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摘要:隨著農業發展速度的不斷加快，傳統的農業機械已經無法滿足生產要求，智能化的農業機械已經成為未來的發展方向。文章對農業機械中智能化技術的運用進行了研究，從自動控制、新能源、電子智能技術、機器視覺、機器人、導航技術、CAD技術等對農業機械中智能化技術的具體應用情況進行了梳理，指出了未來農業機械發展的主要方向。

關鍵詞:農業機械；智能化；技術

農業是國家的根本，農業的發展狀況從一定程度上能夠反映出國家的發展狀況。隨著國民經濟持續發展，對農業生產能力的要求也在不斷提升，作為人口大國，為了滿足國內人民的食品需求，提高農業生產率勢在必行[1]。因此，近年來用于提高農業生產率的各類農業機械逐步被研制出來，在一定程度上滿足了現如今對提升農業生產水平的需求。但是我國地大物博，簡單的機械設備已經不能適應現代化農業發展的要求。隨著自動化、人工智能、大數據等一大批新型技術的問世，基于智能化技術的農業機械的研究逐步進入廣大農業研究人員的視野，一度成為研究熱點。鑒于此，文章對農業機械智能化技術的運用進行了討論和梳理。

1智能技術在農業機械中的應用

隨著農業機械裝備的不斷進步，智能化和農業化相結合的各類設備逐步問世，智能化實現了為機械化賦能，賦予機械設備以靈魂，讓機械可以按照人的思維工作，符合人的思想意識，在一定程度上提升了農業的智慧化和數字化水平[2]。新一代技術如農業新能源技術、自動控制、機器視覺、機器人和導航技術等已經逐漸成熟，已經開始應用于農田灌溉、作物的施肥和收割等領域，逐步實現了農田管理的智能化，提升了農業資源的利用率，降低了環境污染的概率，實現了經濟效益和農業生態的同步快速健康發展。

1.1自動控制技術的應用

自動控制是實現農業機械智能化最主要的手段之一，目前在發達國家中已經使用得比較普遍。例如，在農業機械中大多安裝了電子視頻監控系統，在大型收割機械的駕駛艙內安裝智慧屏幕，就可以實現不同作物在收割過程中的實時監控和調度[3]。美國等現已經實現了對農作物狀態的監控和自動管理，在日常管理過程中將植物生長的溫度、濕度、土壤和光照參數通過傳感器進行實時獲取，經過計算機自動控制系統的分析和處理后，再將其輸出給控制裝置，從而實現以上參數的實時自主調節。另外，歐美國家也已經研發出了激光平地機，將激光信號發射出去，在接收到光信號后對其進行分析和轉化，將輸出結果發送至液壓控制系統，驅動刮土鏟進行工作，最終實現高精度的土地翻整作業。在國內，此種控制技術還比較滯后，目前仍處于研究階段。

1.2新能源技術的應用

目前所謂的新能源主要包含水能、風能和太陽能等。在現代農業中，太陽能可以為機械運動提供動能，可以為病蟲害預防、種植和灌溉等提供能源支持，如建立以光能和電能為支撐的溫室大棚，為蔬菜等農作物的種植提供能量；使用光照設備誘導有害昆蟲，解決現代農業中農藥使用量大的問題，減輕農藥殘留物對土壤的影響，土壤的肥力得到有效保障，農業廢棄物也得到有效減少；還可以利用太陽能光電水泵和風力發電系統進行微滴灌、提灌、農田給水等作業；在機械駕駛艙內使用基于太陽能半導體的機械制冷器，借助集熱器和真空平板，將太陽能轉化為機械能，驅動冷卻裝置工作，為駕駛艙空調運轉提供能量，保障駕駛艙內的工作人員在夏季高溫時能夠得到有效防暑降溫。

1.3電子智能技術的應用

電子智能技術在農業機械中的應用，主要是為了解決精細化和精準化作業的問題。現如今在歐美和日本等國，已經將高精尖的電子智能技術和農業機械設備箱融合，綜合運用電子智能技術，已經研發出了各類采摘、耕作、收割等一系列智能化農業裝備[4]。例如以色列已經研發出多功能農業自動生產設備，該設備兼具灌溉、施肥、檢測、預警等功能，基于先進的智能控制技術，大幅提升了農業生產效率，顯著提升了灌溉的精確度和效率，實現了對大型農牧場、果園和田園的智能化灌溉。在北歐某些國家，已經將電子監控儀器集成至聯合收割機中，實現收割過程中對某些關鍵參數的智能化顯示，逐步替代了傳統的顯示模式，人機交互水平顯著提升，用戶的體驗感更好。

1.4機器視覺技術的應用

機器視覺技術是最典型的一類智能化技術，因為其算法邏輯是模擬人腦的思維過程，其功能也符合人類分析事物的基本能力。在農業機械中，機器視覺技術主要是使用微型計算機、攝像機等設備模擬人類視覺的基本功能，實現對目標農作物的識別、檢測和跟蹤分析，并可有效地實現對周圍障礙物的規避，對機器人行進的路線進行提前預判和分析。起初，視覺技術主要是用于對農作物的等級分析和產品品質的檢測，主要做作物的無損檢測，無須和產品進行表面接觸，僅僅通過機器視覺進行圖像分析，便可獲得規定位置內農產品的質量情況，根據檢測數據，再基于固定的規則分析，便可以得出農產品的質量等級。近年來隨著計算機和圖形處理技術的發展，機器視覺已經逐步被用于田間護理、植物收割、植保和嫁接等領域中。例如使用機器視覺技術，可以在復雜多變的農田環境中，實現對復雜信息的收集、環境狀況的分析、識別目標作業植物的位置和生長情況分析，為機器人提前規劃形式路線做數據支撐。

1.5機器人技術的應用

機器人技術是一門綜合圖像識別、智能技術、柔性作業、自動控制、信息交換和通信技術于一體的技術。借助機器人技術可以更好地利用農業生產過程中的跟蹤定位、監控、智能識別等功能，使機器人可以更好地模擬人類行為，服務于農業生產和管理。例如，美國某團隊便研發出可以進行天氣預測的高清晰度、高光譜的熱成像相機和脈沖激光機器人。此機器人可以適時獲取農作物的直徑、葉片大小、莖稈的高度等參數，也可對土壤進行檢測，獲取其含水量、溫度等環境信息，存儲后傳輸至中央控制器進行大數據分析計算，隨后基于分析結果構建植物的3D模型，以此預測農作物的生長發育狀況和產量等信息。法國科學家開發了一種可以用于大型蔬菜種植的除雜草機器人，此機器人配備了GPS視覺相機，能夠實現自動播種和雜草拔除等工作，工作過程中不會對農作物構成任何傷害。英國某科學家，研發了一種西藍花采摘機器人，經實際應用，其采摘西藍花的速度是人工采摘的6倍以上。

1.6導航技術的應用

GPS導航是農業生產中被最廣泛應用的技術，其優點是操作簡單、速度快、精確度非常高，同時其成本比其他導航系統更低。在國外發達國家，大部分農業機械中都安裝了GPS系統，通過自動導航系統，可以實現作業的自動化，同時GPS還能和互聯網建立信息鏈接，對收割區域的農作物質量和產量進行實時分析處理，為后期農田維護和保養提供數據支撐。日本等國家將GPS安裝至拖拉機上，實現了無人駕駛，目前從農機具倉庫到農場全程均可無人駕駛。另外，在農作物的藥物噴灑、播種和灌溉等領域，各類無人機也逐步將GPS等導航技術加入其中，通過GPS可以預定無人機飛行路線和高度，可以實現精細化作業。經數據分析，無人機藥物噴灑，能夠減少近40%的農藥用量，大幅降低了藥物購買成本和農藥對周圍生態環境造成的影響，同時還增強了藥物噴灑對作物的穿透性，提升了對病蟲害的治療水平。

1.7CAD技術的應用

CAD技術主要應用于農業機械的三維設計過程中，通過應用軟件可以對實際設計結果進行對裝配關系的預先校驗，保證設計結果的準確與合理性。智能CAD技術在農業機械設計中的應用主要是借助模塊化變形設計，對各個模塊的位置和裝配關系進行預先模擬。另外，智能CAD技術，可以使得設計人員可以方便快捷地進行模型參數的修改，從而使設計結果可以直接達到具備三維工程化應用的狀態。通過三維CAD技術，可以使設計者直接利用三維的設計結果與客戶進行對接交流，客戶也可基于三維模型快速提出自身需求，交流更加直觀和準確。但是近年來由于三維模型標注標準不統一，三維模型庫的構建數量有限，三維工程化的具體應用工作進展比較緩慢，在未來研究農機產品的基于MBD技術的三維模型標注技術、開展三維模型標準件庫的構建工作是主攻方向之一。

2前景和趨勢預測

國家農業發展水平是國家整體發展水平的標志之一，然而農業機械的智能化發展水平又直接決定了國家農業的整體發展水平，這也是各大發達國家競相發展農業的主要原因。農業機械化水平的提升，可以較大程度地解決勞動力問題，對人口稀少的國家更是如此。我國想要提升農業機械化和智能化水平，就必須建立智能裝備的全方位技術體系，大范圍配備智能化裝備，將重點研究方向定位于農業機械化的智能化和精準化研究。現如今，國內某些智能化裝備研發工作已經取得了較好的成績，某些智能設備已經遠銷海內外，尤其農作物收割機和植保設備，同時，我國也在積極研究智能化的農機設備，推行智能化改造和智能工廠建設。另外，各種新能源等新興技術已經開始滲透進農業機械研發領域，并起到了積極的指導性作用。沼氣、太陽能、水能、風能等新能源逐步替代煤炭、石油等非可再生資源，為自然環境的可持續發展和應對全球氣候變暖提供了幫助。總之，積極推進農業化和智能化的融合，研發信息化、集成化、可持續的農業機械，推動農業機械向智能化發展，是推動農業整體水平提升的必經之路，也是我國農業科技工作者們義不容辭的責任。

參考文獻

[1]呂穎利.簡析農業機械自動化､信息化和智能化的路徑選擇[J].廣東蠶業,2019,53(11):34-35.

[2]敬雨浩.人工智能與計算機技術在農業現代化中的應用[J].廣東蠶業,2019,53(9):48-49.

[3]刁東偉.電子信息技術在農業機械工程中的運用淺析[J].大科技,2020(8):184.

[4]盧永泉.智能化技術在甘蔗聯合收割機中的應用與前景[J].中國設備工程,2018(12):173-174.

作者：沈碩 張喜文 龔宇童 單位：荊楚理工學院