、加湿、补充光照、二氧化碳补气、灌溉施肥、环流通气等。利用物联网、互联网、大数据、云计算等先进技术，实现远程自动化控制。

7、农业机器人

随着电子技术和计算机技术的发展，诞生于美国的智能机器人技术正越来越被世界各国所重视，在许多领域得到了广泛的应用。在农业生产中，由于易对植被造成损害、易污染环境等原因，传统的机械通常存在着这样或那样的缺点。

为了解决这个问题，国内外都在进行农业机器人的研究。智能化和自动化技术的长足进展，为应用于非结构化环境的农业机器人开发打下了坚实的理论基础，如近几年出现的耕耘机器人、嫁接机器人、农药喷洒机器人、瓜果采摘机器人、温室管理机器人等。

使用农业机器人可以提高劳动生产率，解决劳动力的不足，改善农业生产环境，防止农药、化肥等对人体的伤害，提高作业质量。农业机器人相对于传统农业机械能够更好地适应生物技术的新发展，农业机器人的问世，改变了传统的劳动方式，改善了农民的生活劳动状态。

近年来，国内农业机器人研发取得重大突破。如国家农业信息化工程技术研究中心环境控制部门与华南农业大学联合研发的气力旋转自动嫁接机，该机主要以西瓜、黄瓜、甜瓜为嫁接对象，嫁接生产率达450株/h以上：嫁接成功率90％以上；

由东北农业大学研制的2JC-350型插接式自动嫁接机，结构简单、成本低，操作方便，生产率为350株/h。经改进后生产率已达500株/h。由于采用插接法进行机械嫁接，不需嫁接夹等夹持物。适用黄瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作业，嫁接成功率达93％。

上海帅耀诺机械科技公司SOP-TJ800 型蔬菜嫁接机。适合于西瓜、黄瓜、甜瓜、茄子、辣椒、西红柿等作物的嫁接作业。秧苗旋切方式作业，切削质量好。需2人上苗操作，生产效率：800株/h，嫁接成功率：98% 。由天津市农机研究所和天津市静海县兴盛机械有限公司共同研制的便携式蔬菜自动嫁接机，采用的负压吸附固定系统、电磁铁为动力的旋转切削系统、嫁接苗垫板系统和砧木压叶等结构设计独特，实现了固定苗却不伤苗、不脱落，快速切苗、伤口污染少，将生长点完全切下且不切伤子叶，属国内首创。机具能满足黄瓜嫁接的农艺要求，可减轻农民劳动强度，为蔬菜生产机械化提供了一种先进实用的生产机具。