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智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用

2024-10-12 00:00:00楊琳
新農(nóng)民 2024年26期

摘要:跟隨智慧農(nóng)業(yè)的引領(lǐng),農(nóng)業(yè)機械智能化正在逐步取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。通過精準控制和智能管理不僅顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,降低了人們的勞動強度,還推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)主要包括新能源技術(shù)、自動化控制、電子智能技術(shù)、機器視覺、GPS導航和農(nóng)業(yè)機器人等,農(nóng)業(yè)機械與相關(guān)技術(shù)的融合使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加便捷、高效和可持續(xù)性。通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析,智能化農(nóng)業(yè)機械能夠優(yōu)化資源配置,減少環(huán)境影響,提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機械;智能化技術(shù);智慧農(nóng)業(yè);生產(chǎn)效率;可持續(xù)發(fā)展

隨著全球人口的不斷增長和資源環(huán)境的日益緊張,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已難以滿足現(xiàn)代社會對食品安全、環(huán)境保護和資源高效利用的要求。智慧農(nóng)業(yè)的興起為解決這些問題提供了新的思路,特別是農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用,成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要力量。本文將深入探討農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢、具體應(yīng)用及其未來發(fā)展趨勢,旨在為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供參考和借鑒。

1 農(nóng)業(yè)機械智能化的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率

智能化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用為提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率開辟了新的途徑。通過精準控制和智能管理,這些先進的農(nóng)業(yè)機械能夠在更短的時間內(nèi)完成更多的工作,大幅減少了人力投入的需求。智能化農(nóng)業(yè)機械不僅能夠24 h不間斷作業(yè),還能根據(jù)作物生長周期和環(huán)境條件自動調(diào)整作業(yè)參數(shù),確保每一項農(nóng)事活動都能在最佳時機進行。這種高效率的運作模式顯著縮短了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的周期,使得農(nóng)民能夠更好地把握市場機遇。此外,智能化技術(shù)還實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的精準配置和高效利用。通過實時監(jiān)測土壤、氣候和作物生長狀況,智能系統(tǒng)能夠制定最優(yōu)的灌溉、施肥和植保方案,避免資源浪費,同時最大化產(chǎn)出。這種資源的優(yōu)化配置不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,還促進了可持續(xù)發(fā)展。

1.2 降低人力勞動強度

智能化農(nóng)業(yè)機械的廣泛應(yīng)用正在徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,降低人力勞動的強度。這些先進的機械設(shè)備能夠承擔大部分繁重、危險和復雜的農(nóng)事操作,如耕地、播種、施肥、收割等,極大地減輕了農(nóng)民的體力勞作。智能化技術(shù)的引入不僅提高了作業(yè)精度和效率,還改善了農(nóng)業(yè)勞動環(huán)境,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再局限于傳統(tǒng)的“面朝黃土背朝天”模式?,F(xiàn)代農(nóng)民可以通過操控面板或移動設(shè)備遠程管理農(nóng)業(yè)機械,避免了長時間暴露在惡劣天氣或有害環(huán)境中的風險。更重要的是,智能化農(nóng)業(yè)機械的操作界面通常設(shè)計得簡單直觀,采用人機交互技術(shù),大大降低了對操作者專業(yè)技能的要求。這意味著即使是缺乏經(jīng)驗的新手也能快速掌握這些設(shè)備的使用方法,從而擴大了農(nóng)業(yè)勞動力的來源,為解決農(nóng)村勞動力短缺問題提供了新的思路。

1.3 推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展

農(nóng)業(yè)機械智能化正在成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵力量。農(nóng)業(yè)機械融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進科技,為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標準化、規(guī)?;途珳驶峁┝藦娪辛Φ募夹g(shù)支撐。智能化農(nóng)業(yè)機械能夠按照預(yù)設(shè)的標準執(zhí)行各項農(nóng)事操作,確保生產(chǎn)過程的一致性和可重復性,這為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的提升和品牌建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。同時,智能化技術(shù)的應(yīng)用大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?;健Mㄟ^網(wǎng)絡(luò)化管理和遠程控制,一個操作員可以同時管理多臺農(nóng)業(yè)機械,實現(xiàn)大面積、高效率的作業(yè)模式。在精準農(nóng)業(yè)方面,智能化技術(shù)的貢獻更是不可忽視。利用衛(wèi)星定位、遙感技術(shù)和智能傳感器,農(nóng)業(yè)機械能夠根據(jù)田間微觀環(huán)境的差異,實施變量作業(yè),精確控制投入品的使用,既提高了產(chǎn)量和質(zhì)量,又降低了環(huán)境影響。這種高科技含量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式不僅提升了農(nóng)業(yè)的整體科技水平,還增強了農(nóng)產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。

2 農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)應(yīng)用的實踐

2.1 新能源技術(shù)

在智慧農(nóng)業(yè)的背景下,新能源技術(shù)與農(nóng)業(yè)機械的融合正在重塑農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的能源格局。風力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電等清潔能源技術(shù)的應(yīng)用,為農(nóng)業(yè)機械提供了穩(wěn)定、可持續(xù)的能源支持,有效降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對傳統(tǒng)化石能源的依賴[1]。這種轉(zhuǎn)變不僅減少了溫室氣體排放,還提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的能源自給率。智能化控制系統(tǒng)與新能源技術(shù)的結(jié)合,更是將農(nóng)業(yè)機械的節(jié)能減排和高效運行推向了新的高度。例如,智能光伏灌溉系統(tǒng)能夠根據(jù)作物需水量和天氣預(yù)報自動調(diào)節(jié)灌溉強度和時間,既保證了作物的水分需求,又最大化了太陽能的利用效率。在一些偏遠地區(qū),風力發(fā)電機組與農(nóng)業(yè)機械的結(jié)合,不僅解決了電力供應(yīng)問題,還能將多余電力并入電網(wǎng),為農(nóng)戶創(chuàng)造額外收入。水力發(fā)電技術(shù)在山區(qū)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,利用地形優(yōu)勢為農(nóng)業(yè)機械提供動力,實現(xiàn)了資源的高效利用。這些新能源技術(shù)的應(yīng)用,不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保水平,還增強了農(nóng)業(yè)的抗風險能力,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的支撐。

2.2 自動化控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理模式。智能化實時互動屏幕的引入,使農(nóng)業(yè)機械駕駛室變身為移動的指揮中心。操作者能夠通過這些高清顯示屏實時監(jiān)控農(nóng)作物的收割、加工等全過程,并根據(jù)實時數(shù)據(jù)做出及時調(diào)整[2]。例如,在小麥收割過程中,操作者可以根據(jù)屏幕顯示的作物密度和含水量,實時調(diào)整收割機的前進速度和切割高度,以確保最佳的收割效果。傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用,更是為精準農(nóng)業(yè)管理提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。分布在田間的土壤濕度傳感器、光照強度傳感器等,能夠24 h不間斷地采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng),經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析后,為農(nóng)業(yè)決策提供科學依據(jù)。例如,基于土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù),灌溉系統(tǒng)可以自動啟動或關(guān)閉,實現(xiàn)水資源的精準管理。光照強度傳感器的數(shù)據(jù)則可用于調(diào)節(jié)溫室大棚的遮陽系統(tǒng),為作物創(chuàng)造最佳生長環(huán)境。

2.3 電子智能技術(shù)

電子智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用,正在推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向更高層次的智能化和精準化邁進。這種技術(shù)的核心在于將復雜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化、智能化,從而實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全方位優(yōu)化控制。智能施肥系統(tǒng)就是一個典型的應(yīng)用案例。該系統(tǒng)通過實時分析土壤養(yǎng)分含量、作物生長狀態(tài)等數(shù)據(jù),自動計算出最佳的施肥方案,并精確控制施肥量和施肥時機。這不僅提高了肥料利用效率,還有效減少了過度施肥造成的環(huán)境污染。智能預(yù)警功能則為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了強有力的風險管控手段。通過整合氣象數(shù)據(jù)、病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)等多源信息,系統(tǒng)能夠提前預(yù)測可能發(fā)生的自然災(zāi)害或病蟲害暴發(fā),并及時發(fā)出預(yù)警信息,使農(nóng)民能夠采取預(yù)防措施,最大限度地降低損失。更為先進的是,一些智能化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了種植、管理、收割等多功能的集成。例如,智能播種機不僅能夠精確控制播種深度和密度,還能同時完成施肥、除草等操作,大大提高了作業(yè)效率。這種多功能集成不僅節(jié)省了人力和時間,還確保了各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有機銜接,從而提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體效益[3]。

2.4 機器視覺技術(shù)

機器視覺技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供“火眼金睛”。這項技術(shù)通過高分辨率相機和先進的圖像處理算法,實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的精確監(jiān)測和作物生長狀態(tài)的實時評估。在大田作物管理中,機器視覺系統(tǒng)能夠通過無人機或固定攝像頭采集田間圖像,快速識別作物的長勢、病蟲害情況、雜草分布等信息。例如,通過分析葉片顏色和形態(tài)的變化,系統(tǒng)可以早期發(fā)現(xiàn)作物的營養(yǎng)缺失或病害癥狀,使農(nóng)民能夠及時采取針對性措施。在果園管理中,機器視覺技術(shù)能夠精確計算果實的大小、顏色和成熟度,為科學決定采摘時間提供依據(jù)。更高級的應(yīng)用甚至可以預(yù)測產(chǎn)量,為市場銷售和物流運輸做好準備。在溫室種植中,機器視覺系統(tǒng)通過連續(xù)監(jiān)測植物的生長狀態(tài),可以自動調(diào)節(jié)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù),創(chuàng)造最佳的生長條件。機器視覺技術(shù)還在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中發(fā)揮重要作用,通過快速掃描可以識別出不合格或受損的農(nóng)產(chǎn)品,確保產(chǎn)品品質(zhì)?;跈C器視覺技術(shù)提供的海量數(shù)據(jù),農(nóng)民可以制定更加科學、精準的生產(chǎn)決策,如優(yōu)化種植密度、調(diào)整灌溉策略、精確施用農(nóng)藥等。

2.5 GPS導航技術(shù)

GPS導航技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用正在徹底改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)方式和管理模式。無人駕駛拖拉機和小型無人機等智能農(nóng)機設(shè)備借助GPS技術(shù)實現(xiàn)了厘米級的精準定位和自動駕駛,大幅提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化水平。這種高精度定位使得農(nóng)機設(shè)備能夠按照預(yù)設(shè)路線精確作業(yè),避免重復或遺漏,顯著提高了作業(yè)效率和質(zhì)量。例如,在播種作業(yè)中,GPS導航系統(tǒng)能夠確保種子按照最優(yōu)行距和株距均勻分布,為作物生長創(chuàng)造理想條件。在施肥和噴藥作業(yè)中,GPS技術(shù)結(jié)合變量作業(yè)系統(tǒng),可以根據(jù)地塊的具體情況自動調(diào)整投入量,實現(xiàn)精準施用,既提高了投入品利用效率,又減少了環(huán)境污染。GPS技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合更是開啟了農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)時代。通過實時記錄農(nóng)機作業(yè)軌跡和相關(guān)參數(shù),系統(tǒng)能夠生成高精度的作業(yè)地圖,為農(nóng)場管理提供直觀的數(shù)據(jù)支持[4]。這些數(shù)據(jù)不僅可以用于評估作業(yè)質(zhì)量,還可以與產(chǎn)量、質(zhì)量等數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析,挖掘生產(chǎn)潛力,優(yōu)化管理策略。例如,通過分析多年的產(chǎn)量分布圖,農(nóng)民可以識別出田塊中的高產(chǎn)區(qū)和低產(chǎn)區(qū),有針對性地改良土壤或調(diào)整種植策略。GPS技術(shù)還為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯提供了可能,通過記錄每個環(huán)節(jié)的精確位置和時間信息,構(gòu)建了從田間到餐桌的完整追溯鏈,增強了消費者信心。

2.6 農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)

農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用標志著智慧農(nóng)業(yè)進入了一個新的發(fā)展階段。這種先進技術(shù)通過將機器人、人工智能、精密傳感器等多種技術(shù)融為一體,實現(xiàn)了對農(nóng)作物生長環(huán)境的智能監(jiān)測和精準管理,大幅提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化水平。以脈沖激光機器人為例,它能夠自主在田間或溫室中移動,利用激光技術(shù)精確測量作物的高度、直徑、葉面積等關(guān)鍵生長參數(shù)。這些數(shù)據(jù)不僅能夠用于評估作物的生長狀況,還可以預(yù)測產(chǎn)量,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供科學依據(jù)。除此之外,專門的除草機器人能夠通過圖像識別技術(shù)準確區(qū)分作物和雜草,實現(xiàn)精準除草,既減少了除草劑的使用,又降低了對作物的傷害。在果園管理中,采摘機器人配備柔性機械臂和視覺系統(tǒng),能夠根據(jù)果實的成熟度和品質(zhì)進行選擇性采摘,大大提高了采摘效率和果品質(zhì)量。水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域的水下機器人則可以實時監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)、魚類行為和生長狀況,并進行自動投喂和病害防治。這些農(nóng)業(yè)機器人不僅能夠24 h不間斷工作,還能適應(yīng)各種復雜的農(nóng)業(yè)環(huán)境,極大地減輕了農(nóng)民的勞動強度,提高了生產(chǎn)效率[5]。更重要的是,農(nóng)業(yè)機器人收集的海量數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)科研和精準管理提供了寶貴資源,推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的革新。

3 農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢

農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢正在引領(lǐng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的革新,推動著整個農(nóng)業(yè)體系向更高效、更精準、更可持續(xù)的方向邁進。智能農(nóng)機管理平臺的建設(shè)和完善是這一趨勢的核心驅(qū)動力。通過整合大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù),這些平臺能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)機資源的優(yōu)化配置和高效利用,同時,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供實時、精準的數(shù)據(jù)支持。例如,基于作物生長周期和天氣預(yù)報的智能調(diào)度系統(tǒng),可以最大化農(nóng)機使用效率,減少資源浪費。與此同時,智能化技術(shù)水平的不斷提升正在重塑農(nóng)業(yè)機械的功能和性能。智能感知技術(shù)和邏輯思維技術(shù)的深度融合,使農(nóng)業(yè)機械具備了類似人類的判斷和決策能力。電液一體化技術(shù)和先進傳感器的廣泛應(yīng)用,則進一步提高了農(nóng)機作業(yè)的精準度和效率。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用,使得農(nóng)業(yè)機械能夠根據(jù)復雜多變的田間環(huán)境自主調(diào)整作業(yè)參數(shù),實現(xiàn)精準化、個性化的農(nóng)事操作。農(nóng)機與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合是另一個重要趨勢。這種融合不僅實現(xiàn)了農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)的實時上傳和共享,還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了全方位的信息服務(wù)。通過互聯(lián)網(wǎng)平臺,農(nóng)民可以輕松獲取市場信息、氣象預(yù)報、農(nóng)技指導等關(guān)鍵信息,提高生產(chǎn)決策的科學性。此外,電子商務(wù)平臺的引入,為農(nóng)產(chǎn)品銷售開辟了新渠道,有效提升了農(nóng)民的收入水平。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)注入了新的活力,顯著提升了生產(chǎn)效率,降低了勞動強度,并推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進程。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入,未來的農(nóng)業(yè)將更加智能化、精準化和可持續(xù)。展望未來,農(nóng)業(yè)機械智能化技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用,助力實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村振興,為全球農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻。

參考文獻

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