馮帆

摘要：在介紹農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述自動(dòng)化技術(shù)在各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的制約因素，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化及智能化發(fā)展提供有益參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；自動(dòng)化技術(shù)；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；智能化

中圖分類(lèi)號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）03-0043-02

農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化是指將控制論、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子學(xué)、液壓氣壓技術(shù)等廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上，使農(nóng)業(yè)機(jī)械可以完全不依靠人工操作而獨(dú)立地完成田間作業(yè)任務(wù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，就目前農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展方向來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用是未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)核心趨勢(shì)，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展過(guò)程中起著不可替代的作用。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化不僅能大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)舒適性，還能解決農(nóng)村勞動(dòng)力短缺問(wèn)題。現(xiàn)今，各國(guó)都在大力開(kāi)展農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化研究，許多成果已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化階段。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展迅速，自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，使比較尖端的GPS、激光、遙感等技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械完美結(jié)合，促使農(nóng)業(yè)機(jī)械達(dá)到高精尖水平。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體水平的大幅提高，自動(dòng)化控制技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合是大勢(shì)所趨，近年來(lái)取得了一定進(jìn)步，但由于歷史、觀(guān)念和技術(shù)等多方面原因，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在很大差距。隨著自動(dòng)化技術(shù)的深入研究和推廣，自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化處于初級(jí)階段，需要各方面科技人員共同努力，學(xué)習(xí)和汲取國(guó)外相關(guān)新技術(shù)，是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展核心趨勢(shì)。

在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，通過(guò)吸收和引進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用情況，同時(shí)汲取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，使我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化裝置得到了補(bǔ)充和發(fā)展。目前，部分裝置自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)機(jī)械在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)尤其是農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，而全自動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)器人還處在試驗(yàn)階段，受成本和技術(shù)因素制約，無(wú)法進(jìn)行廣泛推廣。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 農(nóng)用機(jī)械中部分自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化成果已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化階段，部分自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用已很普遍。例如：水稻插秧機(jī)的轉(zhuǎn)彎自動(dòng)減速和機(jī)體水平控制裝置都是自動(dòng)化與農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)合；在聯(lián)合收割機(jī)中，自動(dòng)化應(yīng)用更加明顯，如自動(dòng)控制割茬高度的裝置，自動(dòng)控制脫粒機(jī)的喂入量裝置，根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)行進(jìn)速度的裝置等；谷物干燥機(jī)是可以不受外界條件干擾、能自動(dòng)維持熱風(fēng)溫度的裝置，在停電或干燥機(jī)過(guò)熱的情況下，能夠自動(dòng)切斷燃料供給。此外，很多農(nóng)業(yè)機(jī)械都應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)性能和操作性能。部分自動(dòng)化控制技術(shù)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械水平的大幅提高，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械向高精尖發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

2.2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以信息技術(shù)為支撐，根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)、定量實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)自動(dòng)化向智能化發(fā)展的產(chǎn)物，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)，主要強(qiáng)調(diào)效益，將農(nóng)業(yè)帶入數(shù)字和信息時(shí)代，有助于我國(guó)農(nóng)業(yè)資源的高效利用和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，是發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效途徑。而在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，廣泛引用微電子監(jiān)控技術(shù)并趨向智能化，可推動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。

目前自動(dòng)化技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如：在拖拉機(jī)上安裝GPS導(dǎo)航電液控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，提高拖拉機(jī)行走精度和行走速度，農(nóng)民可以不受天氣和時(shí)間的控制隨時(shí)在田間進(jìn)行作業(yè)，提高作業(yè)效率，減輕駕駛的勞動(dòng)強(qiáng)度；在作物自動(dòng)管理系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)特點(diǎn)綜合分析各方面因素影響，制定可以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的管理方案；溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括溫濕度控制和噴滴灌控制，通過(guò)各種傳感器反饋溫室大棚中的溫濕度、土壤水分等數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制信號(hào)控制通風(fēng)系統(tǒng)和噴滴灌設(shè)備啟動(dòng)或停止。

自動(dòng)控制在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但依然存在一些技術(shù)難題，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)、加快該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。

2.3 農(nóng)業(yè)機(jī)器人中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

農(nóng)機(jī)多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，智能化、自動(dòng)化作業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)逐漸應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械中。農(nóng)業(yè)機(jī)器人是農(nóng)業(yè)機(jī)電一體化與農(nóng)業(yè)裝備融合的產(chǎn)物，改變了傳統(tǒng)的勞動(dòng)方式和作業(yè)模式，減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作者的舒適性和安全性，大大促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

在農(nóng)業(yè)機(jī)器人研發(fā)及應(yīng)用方面，我國(guó)已經(jīng)取得顯著進(jìn)步，研發(fā)出采摘機(jī)器人、嫁接機(jī)器人、除草機(jī)器人、分檢機(jī)器人、施肥機(jī)器人、噴藥機(jī)器人等。相信在不久的將來(lái)，農(nóng)用機(jī)器人一定會(huì)在農(nóng)用生產(chǎn)中發(fā)揮更大作用。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

一是農(nóng)業(yè)機(jī)械制造裝備水平低。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)農(nóng)機(jī)制造水平不高，先進(jìn)農(nóng)機(jī)工業(yè)裝備少，高水平加工能力不足，生產(chǎn)靈活輕便、工藝精湛的農(nóng)業(yè)機(jī)械存在一定困難，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)機(jī)械化和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展極不適應(yīng)。因此，加大技術(shù)改造投入，用現(xiàn)代制造技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)制造業(yè)，提高農(nóng)機(jī)制造裝備水平迫在眉睫。

二是研制自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械的動(dòng)力不足。大型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、科研院所和大專(zhuān)院校存在支持資金有限、分散、力度弱等問(wèn)題，設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度較高的農(nóng)業(yè)機(jī)械存在很大困難。國(guó)家應(yīng)加大重點(diǎn)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)中心建設(shè)資金投入，用于提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力、調(diào)整農(nóng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加快新產(chǎn)品研發(fā)。

三是自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用不成熟。受制于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平及相關(guān)科學(xué)技術(shù)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展還不成熟，例如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)和變量執(zhí)行設(shè)備的技術(shù)水平偏低，加之農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)環(huán)境特殊，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展緩慢。

四是大型自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣難度大。和其他國(guó)家相比，我國(guó)的農(nóng)機(jī)大戶(hù)總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平，示范戶(hù)少之又少，規(guī)模小，且機(jī)械價(jià)格昂貴，不利于大型自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械的示范與推廣，制約農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的快速發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，自動(dòng)化在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)水平也有了大幅提高。從應(yīng)用情況上來(lái)看，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)越來(lái)越受到重視，人工智能將是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。雖然面臨很多困難和挑戰(zhàn)，但唯有認(rèn)清發(fā)展制約因素，才能突破瓶頸，在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的道路上取得巨大進(jìn)步。