摘 要：農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)在我國已基本實現(xiàn)了普及，且相關(guān)技術(shù)近年來得到了快速進(jìn)步，農(nóng)機(jī)使用的結(jié)構(gòu)也由中小型農(nóng)機(jī)逐漸向大型高效率農(nóng)機(jī)轉(zhuǎn)變，這在一定程度上為農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化發(fā)展創(chuàng)造了便利條件。通過分析智能農(nóng)機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢，說明了智能農(nóng)機(jī)實施過程所依托的關(guān)鍵技術(shù)，并對現(xiàn)階段智能農(nóng)機(jī)的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。

隨著社會科技整體的進(jìn)步，很多行業(yè)的運(yùn)營都從自動化開始向智能化轉(zhuǎn)型，農(nóng)業(yè)作為我國的主要產(chǎn)業(yè)之一，也逐漸向智慧農(nóng)業(yè)方向進(jìn)步。農(nóng)業(yè)機(jī)械作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實施者，傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)化作業(yè)自動化程度不高，對駕駛員的依賴很大，隨著自動化技術(shù)和智能化技術(shù)的普及，智能農(nóng)機(jī)的研究取得了顯著成效，很多技術(shù)已經(jīng)成型并開始應(yīng)用于機(jī)械化生產(chǎn)中。近年來，國家重視農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制、衛(wèi)星定位等先進(jìn)技術(shù)在農(nóng)機(jī)裝備上的應(yīng)用，智能農(nóng)機(jī)的發(fā)展既符合行業(yè)發(fā)展趨勢，也順應(yīng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需求，將能在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中創(chuàng)造巨大的效益。

智能農(nóng)機(jī)是多學(xué)科融合的產(chǎn)物，其以機(jī)械技術(shù)為主體，結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)等眾多先進(jìn)科技，其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有諸多的優(yōu)勢。

（1）提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化程度。智能農(nóng)機(jī)由于通過計算機(jī)系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，其在實際作業(yè)中有效避免了傳統(tǒng)人工駕駛和操作產(chǎn)生的失誤和誤差，使翻耕、播種、施肥、植保、收獲等各個生產(chǎn)過程都精確實施，有效保證了不同工序機(jī)具之間的配合度。

（2）減少了人力勞動的工作負(fù)擔(dān)。由于自動控制系統(tǒng)的引入，農(nóng)機(jī)作業(yè)過程基本不需要人工進(jìn)行干預(yù)，農(nóng)民的工作多在農(nóng)機(jī)管理方面，這顯著改善了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞作模式，且提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，智能農(nóng)機(jī)化技術(shù)將會使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人力需求減少75%～90%。

（3）提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和農(nóng)機(jī)使用壽命。多種傳感器技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用使農(nóng)機(jī)具關(guān)鍵功能位置的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)崟r被感知，方便將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞并由處理器適時調(diào)整，對于故障問題能實現(xiàn)及時警報，自主停機(jī)，有效減少農(nóng)機(jī)故障率和零部件損壞，并延長農(nóng)機(jī)具的使用壽命。

（4）減少農(nóng)機(jī)數(shù)量與作業(yè)次數(shù)。智能農(nóng)機(jī)將實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)功能的進(jìn)一步整合，使農(nóng)機(jī)在作業(yè)時能夠一次性完成更多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，這使農(nóng)民不需要購置過多的農(nóng)機(jī)就能完成全部的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅提高了勞動生產(chǎn)效率，更降低了農(nóng)機(jī)購置和使用成本。

智能農(nóng)機(jī)技術(shù)主要是在傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)上加設(shè)環(huán)境感知系統(tǒng)、自身檢測系統(tǒng)、農(nóng)機(jī)控制系統(tǒng)、農(nóng)機(jī)功能實施系統(tǒng)，使農(nóng)機(jī)達(dá)到智能行駛、智能作業(yè)、智能故障檢測等多種技術(shù)要求，智能農(nóng)機(jī)功能系統(tǒng)如圖所示。

2.1智能環(huán)境感知技術(shù)

智能農(nóng)機(jī)對環(huán)境的感知主要通過三方面來實現(xiàn)，分別為衛(wèi)星定位技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、視覺識別技術(shù)。其中衛(wèi)星定位技術(shù)主要用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的導(dǎo)航使用，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)境因素復(fù)雜，很容易受到周圍環(huán)境的影響，導(dǎo)致衛(wèi)星定位存在一定的偏差，或是在精準(zhǔn)作業(yè)過程中衛(wèi)星定位所能實現(xiàn)的誤差值不能滿足農(nóng)業(yè)作業(yè)導(dǎo)航需求時，可通過激光雷達(dá)、視覺識別等輔助技術(shù)實現(xiàn)對農(nóng)機(jī)行駛及方案實施的復(fù)合導(dǎo)航。近年來，視覺導(dǎo)航技術(shù)在智能農(nóng)機(jī)研究與應(yīng)用中使用逐漸增多，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)機(jī)行駛、導(dǎo)航的輔助，還能夠用于識別目標(biāo)作物、獲取農(nóng)田信息、躲避障礙物等。通過視覺技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相配合，能有效獲取機(jī)具與周圍環(huán)境的距離、行駛方向、行駛速度等關(guān)鍵信息，并保證使農(nóng)機(jī)的智能作業(yè)達(dá)到厘米精度。

2.2工作狀態(tài)檢測技術(shù)

農(nóng)機(jī)的工作狀態(tài)獲取對保障農(nóng)機(jī)的正常作業(yè)具有重要意義，在智能農(nóng)機(jī)設(shè)計過程中，需要對各個關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)實現(xiàn)實時的撐握，這就需要在農(nóng)業(yè)機(jī)械的關(guān)鍵作業(yè)位置布置多種功能的傳感器原件，用以檢測工作過程中部件溫度、壓力、振動、噪音、轉(zhuǎn)速等眾多數(shù)據(jù)。并將獲得的數(shù)據(jù)通過通信系統(tǒng)傳遞給控制器，由控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，判斷農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行是否正常。現(xiàn)階段應(yīng)用較多的檢測傳感器包括光線傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等。

2.3智能農(nóng)機(jī)的控制技術(shù)

智能農(nóng)機(jī)的控制技術(shù)主要由中央控制器來完成，其多采用專用的計算機(jī)芯片，要求控制器具有良好的可靠性、擴(kuò)展性與兼容性，能夠?qū)Νh(huán)境感知和故障檢測所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速地分析與處理。并通過USB、DVI、以太網(wǎng)口等多種接口實現(xiàn)便捷的數(shù)據(jù)傳輸，為實現(xiàn)智能農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)處理的高效率，新形式的智能農(nóng)機(jī)很多采用雙控制器的設(shè)計，其主控制器用于處理和分析所獲得的數(shù)據(jù)，輔助控制器主要用于接收數(shù)據(jù)、程序調(diào)試和功能擴(kuò)展，以實現(xiàn)系統(tǒng)控制的高性能要求。

2.4農(nóng)機(jī)功能實施技術(shù)

現(xiàn)階段，智能農(nóng)機(jī)的主要功能研究在于智能駕駛、機(jī)具智能作業(yè)兩大方面，針對于智能駕駛主要包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與環(huán)境感知技術(shù)相配合，很多農(nóng)機(jī)在傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)，即可通過控制電機(jī)實現(xiàn)對農(nóng)機(jī)行駛狀態(tài)的控制，也有很多研究機(jī)構(gòu)致力于新的控制功能結(jié)構(gòu)研究，逐漸簡化了傳統(tǒng)的人工駕駛結(jié)構(gòu)，使機(jī)具只具備自動駕駛和遙控駕駛的兩大功能。對于機(jī)具智能作業(yè)方面而言，主要依靠機(jī)電一體化技術(shù)與智能控制技術(shù)相配合，在現(xiàn)階段成熟機(jī)型的基礎(chǔ)上增加眾多的檢測與輔助結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對耕地、播種、植保、收獲等作業(yè)過程的質(zhì)量監(jiān)測與機(jī)具狀態(tài)監(jiān)測，有效保證智能農(nóng)機(jī)功能的實施。

現(xiàn)階段我國的智能農(nóng)機(jī)研究基本上實現(xiàn)了信息技術(shù)與智能傳感檢測技術(shù)的良好匹配，這為我國農(nóng)機(jī)技術(shù)由自動化向智能化轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)，但由于我國農(nóng)機(jī)使用條件限制，在現(xiàn)在的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)中，大型農(nóng)機(jī)行進(jìn)機(jī)械應(yīng)用占比較少，在一定程度上阻礙和農(nóng)機(jī)行進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與試驗。目前，智能化技術(shù)只是部分的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中，例如，農(nóng)田信息的采集、農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)過程的定位等，在傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)智能化功能方面，也基本上實現(xiàn)了對耕地、播種、灌溉、植保、收獲等環(huán)節(jié)的智能化控制，很多農(nóng)機(jī)具上安裝了行進(jìn)的傳感器與智能化系統(tǒng)，使現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)具具備了智能化特點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，我國智能農(nóng)機(jī)現(xiàn)階段仍存在一定的發(fā)展困境，首先是關(guān)鍵技術(shù)缺失，例如：數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集、視覺目標(biāo)算法、組合式導(dǎo)航匹配等技術(shù)的研究仍需加強(qiáng)。同時，由于智能農(nóng)機(jī)的研發(fā)，不僅僅需要傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)人員，還需要更多其它學(xué)科的專業(yè)人才加入，而現(xiàn)階段具備相關(guān)科研實力及合理人員結(jié)構(gòu)的團(tuán)隊仍比較少，導(dǎo)致智能農(nóng)機(jī)化的相關(guān)技術(shù)和總體發(fā)展速度相對緩慢。

智能農(nóng)機(jī)技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力向更科學(xué)方向轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)當(dāng)受到農(nóng)機(jī)工作者和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者的足夠重視。智能農(nóng)機(jī)的應(yīng)用不僅能夠顯著提高勞動生產(chǎn)效率，也在根本上改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)營形式，對于智能農(nóng)機(jī)而言，其要實現(xiàn)實質(zhì)性的發(fā)展，必須要依托于高度自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。這也要求我國政府和基層管理部門加快生產(chǎn)經(jīng)營模式改革，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)向集約化和規(guī)模化發(fā)展，以保證智能農(nóng)機(jī)裝備在研究和應(yīng)用的過程中具有更廣闊的空間。

本文來源：農(nóng)機(jī)使用與維修