高俠

隨著全球人口的不斷增長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的日益增加，如何提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和保障糧食安全成為全球范圍內(nèi)的重要課題。在這一背景下，現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要手段，正逐漸得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。傳統(tǒng)農(nóng)機設(shè)備在作業(yè)過程中往往存在效率低下、資源浪費和環(huán)境污染等問題。而智能化農(nóng)機通過引入先進的傳感技術(shù)、自動化控制和人工智能算法，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機作業(yè)的精確感知、智能控制和自動化作業(yè)。能夠?qū)ν寥?、作物和農(nóng)機自身狀態(tài)進行實時監(jiān)測和分析，從而指導(dǎo)作業(yè)過程，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、資源利用率和環(huán)境友好性。

一、現(xiàn)代農(nóng)機裝備智能化改造的技術(shù)原理

1、智能傳感器在農(nóng)機裝備中的應(yīng)用

現(xiàn)代農(nóng)機裝備智能化改造的技術(shù)原理，尤其是在智能傳感器的應(yīng)用方面，體現(xiàn)在通過集成先進的傳感技術(shù)和信息技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)機設(shè)備的精準(zhǔn)感知、實時監(jiān)測和智能控制。智能傳感器作為農(nóng)機裝備智能化的核心組件，能夠?qū)r(nóng)機作業(yè)環(huán)境的各項參數(shù)進行高精度測量與數(shù)據(jù)采集，例如土壤濕度、溫度、光照強度、作物生長狀況以及農(nóng)機自身的運行狀態(tài)等。

在實際應(yīng)用中，智能傳感器被嵌入到農(nóng)機的不同部位和功能系統(tǒng)中。例如，在耕作機械上安裝土壤傳感器，可以實時監(jiān)測土壤質(zhì)地及肥力分布情況，以精確指導(dǎo)播種施肥和灌溉作業(yè)；而在收割機上，則可以通過檢測谷物的成熟度和含水量，自動調(diào)整收割參數(shù)以減少損失并提高收獲品質(zhì)。

此外，智能傳感器還用于農(nóng)機導(dǎo)航與自動駕駛技術(shù)中，配合GPS、北斗定位系統(tǒng)以及地形識別傳感器，確保農(nóng)機按照預(yù)設(shè)路線自動行駛，實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)操作，同時提升農(nóng)機的工作效率和安全性。

2、人工智能與大數(shù)據(jù)在農(nóng)機裝備中的應(yīng)用

現(xiàn)代農(nóng)機裝備的智能化改造技術(shù)原理及其應(yīng)用，主要體現(xiàn)在人工智能（AI）與大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合上。在農(nóng)機裝備中，人工智能通過機器學(xué)習(xí)、模式識別和智能決策等核心技術(shù)實現(xiàn)對農(nóng)機操作的精準(zhǔn)控制與優(yōu)化管理。例如，農(nóng)機自動導(dǎo)航系統(tǒng)利用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)和AI算法，能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛作業(yè)，根據(jù)預(yù)設(shè)的農(nóng)田地圖和作物生長數(shù)據(jù)實時調(diào)整農(nóng)機行進路線和作業(yè)參數(shù)，確保耕作、播種、噴藥、收割等環(huán)節(jié)的高精度執(zhí)行。

大數(shù)據(jù)在農(nóng)機裝備中的應(yīng)用則側(cè)重于收集和分析海量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境數(shù)據(jù)。通過安裝在農(nóng)機上的各類傳感器，持續(xù)監(jiān)測土壤濕度、養(yǎng)分含量、作物生長狀態(tài)、氣象條件以及農(nóng)機自身的運行狀態(tài)等信息。這些數(shù)據(jù)上傳至云端后，通過大數(shù)據(jù)處理和分析平臺，可以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的動態(tài)監(jiān)控和預(yù)測，指導(dǎo)農(nóng)民或智能農(nóng)機系統(tǒng)進行科學(xué)決策，如合理施肥灌溉、適時防治病蟲害、提前規(guī)劃農(nóng)機調(diào)度等。

3、無人駕駛技術(shù)在農(nóng)機裝備中的應(yīng)用

①環(huán)境感知技術(shù)。無人駕駛農(nóng)機裝備配備有雷達、激光雷達（LiDAR）、高精度GPS、攝像頭等多種傳感器，這些傳感器能夠?qū)崟r采集農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，如地形地貌、作物分布、土壤濕度、機器自身行駛速度與方向等信息，為農(nóng)機提供精準(zhǔn)的周邊環(huán)境感知能力。

②決策與控制算法?；讷@取的大量環(huán)境感知數(shù)據(jù)，農(nóng)機裝備采用先進的計算機視覺、人工智能和機器學(xué)習(xí)算法進行數(shù)據(jù)分析與處理，快速生成合理有效的決策方案，確保農(nóng)機能夠根據(jù)實際作業(yè)需求和變化條件自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)或執(zhí)行相應(yīng)操作，如播種密度、施肥量或收割深度等。

③自主導(dǎo)航技術(shù)。無人駕駛農(nóng)機需要具備高度精確的自主導(dǎo)航功能，這涉及路徑規(guī)劃、高精度定位以及動態(tài)避障技術(shù)。農(nóng)機能夠依據(jù)預(yù)設(shè)的田間作業(yè)計劃自動生成最優(yōu)行駛路徑，并利用GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)厘米級定位，同時結(jié)合實時感知數(shù)據(jù)避開障礙物，確保安全高效地完成農(nóng)業(yè)作業(yè)任務(wù)。

④遠程監(jiān)控與云計算。智能農(nóng)機裝備可借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實時運行狀態(tài)和作業(yè)數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器，不僅便于農(nóng)民或管理人員遠程監(jiān)控農(nóng)機的工作狀態(tài)，還能依托云計算平臺對海量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行深度挖掘與分析，優(yōu)化生產(chǎn)管理策略，提高整體作業(yè)效率及資源利用率。

二、現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、智能化農(nóng)機在土壤管理中的作用

現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，特別是在土壤管理方面，發(fā)揮了顯著的作用。通過集成先進的傳感器技術(shù)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)以及遙感監(jiān)測等技術(shù)手段，智能農(nóng)機能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)操作，大大提高土壤管理的科學(xué)性和效率。

①在土壤檢測與分析環(huán)節(jié)，搭載高精度土壤傳感器的智能農(nóng)機能夠在田間實時采集土壤養(yǎng)分、水分、pH值、有機質(zhì)含量等關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和分析后，可以生成精確的土壤地圖，指導(dǎo)農(nóng)民進行變量施肥和灌溉，避免過度施用化肥農(nóng)藥，對土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境造成的破壞。

②智能農(nóng)機裝備如自動犁地機、深松機等，能夠根據(jù)土壤狀況和作物需求進行深度調(diào)控和精細化作業(yè)，改善土壤透氣性，增強土壤蓄水保肥能力，有利于作物根系生長發(fā)育，進而提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

③借助無人駕駛或遠程遙控技術(shù)，智能化農(nóng)機可在預(yù)設(shè)程序指導(dǎo)下進行24小時不間斷作業(yè)，如無人播種機可以根據(jù)土壤肥力分布情況自動調(diào)整播種密度和深度，而智能噴藥機器人則能在識別出病蟲害發(fā)生區(qū)域后精準(zhǔn)施藥，減少農(nóng)藥使用總量，保護土壤生物多樣性。

2、智能化農(nóng)機在種植過程中的作用

現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，特別是在種植過程中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著科技的飛速進步和信息技術(shù)的深度融合，智能化農(nóng)機裝備已經(jīng)從單純提高勞動效率的機械化工具升級為具備精準(zhǔn)感知、智能決策和高效作業(yè)能力的高科技系統(tǒng)。

在種植階段，智能化農(nóng)機通過搭載高精度導(dǎo)航與自動駕駛系統(tǒng)，實現(xiàn)了播種、施肥、灌溉、噴藥等農(nóng)事操作的精準(zhǔn)定位和無人駕駛，極大地提高了土地利用率和種植精度，減少了資源浪費。同時，結(jié)合遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)、無人機巡田以及地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)，智能化農(nóng)機能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、養(yǎng)分狀況、作物生長情況等信息，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)變量施肥和精確灌溉，助力實現(xiàn)精細化管理，提升農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

此外，智能化農(nóng)機還整合了物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能技術(shù)，能夠?qū)夂颦h(huán)境變化、病蟲害預(yù)警進行預(yù)測分析，并據(jù)此調(diào)整種植策略。例如，智能播種機可以依據(jù)預(yù)設(shè)程序和現(xiàn)場條件自動調(diào)整播種深度和密度，智能收割機則能在收獲時判斷谷物成熟度，確保適時收割并減少損失。

3、智能化農(nóng)機在收割加工中的作用

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，智能化農(nóng)機的改造與應(yīng)用對收割加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生了革命性的影響。通過集成先進的信息技術(shù)和智能裝備，智能化農(nóng)機（如搭載了北斗導(dǎo)航及智能監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)合收割機、無人駕駛的智能收割機器人等）實現(xiàn)了精確路徑規(guī)劃、高效能作業(yè)和精細化管理。這些設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動進行田間行走、收割、脫粒、清選等工作，大幅提高了收割效率和作業(yè)質(zhì)量，減少了因人工操作導(dǎo)致的損失。

智能監(jiān)測系統(tǒng)可以實時獲取作物成熟度、濕度等相關(guān)數(shù)據(jù)，確保收割時機恰到好處，從而提升農(nóng)作物的收獲品質(zhì)。同時，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用使得收割過程更加環(huán)保節(jié)能，避免過度收割或資源浪費，有利于土壤肥力保持和生態(tài)環(huán)境保護。此外，智能農(nóng)機還能夠收集大量的農(nóng)田作業(yè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的種植決策提供科學(xué)依據(jù)，促進整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程的數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，進一步提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益和可持續(xù)發(fā)展能力。

三、現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的作用

1、減少化肥農(nóng)藥使用的環(huán)保效果

①精準(zhǔn)施藥技術(shù)。智能農(nóng)機裝備通過集成GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和高精度地圖，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)田地塊進行厘米級的精確劃分和管理。例如，植保無人機配備有先進的傳感器和成像設(shè)備，可以在飛行過程中實時采集作物生長狀態(tài)、病蟲害分布情況等多光譜圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理分析后，可以生成精確到每一片田塊甚至每株作物的噴灑處方圖。依據(jù)此圖，植保無人機或智能噴霧機可以準(zhǔn)確控制農(nóng)藥的投放濃度、噴灑次數(shù)和覆蓋面積，僅針對需要防治的區(qū)域進行針對性施藥，從而大幅度減少農(nóng)藥的無效使用和過度積累。

②變量施肥技術(shù)。智能化農(nóng)機如自動化播種機和智能施肥機集成了土壤檢測技術(shù)和先進的數(shù)據(jù)分析算法，它們能在作業(yè)過程中實時采集土壤樣品并快速分析其中的養(yǎng)分含量（包括但不限于氮、磷、鉀等主要元素），結(jié)合目標(biāo)作物種類、品種特性、生長階段以及預(yù)期產(chǎn)量需求等因素，生成精細化的施肥方案。這種方案能指導(dǎo)農(nóng)機根據(jù)土壤實際肥力差異，在不同位置施加適量且適宜類型的肥料，避免了傳統(tǒng)均勻施肥造成的資源浪費和環(huán)境污染。

2、保障糧食安全的作用

通過引入智能傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、精準(zhǔn)導(dǎo)航和自動化控制等先進技術(shù)，農(nóng)機裝備實現(xiàn)了從傳統(tǒng)機械化向智能化的跨越升級。智能農(nóng)機能夠精確執(zhí)行耕整、播種、施肥、灌溉、收割及病蟲害監(jiān)測等一系列作業(yè)任務(wù)，顯著提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率。

①在耕地管理環(huán)節(jié)，智能農(nóng)機可以實現(xiàn)對土壤質(zhì)量的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)科學(xué)合理的深松、深耕作業(yè)，從而改善土壤結(jié)構(gòu)，提升地力，為糧食高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

②智能化精準(zhǔn)種植與變量施肥技術(shù)能夠根據(jù)作物生長需求和土壤養(yǎng)分分布狀況進行精細化操作，減少化肥和水資源浪費，提高單位面積產(chǎn)量的同時保護了生態(tài)環(huán)境。

③智能農(nóng)機結(jié)合遙感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)，能夠準(zhǔn)確預(yù)報并防治農(nóng)作物病蟲害，減少農(nóng)藥使用量，保障糧食質(zhì)量和安全。

④智能化收獲機械能夠大幅降低糧食收獲過程中的損耗率，確保糧食顆粒歸倉，有效保障國家糧食儲備。

3、探索未來發(fā)展趨勢

①提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。智能化農(nóng)機裝備通過集成GPS導(dǎo)航、自動駕駛、精準(zhǔn)變量施肥播種等先進技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)機作業(yè)的精確化和自動化，大幅度提高生產(chǎn)效率，減少人力成本。同時，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)能夠根據(jù)土壤養(yǎng)分、作物生長情況等因素進行精細化管理，提升單位面積產(chǎn)量，有利于保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

②節(jié)約資源與環(huán)境保護。智能農(nóng)機能有效實現(xiàn)節(jié)水灌溉、精準(zhǔn)施肥施藥，減少對水資源和土壤環(huán)境的污染，有助于推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。比如，智能噴藥機器人可以根據(jù)病蟲害的發(fā)生狀況精準(zhǔn)施藥，避免過量使用農(nóng)藥帶來的環(huán)境污染問題。

③數(shù)據(jù)驅(qū)動決策優(yōu)化?，F(xiàn)代農(nóng)機智能化還體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)和云計算的應(yīng)用上，通過對農(nóng)田信息、氣候數(shù)據(jù)、農(nóng)機運行狀態(tài)等海量數(shù)據(jù)的采集分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)決策依據(jù)，實現(xiàn)從播種到收獲全過程的數(shù)字化管理，有力促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細化、智能化。

④促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿技術(shù)的深度融合應(yīng)用，未來農(nóng)業(yè)將形成“互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)”的新業(yè)態(tài)，農(nóng)機智能化將是其中的核心支撐部分。這不僅能進一步提升我國農(nóng)業(yè)的整體競爭力，也有利于加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略目標(biāo)。

四、現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升的影響

1、提高生產(chǎn)效率的技術(shù)改進

現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升產(chǎn)生了顯著影響。通過引入精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等先進技術(shù)，農(nóng)機設(shè)備實現(xiàn)了自動化、信息化和智能化升級。例如，智能農(nóng)機裝備能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航、精準(zhǔn)作業(yè)，大幅度減少人工操作誤差，提高耕作、播種、施肥、收割等環(huán)節(jié)的工作精度與效率；同時，通過對農(nóng)機運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與分析，可以精確管理農(nóng)田資源，優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少無效勞動和資源浪費，進一步提升了整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。此外，智能化農(nóng)機還能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境變化，實現(xiàn)24小時不間斷作業(yè)，打破傳統(tǒng)農(nóng)時限制，有效延長了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)窗口期，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升帶來了革命性的突破。因此，現(xiàn)代農(nóng)機的智能化改造在本質(zhì)上是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的一次深度革新，對于推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，保障國家糧食安全，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2、減少勞動力成本的影響

隨著信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)和人工智能的深度融合與應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機械裝備正經(jīng)歷著從機械化向智能化的飛躍式轉(zhuǎn)變。無人駕駛拖拉機通過集成高精度導(dǎo)航系統(tǒng)和自動控制算法，能夠按照預(yù)設(shè)路線精確行駛并完成耕作任務(wù)，無需人工駕駛，極大地減少了對熟練駕駛員的依賴，并確保了作業(yè)連續(xù)性和標(biāo)準(zhǔn)化。

智能播種機配備有精密傳感器和智能決策系統(tǒng)，可以根據(jù)土壤條件、氣候信息以及作物生長需求進行精準(zhǔn)施肥播種，不僅提高了種子利用率和作物出苗率，而且避免了因人為因素導(dǎo)致的播撒不均等問題，從而顯著提升了種植環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量與效率。

自動化收割機則借助先進的圖像識別技術(shù)與實時數(shù)據(jù)分析能力，在收獲過程中可以自動識別農(nóng)作物成熟度，實現(xiàn)精細化收割，減少浪費的同時也大大減輕了農(nóng)民在繁忙季節(jié)的勞動強度。此外，這些智能農(nóng)機還具備遠程監(jiān)控和故障診斷功能，降低了維修成本，延長了設(shè)備使用壽命。

3、優(yōu)化資源利用的效果

①精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：智能化農(nóng)機裝備如GPS導(dǎo)航、無人駕駛、變量施肥和噴藥系統(tǒng)等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少種子、肥料、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品的浪費，提高資源使用效率。例如，通過實時土壤檢測和數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)施肥機可以針對不同地塊的養(yǎng)分需求精確投放肥料，避免過量施肥導(dǎo)致的環(huán)境污染和資源浪費。

②節(jié)能減排：智能農(nóng)機具有的高效節(jié)能特點，可以有效降低能耗，減少碳排放。比如，智能灌溉系統(tǒng)可根據(jù)作物生長需要和天氣情況自動調(diào)整灌溉策略，防止水資源浪費，同時也有利于環(huán)境保護。

③提高勞動生產(chǎn)率：智能化農(nóng)機可實現(xiàn)24小時不間斷工作，減輕了農(nóng)民的勞動強度，使人力資源得到更合理的配置。此外，通過預(yù)測性維護和遠程監(jiān)控功能，減少了因機械故障導(dǎo)致的非計劃停機時間，進一步提升了農(nóng)機設(shè)備的運行效率和使用壽命。

綜上所述，現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措，對提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約資源、保障糧食安全和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文從智能化農(nóng)機在土壤管理、種植過程和收割加工中的作用展開論述，強調(diào)了智能化農(nóng)機在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率方面的重要作用。通過本文的綜合闡述，我們可以清晰地看到現(xiàn)代農(nóng)機智能化改造不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少了勞動力成本，還優(yōu)化了資源利用效率，同時有利于環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：233600安徽省渦陽縣農(nóng)機監(jiān)理站）