劉海蕓

摘要：農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展過程由初期半自動階段逐步發(fā)展到智能農(nóng)業(yè)機械廣泛應(yīng)用階段，目前農(nóng)業(yè)機械自動化被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，涉及播種，灌溉，施肥，收割以及農(nóng)產(chǎn)品加工。但在技術(shù)創(chuàng)新，成本效益以及法律法規(guī)方面仍面臨著挑戰(zhàn)。今后，農(nóng)業(yè)機器人，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)以及人工智能等創(chuàng)新技術(shù)會促進農(nóng)業(yè)機械自動化向縱深發(fā)展，實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)的深度結(jié)合，從而給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加便捷高效的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械自動化；智能農(nóng)業(yè)機械；無人駕駛農(nóng)機；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)不斷進步的今天，農(nóng)業(yè)機械自動化已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一個重要環(huán)節(jié)。由半自動、全自動、智能農(nóng)業(yè)機械等農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)發(fā)展過程，見證著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程。目前農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)表現(xiàn)出智能化，自動化，高效等特征，給生產(chǎn)帶來極大方便。

1 農(nóng)業(yè)機械自動化的發(fā)展概述

1.1 發(fā)展歷程

農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)發(fā)展過程由來已久，從20世紀(jì)初期開始就已經(jīng)有了很大進步。起初農(nóng)業(yè)機械化以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和減輕人力勞動為目的。最初自動化技術(shù)側(cè)重于單一功能機械化作業(yè)，例如種植和收割。在科學(xué)技術(shù)不斷進步的背景下，農(nóng)業(yè)機械自動化程度也在逐步提升，并延伸至更多操作領(lǐng)域中，使農(nóng)戶對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進行更加高效地管理與控制。

1.2 農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)特點

目前，農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)表現(xiàn)出了若干顯著特征。（1）智能化已成為農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展的一個重要潮流。在傳感器，控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)快速發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)機械可以智能化地感知，決策與實施。該智能化在使農(nóng)業(yè)機械具有較高自主性與適應(yīng)性的同時，也能按照農(nóng)作物需要實現(xiàn)精確施肥，灌溉等作業(yè)，從而提升了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量。（2）農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)日益集成化?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械系統(tǒng)是由若干單元構(gòu)成的，它們在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)，協(xié)同工作。這種集成化在提高農(nóng)業(yè)機械協(xié)同效應(yīng)的同時，也使得農(nóng)戶可以通過一個綜合管理系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程進行監(jiān)控與調(diào)節(jié)。（3）農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)對可持續(xù)發(fā)展的重視程度不斷提高。隨著人們環(huán)境保護意識不斷增強，農(nóng)業(yè)機械在設(shè)計與使用過程中更加重視節(jié)能減排和資源循環(huán)利用問題[1]。如利用清潔能源為農(nóng)業(yè)機械提供動力、大力推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、減少農(nóng)藥、化肥使用量等是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

2 農(nóng)業(yè)機械自動化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 播種

通過使用自動化播種機械，農(nóng)戶可以做到高效準(zhǔn)確地進行種植操作。自動化播種機械可以快速地完成大范圍播種，比傳統(tǒng)人工播種方式大大提高工作效率。在同等播種面積內(nèi)，采用自動化播種機械能夠節(jié)約大量人力與時間成本，進而提升整體生產(chǎn)效率。自動化播種機械可以保證播種準(zhǔn)確一致。傳統(tǒng)播種方式常因人工操作時存在誤差而造成播種密度不均勻和種子分布無規(guī)律等問題。但自動化播種機械能夠克服上述問題，達到精確播種、改善作物均勻性與質(zhì)量的目的。該自動化播種機械能夠根據(jù)農(nóng)作物需要準(zhǔn)確定量投放種子，避免出現(xiàn)播種過度或者種子浪費等現(xiàn)象。這樣既能節(jié)省種子資源和減少種植成本，又能根據(jù)作物生長狀況來調(diào)節(jié)播種量從而達到最佳生產(chǎn)效益。自動化播種機械也可將定位與導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合來進行精確定位播種。本實用新型通過精確導(dǎo)航系統(tǒng)使機械設(shè)備能夠精確按預(yù)設(shè)線路播種，保證每粒種子能夠精確投放到預(yù)定地點。有利于改善播種均勻性、進一步提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量。使用自動化播種機械，有助于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過精確播種可減少農(nóng)藥、化肥用量，降低環(huán)境污染的風(fēng)險[2]。同時自動化播種機械的使用有利于提高土地利用率和規(guī)模化，集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。

2.2 灌溉

農(nóng)業(yè)機械自動化應(yīng)用于灌溉正對我國廣大農(nóng)田產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)灌溉方式因存在低效率、水資源浪費等缺點，逐漸無法適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要。農(nóng)業(yè)機械自動化灌溉系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅解決了這一問題，而且提高了灌溉效率和水資源的利用率，為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保障。一方面，自動化灌溉系統(tǒng)利用先進智能技術(shù)可根據(jù)土壤濕度，作物需水量及氣象條件準(zhǔn)確控制灌溉設(shè)備啟停以達到準(zhǔn)確水量供應(yīng)。該智能化灌溉方式，避免過度灌溉與不足灌溉，有效降低水資源浪費現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計自動化灌溉技術(shù)能夠降低30%的水資源浪費，對我國這樣一個水資源匱乏的國家而言無疑有著巨大的現(xiàn)實意義。自動化灌溉系統(tǒng)也可將傳感器與監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，對土壤水分狀況及作物生長情況進行實時的監(jiān)測。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)將被傳送至系統(tǒng)中心，并由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整以確保灌溉準(zhǔn)確適時性。從而在增加作物產(chǎn)量的同時也有效地預(yù)防了水分供應(yīng)不均勻而造成病蟲害。另一方面，自動化灌溉系統(tǒng)也實現(xiàn)灌溉設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。通過手機APP或者電腦端的方式，農(nóng)民能夠時刻掌握灌溉設(shè)備運行狀況，從而達到精準(zhǔn)管理灌溉。這樣既增加了作業(yè)的靈活性、便捷性，又減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、增加農(nóng)業(yè)效益。

2.3 施肥

農(nóng)業(yè)機械自動化應(yīng)用于施肥中，對提高施肥效率、減少環(huán)境污染有著十分重要的作用。自動化施肥系統(tǒng)可根據(jù)作物需要及土壤養(yǎng)分狀況準(zhǔn)確地調(diào)控施肥量。多采用精準(zhǔn)養(yǎng)分供給技術(shù)完成，其可針對不同作物生長需求及土壤養(yǎng)分含量計算適宜施肥量。這樣，既能有效避免過量施肥，浪費養(yǎng)分，又能減少施肥的成本，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。自動化施肥系統(tǒng)也能將傳感器與監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合，對土壤養(yǎng)分含量及作物生長狀態(tài)進行實時的監(jiān)測。該技術(shù)能夠全面準(zhǔn)確地掌握作物生長狀況，并結(jié)合實際情況做出調(diào)整與優(yōu)化，使施肥更加精準(zhǔn)與針對性。這是傳統(tǒng)施肥方式中很難實現(xiàn)的，原因是人工操作很難使每一塊地，每一種作物都能得到精細(xì)化管理。自動化施肥系統(tǒng)也可以使施肥過程自動化，精確性更高。本實用新型通過自動化設(shè)備能夠準(zhǔn)確地對作物根部進行施肥，避免人工操作可能產(chǎn)生的錯誤及不均勻施肥。這樣在提高施肥效率的同時也有利于減少肥料的損失和環(huán)境污染的風(fēng)險。自動化施肥系統(tǒng)也可按作物生長階段及需要分階段進行施肥[3]。在農(nóng)作物生長過程中的不同時期，有目的地進行營養(yǎng)供給有利于促進農(nóng)作物健康成長與收獲。這一精細(xì)化管理方式有利于促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性發(fā)展，達到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色環(huán)保目的。

2.4 收割

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐步告別傳統(tǒng)人工收割。自動化收割機械是一種高效快捷的收割工具，對于大范圍農(nóng)作物收割工作有著舉足輕重的地位，它不僅極大地降低了農(nóng)戶勞動強度，同時，也提高了收割效率以及作物品質(zhì)。自動化收割機械相對于傳統(tǒng)人工收割可以在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)大范圍收割任務(wù)和收割效率的提升。自動化收割機械具有準(zhǔn)確的切割與收集能力，可維持作物完整性與質(zhì)量并減少損失。自動化收割機械可根據(jù)農(nóng)作物生長情況及成熟度實現(xiàn)智能化收割調(diào)控以保證最佳時間收獲。自動化收割機械是將傳感器與圖像識別技術(shù)相結(jié)合，以達到實時探測與區(qū)分作物并自動調(diào)節(jié)收割參數(shù)的目的。在國內(nèi)，自動化收割機械使用日益增多，尤其是糧食作物及經(jīng)濟作物產(chǎn)區(qū)使用較多。在我國農(nóng)業(yè)機械化進程中，自動化收割機械研發(fā)與應(yīng)用取得較大進步。各地區(qū)都加大了投資力度，大力推廣自動化收割機械為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出了貢獻。今后，自動化收割機械在切割，收集，智能化調(diào)控方面的關(guān)鍵技術(shù)會得到持續(xù)優(yōu)化，收割效率與作物品質(zhì)會得到進一步的提升。自動化收割機械在設(shè)計與生產(chǎn)過程中會更重視環(huán)保性能，減少能耗與環(huán)境污染。自動化收割機械會和其他農(nóng)業(yè)智能化設(shè)備有機結(jié)合在一起，構(gòu)成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整套系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程做出貢獻。今后自動化收割機械服務(wù)模式還會繼續(xù)創(chuàng)新，主要有租賃和共享兩種形式，以惠及更廣大農(nóng)戶。

2.5 農(nóng)產(chǎn)品加工

自動化加工設(shè)備是農(nóng)產(chǎn)品處理與加工領(lǐng)域中的重要角色，其具有速度快，效率高，精度高等優(yōu)點，改變傳統(tǒng)人工操作方式，大幅度提高加工效率。該裝置控制與調(diào)節(jié)能力突出，可針對產(chǎn)品特點與加工需要實現(xiàn)準(zhǔn)確加工過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量與口感保持不變。另外，該自動化加工設(shè)備將傳感器與監(jiān)測技術(shù)集成在一起，可以對加工過程的溫度，濕度，壓力等關(guān)鍵參數(shù)進行實時監(jiān)控，并且對加工參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)，確保了產(chǎn)品安全穩(wěn)定。該技術(shù)的使用大大減少了人為因素對于產(chǎn)品質(zhì)量的干擾，使產(chǎn)品更加一致可靠。另一方面自動化加工設(shè)備也具備流水線作業(yè)、自動化傳送等特點，使生產(chǎn)線連續(xù)、流程效率明顯提高。本實用新型采用自動化傳送的方式，能夠快速將原料從一個地方傳送至另外一個地方，減少中間環(huán)節(jié)人力消耗和操作失誤概率，進而提升整體生產(chǎn)效率。自動化加工設(shè)備在農(nóng)產(chǎn)品加工過程中的運用，在提高農(nóng)產(chǎn)品加工效率、確保產(chǎn)品質(zhì)量與口感的同時，還能改善生產(chǎn)線連續(xù)性與流程效率，極大地促進生產(chǎn)整體效益[4]。今后，我國要不斷增加自動化加工設(shè)備研究與投資，促進農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

3 農(nóng)業(yè)機械自動化面臨的挑戰(zhàn)和問題

3.1 技術(shù)成熟度

要想提升技術(shù)成熟度就必須強化研發(fā)與創(chuàng)新來提升自動化機械性能與可靠性。在進行設(shè)計與制造的過程中要重視解決實際問題的能力，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能進行優(yōu)化，保證自動化機械在多種復(fù)雜的農(nóng)業(yè)環(huán)境下可以平穩(wěn)地工作。另外，還要加強與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜壹坝脩糁g的協(xié)作，聽取用戶需求及反饋意見，并對自動化技術(shù)進行不斷的改進及優(yōu)化，以更加滿足實際應(yīng)用的要求。

3.2 成本效益分析

另一難題在于成本效益分析。自動化機械投資成本普遍偏高，對農(nóng)民及農(nóng)業(yè)企業(yè)都會造成負(fù)擔(dān)。所以，有必要對自動化機械投資回報率及可行性做綜合成本效益分析。其中，涉及對自動化機械使用壽命，維護成本和能源消耗的綜合考慮，以及和傳統(tǒng)人工操作的對比。只有當(dāng)經(jīng)濟效益顯著并且持續(xù)時，農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)才會被廣泛應(yīng)用。

3.3 法律法規(guī)和政策支持

在促進農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展進程中，必須制定相應(yīng)法律法規(guī)與政策對自動化技術(shù)應(yīng)用進行規(guī)范與扶持。其中，包括規(guī)范自動化機械安全性與標(biāo)準(zhǔn)、建立激勵機制與政策措施、鼓勵農(nóng)戶與農(nóng)業(yè)企業(yè)使用自動化技術(shù)等。還要加大農(nóng)業(yè)機械自動化宣傳與培訓(xùn)力度，提升農(nóng)民與農(nóng)業(yè)工人技術(shù)水平與認(rèn)識，滿足自動化技術(shù)使用要求。

4 農(nóng)業(yè)機械自動化的技術(shù)創(chuàng)新

4.1 智能農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展

智能農(nóng)業(yè)機械在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中具有重大技術(shù)創(chuàng)新。在科學(xué)技術(shù)不斷進步的今天，智能農(nóng)業(yè)機械對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了越來越大的影響。其融合物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，人工智能等先進技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化與智能化。智能農(nóng)業(yè)機械借助傳感器，控制系統(tǒng)以及自動操作技術(shù)手段可以對農(nóng)田土壤濕度，溫度以及光照進行實時監(jiān)控與分析，以及基于該數(shù)據(jù)的智能決策與運行，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與品質(zhì)。

4.2 無人駕駛農(nóng)機的應(yīng)用

傳統(tǒng)農(nóng)機要靠農(nóng)民來操縱，而無人駕駛農(nóng)機卻能獨立完成任務(wù)。其采用激光雷達，攝像頭以及導(dǎo)航系統(tǒng)等高精度傳感器可以對周圍環(huán)境進行實時的感知以及相應(yīng)響應(yīng)。無人駕駛農(nóng)機可以實現(xiàn)自動駕駛，自動導(dǎo)航和自動作業(yè)等功能，既能提高作業(yè)效率和降低農(nóng)民勞動強度，又能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本[5]。通過使用無人駕駛農(nóng)機，農(nóng)田作業(yè)質(zhì)量更穩(wěn)定、作業(yè)過程更安全。

4.3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由于土地分布不均，農(nóng)作物生長不一，不可避免地存在著資源浪費，農(nóng)作物生長不均等問題。而精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)則可以通過運用衛(wèi)星定位，地理信息系統(tǒng)以及傳感器等技術(shù)，對農(nóng)田土壤養(yǎng)分，水分進行實時監(jiān)測與分析、作物生長狀況及其他資料，以及依據(jù)該資料精細(xì)化施肥，灌溉及作物管理。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)個體化、精細(xì)化、提高資源利用效率、降低農(nóng)藥、化肥用量，還能促進農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量。

5 農(nóng)業(yè)機械自動化的未來發(fā)展趨勢

5.1 農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展

農(nóng)業(yè)機器人的不斷發(fā)展，為農(nóng)業(yè)機械自動化提供了強大動力。在科技不斷進步的今天，農(nóng)業(yè)機器人越來越成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中至關(guān)重要的一部分。這些機器人能夠作用于每一個環(huán)節(jié)，包括種植、收獲、植物保護、灌溉等。它們的問世，既提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，又減輕了農(nóng)民勞動負(fù)擔(dān)。農(nóng)業(yè)機器人具有自主導(dǎo)航，精準(zhǔn)操作，實時監(jiān)測的特點，可以根據(jù)環(huán)境條件獨立決策并完成任務(wù)。它們還可以通過傳感器和攝像頭采集大量數(shù)據(jù)，為養(yǎng)殖戶提供決策支持和精細(xì)化管理。農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)具有很大發(fā)展?jié)摿?，在今后會不斷促進農(nóng)業(yè)機械自動化向縱深發(fā)展。

5.2 農(nóng)業(yè)機械自動化與物聯(lián)網(wǎng)的融合

通過結(jié)合農(nóng)業(yè)機械以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，能夠使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個過程進行智能化的管理以及優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⒍喾N農(nóng)業(yè)設(shè)備與傳感器聯(lián)系在一起，進行實時數(shù)據(jù)傳輸與互聯(lián)。多機械自動化為其提供更加廣泛的應(yīng)用場景，效率也得到提高。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能夠通過云計算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的監(jiān)控與預(yù)測提供準(zhǔn)確決策支持與優(yōu)化方案。農(nóng)業(yè)機械自動化和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合將會進一步促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化。

6 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機械自動化發(fā)展更多依賴于農(nóng)業(yè)機器人，農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)創(chuàng)新。與此同時，農(nóng)業(yè)機械自動化和物聯(lián)網(wǎng)深度融合將是一個重要的發(fā)展方向。這些創(chuàng)新技術(shù)會使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加便捷高效，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。農(nóng)業(yè)機械自動化前景看好，會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更大可能與機會。

參考文獻

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