如克亞木·木沙江

（新疆博爾塔拉蒙古自治州農(nóng)業(yè)農(nóng)村機(jī)械化發(fā)展中心，新疆 博爾塔拉 833400）

隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)科技水平也正快速提升，從而推動(dòng)了農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化和智能化水平的不斷提高。農(nóng)用機(jī)械自動(dòng)化、無(wú)人智能化的發(fā)展，不僅幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員解放了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效益，而且提高了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。作為一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，自動(dòng)化生產(chǎn)也越來(lái)越普及。但在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品無(wú)人化，特別是智能農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品方面，國(guó)外的農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品仍優(yōu)于國(guó)內(nèi)，我國(guó)農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品和國(guó)外還存在著比較大的差距。隨著農(nóng)村人口不斷向城市遷移，以及城市化的不斷發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)種植人口和種植資源將會(huì)越來(lái)越少，因此，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的無(wú)人化和信息化是我國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。

1 國(guó)外無(wú)人化農(nóng)機(jī)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展概況

由于國(guó)外的科學(xué)技術(shù)發(fā)展相對(duì)國(guó)內(nèi)更早，北美、西歐、澳洲等一些發(fā)達(dá)地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的現(xiàn)象已經(jīng)非常普遍，發(fā)達(dá)國(guó)家在無(wú)人化農(nóng)機(jī)方面有著豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和農(nóng)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)，因此其無(wú)人化農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平很高。美國(guó)的一些大型農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始使用自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)來(lái)操縱拖拉機(jī)和聯(lián)合收割機(jī)等機(jī)械，到2022 年，美國(guó)95%以上的農(nóng)場(chǎng)都將配備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。2016 年，約翰迪爾、凱斯紐荷蘭公司也相繼推出無(wú)人駕駛概念拖拉機(jī)等創(chuàng)新產(chǎn)品，利用裝有感應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的自動(dòng)控制，同時(shí)操作平臺(tái)可以遠(yuǎn)程控制、監(jiān)控和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)無(wú)人作業(yè)，但目前該產(chǎn)品還在商業(yè)探索階段。日本、韓國(guó)等面積不大的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，由于受土地和勞動(dòng)力等條件的限制，無(wú)人化農(nóng)機(jī)裝備的發(fā)展仍處于起步的階段，不過(guò)以日本久保田為代表的企業(yè)已在2018 年推出了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的水稻收割機(jī)和農(nóng)用拖拉機(jī)，這一產(chǎn)品的推出不僅解放了傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)手，也提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作效率，日本井關(guān)和洋馬公司也計(jì)劃推出類似的自動(dòng)駕駛設(shè)備[1]。

2 國(guó)內(nèi)無(wú)人化農(nóng)機(jī)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展情況

中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司于2016 年對(duì)外發(fā)布東方紅無(wú)人駕駛拖拉機(jī)，并展示了其在田間實(shí)地工作的應(yīng)用效果。當(dāng)時(shí)的東方紅無(wú)人駕駛拖拉機(jī)配有國(guó)3 發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)控制懸掛和一系列控制系統(tǒng)，而后為促進(jìn)我國(guó)無(wú)人駕駛農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展和進(jìn)步，組織開(kāi)展了以整地、插秧等關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)為重點(diǎn)的農(nóng)機(jī)無(wú)人駕駛“大練兵”活動(dòng)，引起了中央電視臺(tái)等媒體的廣泛關(guān)注。常規(guī)插秧機(jī)需要幾個(gè)人共同操作，其中1 個(gè)人負(fù)責(zé)駕駛，另外2 個(gè)人負(fù)責(zé)放置秧盤，而應(yīng)用無(wú)人駕駛技術(shù)后，需要的勞動(dòng)力由3 人減少到1 人，每季度可節(jié)省人工成本約5 000 元左右。

由于勞動(dòng)力緊張、勞動(dòng)力成本上升，我國(guó)開(kāi)始大力發(fā)展農(nóng)機(jī)無(wú)人作業(yè)。我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是國(guó)內(nèi)糧食供給還不能滿足實(shí)際需求，每年還需要從國(guó)外進(jìn)口大量農(nóng)產(chǎn)品，雖然目前我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展很快，但是大部分土地還是分散在各地，且規(guī)模較小，大型農(nóng)機(jī)無(wú)法有效發(fā)揮作用，一般都需要雇傭更多的勞動(dòng)力來(lái)彌補(bǔ)，而近年來(lái)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力急劇減少，導(dǎo)致人力成本不斷上升，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)改變了人們的生活方式，提升人們的生活質(zhì)量，自動(dòng)化為人們提供了服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)力的自給自足，這也是我國(guó)重視發(fā)展無(wú)人駕駛技術(shù)的關(guān)鍵原因[2]。

圖1 國(guó)外高端農(nóng)機(jī)類型在我國(guó)的占有量

3 農(nóng)機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展與國(guó)外相比，還存在著較大的差距（見(jiàn)圖1），國(guó)家目前正在努力通過(guò)人工智能和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的綜合水平，使農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)一步升級(jí)，用最短的時(shí)間縮小和國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械品牌的差距。從目前來(lái)看，無(wú)人農(nóng)機(jī)主要有兩個(gè)發(fā)展方向，分別是大型自動(dòng)化農(nóng)機(jī)和小型農(nóng)機(jī)機(jī)器人，大型自動(dòng)化農(nóng)機(jī)主要是對(duì)大型拖拉機(jī)和收獲機(jī)進(jìn)行無(wú)人化升級(jí)改造，而小型農(nóng)機(jī)機(jī)器人則是研發(fā)體積更小、操作更加靈活、多功能可控制的小機(jī)器，將這些小機(jī)器運(yùn)送放置到農(nóng)田里，將自動(dòng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)。農(nóng)機(jī)智能化是實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)的基本條件，但發(fā)展智能化技術(shù)和裝備將增加投入成本。

近年來(lái)，國(guó)家頒布了很多關(guān)于提升農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展裝備的政策文件，將發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備作為國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的升級(jí)換代有利于提高國(guó)家農(nóng)業(yè)方面的發(fā)展水平，當(dāng)下最重要的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化、信息化。農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化主要通過(guò)應(yīng)用傳感器技術(shù)和導(dǎo)航定位技術(shù)，使拖拉機(jī)、收獲機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化、智能化、精準(zhǔn)化甚至無(wú)人化，應(yīng)用最多的就是農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)駕駛。

農(nóng)業(yè)信息化是指通過(guò)傳感器技術(shù)收集與農(nóng)業(yè)有關(guān)的數(shù)據(jù)，再利用通信技術(shù)將傳感器中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，最終形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將傳感器與和農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行互聯(lián)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就是利用了這一原理（見(jiàn)圖2）。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛可以提高農(nóng)業(yè)作業(yè)的精度、延長(zhǎng)工作時(shí)間、提升作物產(chǎn)量和增加生產(chǎn)規(guī)模，而農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)耕種和收獲、實(shí)現(xiàn)精確作業(yè)、提高自動(dòng)化效率、實(shí)施環(huán)境監(jiān)測(cè)、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程作業(yè)、有利于大數(shù)據(jù)分析和農(nóng)產(chǎn)品跟蹤等功能。根據(jù)目前的趨勢(shì)來(lái)看，農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化與信息化是我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械，縮短與國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械水平的關(guān)鍵技術(shù)，是農(nóng)業(yè)機(jī)械升級(jí)的基礎(chǔ)，還能推動(dòng)人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展[3-4]。

圖 2 基于北斗導(dǎo)航的農(nóng)機(jī)控制流程

4 無(wú)人化農(nóng)機(jī)的升級(jí)發(fā)展策略

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化技術(shù)在世界范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)知識(shí)體系已經(jīng)不再適應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展需要。農(nóng)業(yè)機(jī)械的無(wú)人化和信息化，要求將自動(dòng)化、信息化、傳感、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，因此結(jié)合AI 與互聯(lián)網(wǎng)的模式，可以更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.1 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的跨界人才培養(yǎng)

目前，農(nóng)機(jī)無(wú)人駕駛作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，其市場(chǎng)仍處于起步階段，無(wú)論是在企業(yè)內(nèi)部還是在市場(chǎng)中，都包括專業(yè)領(lǐng)域在內(nèi)的各種智能化農(nóng)機(jī)培訓(xùn)項(xiàng)目，但是目前還比較缺乏由完善的理論與實(shí)踐相結(jié)合的培訓(xùn)體系。教育教學(xué)資源不足，培訓(xùn)體系不完善，特別是人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域的專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)相對(duì)較少，即使是從事培訓(xùn)項(xiàng)目的企業(yè)和社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，也很難形成系統(tǒng)的教學(xué)流程。對(duì)此，應(yīng)以系統(tǒng)整合為切入點(diǎn)，以科技創(chuàng)新為導(dǎo)向，以自主創(chuàng)新體系和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)建設(shè)為載體，構(gòu)建專業(yè)行為與社會(huì)能力相結(jié)合的人才培養(yǎng)體系和機(jī)制。訓(xùn)練體系、訓(xùn)練計(jì)劃要由淺入深，為人才提供一個(gè)跨越式發(fā)展的環(huán)境。首先，要有普及人工智能和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的基礎(chǔ)訓(xùn)練；其次，具備人工智能和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力的技術(shù)訓(xùn)練；最后，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展需求，對(duì)企業(yè)員工進(jìn)行專業(yè)技術(shù)技能培訓(xùn)，使新興行業(yè)從教育訓(xùn)練轉(zhuǎn)向人才使用[5]。

4.2 利用人工智能和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品跨界發(fā)展

盡管我國(guó)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新還存在一些不足，但在AI 和互聯(lián)網(wǎng)方面的發(fā)展已經(jīng)排在世界前列。因此，發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的核心工作內(nèi)容是就是跨界互聯(lián)，利用我國(guó)的AI 和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，自覺(jué)引導(dǎo)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)跨界合作發(fā)展，同時(shí)整合傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)背景企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，使現(xiàn)代技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)更好地為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)，加快無(wú)人化和信息化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多有互聯(lián)網(wǎng)背景的企業(yè)已經(jīng)參與現(xiàn)代農(nóng)機(jī)無(wú)人化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研究，但仍需要其他互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的積極參與，尋找技術(shù)上的落腳點(diǎn)，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地，從而推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代無(wú)人化農(nóng)機(jī)的發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章重點(diǎn)分析了目前我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了發(fā)展對(duì)策，指出農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化、信息化技術(shù)是發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械的關(guān)鍵因素，而要使農(nóng)機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)更上一層樓，必須將人工智能和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代，在產(chǎn)品發(fā)展和創(chuàng)新方面不斷縮短與國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展差距，最終實(shí)現(xiàn)彎道超車。