智能农机的文献计量研究现状分析

赵嘉琦，高阿芳，张勇，李许多，范肃

（1.长春工业大学数学与统计学院，吉林长春 130012；2.长春工业大学国际教育学院，吉林长春 130012）

实现农业现代化、将先进的科学技术融入农业是提高农业生产的重要途径。智能农机是现代农业的重要载体，也是实现农业现代化的必经之路和必备条件，但由于社会实际问题存在，部分农业生产依然依赖农民个体，其生产规模较小。曹萌等[1]认为由于生产经验的缺乏，我国智能农机的发展呈现出科学性不足和收益低等问题。农业的现代化与科学的管理、经营及智能化的机械设备密不可分。谢铮辉等[2]认为人工智能技术已经成为农业转型升级的核心驱动力量之一，具有人工智能的农机将有效助力科学的管理及农业生产经营。如何提高农业现代化、解放劳动力、实现农民增产增收，智能农机将行之有效地解决上述问题。

智能农机是一个集微机、机械、电气等于一体的技术型集成品，涉及许多农业领域的先进技术。在智能化时代，发达国家围绕智能农机展开了一系列的研究，我国也取得了较大发展。智能农机文献综述能总结前人研究的主题、方向、过程，给研究者提供宝贵的资料和经验，使研究更加便捷和明确。同时，也可通过前人的研究成果，总结规律，预测未来的发展方向。本文运用文献计量法及SATI 软件，对国内智能农机方面的研究现状进行了分析，以方便学者做更深层次的研究。

1 智能农机文献研究分析

1.1 时间分析

智能农机论文发表年份图见表1。从表1 可以看出，2014 年之前智能农机的研究寥寥无几，2015 年之后智能农机的研究数量骤增，从2015 年的23 篇增加到2019 年的151 篇。

近年来我国的农业机械化装配水平在逐步升高，从表2 中可以看出，第一次全国农业普查到第二次全国农业普查，大中小型拖拉机的数量稳步提升。从表3 中可以看出，从第二次全国农业普查到第三次全国农业普查，拖拉机的种类变多，各种智能拖拉机如耕整机、旋耕机、播种机、排灌动力机等。相继出现，我国农业从业人数逐步减少，也是促使农业机械化水平提高的一个重要条件。由表4 中可以看出，从第一次全国农业普查到第三次全国农业普查，从事农业人口数从42 453.125 万人减少到31 422 万人。自第三次全国农业普查至今，我国智能农机还在不断发展，数量和种类都在稳步提升。

表1 智能农机论文发表年份表Table 1 Publication year table of intelligent agricultural machinery papers

表2 第一、二次拖拉机全国农业普查表Table 2 The first and second tractor national agricultural census table

表3 第三次拖拉机全国农业普查表Table 3 The third tractor national agricultural census table

表4 农业从业人员数量Table 4 The number of agricultural employees

1.2 著者分析

表5（见下页）显示，关于智能农机的研究全国共涉及361 名作者，大部分学者只发过1 篇关于智能农机的文章，最多也仅发了4 篇。可见，在智能农机研究领域，大部分学者只是初涉该领域。智能农机是一个新兴领域，从2015 年开始，关于智能农机的研究才刚刚起步。发文数较高的学者中，洪暹国[3-5]在一段时间后发表了有关智能农机的相关文章，此后很少有人发表关于这一主题的论文。而程楠楠[6-7]、张顺等[8]学者则在近几年关注了智能农机的主题并对其进行了相对集中的研究。

表5 智能农机著者研究情况分析表Table 5 Research situation of intelligent agricultural machinery authors

1.3 被引分析

表6 智能农机引用前8 情况表Table 6 Table of top 8 quotes of intelligent agricultural machinery

智能农机方面的文章引用情况见表6。由表6 可知，这些文章以“智能农机的发展”和“智能农机的现状”为中心论述，且多发表在农业和科技的期刊上，总的来看这类文章并不多，被引量也并不高。这些文章都是近些年发表的，说明近几年智能农业广受关注，而从被引量来看，这8 篇文章的被引数量差距较大且最高引用量仅有46 次，可见该领域的研究极不成熟，还需加强关注。

1.4 关键词分析

通过SATI 软件抽取所有类似于智能农机的前20 个论文关键词，按照由低到高的顺序排列，见图1。由图1可知，所占比例排名靠前的分别为“智能农机”“农机装备”“农机”。由此可见，智能农机是重点研究方向，而农机、农机装备则是重点研究对象。

为更深层次地研究小规模、高质量的研究对象及研究方向，将关键词词频扩大，结果如图1、图2、表7 所示。通过前文一系列的研究，可以得出“智能农机”“农机”“农机装备”等方面的研究较多，是较重要的研究主题。

表7 前100 词频分类表Table 7 Classification table of the first 100 word frequencies

2 重要主题分析

2.1 智能农机研究

农业发展，农机先行。我国许多农机所研究人员和科学家投入大量的时间、精力来研究智能农机，并取得了一定的成绩。如黄才志[17]认为，智能农机方面，我国的起步晚于国外，我国农机伴随着快速发展的国民经济及改革开放的深层次推进正在稳步发展。李志伟等[18]运用visualbasic 和mapobjects 对GPS、GIS 和RS 进行了一体化融合，为日后施肥的精确性尤其是对氮肥的实施能传达实时、准确的信息。而智能农机的作业需要一个稳定的电路，王亮等[19]所设计的电源系统可满足控制系统、电机控制电路、传感器和北斗GPS 导航系统等对电源的需求，在智能小区精密播种机上应用效果良好，整体电源系统能很好地为各模块稳定地提供所需的电能。电压特性优良，在错综复杂的条件下，抗干扰能力也很强。

时代高速发展的背景下，人们对高效、绿色环保、可持续性等发展理念高度重视，而智能农机的发展顺应时代的要求。栾庆华[20]在大数据背景下，介绍了智能农机的特点，指出智能农机加快了现代农业的步伐。董胜等[21]在多学科下对农机控制平台进行了研究，论证了多学科下的协作是平台发展的方向。杨红梅[22]认为智能化、机械化是农业现代化必走的道路，也是现代化农业发展的基础和前提。陈福云[23]通过对农机发展历程的总结，表明智能农机对全世界的农业现代化意义非凡，未来会存在更多的智能产品，提高农业机械化水平。

2.2 农机装备研究

我国在2025 年拟突破的领域之一是智能农机装备，我国对农业现代化的重视，使农机产业有了较大的发展。但与发达国家相比，我国在农机装备上相差很大，伴随着农村人口的城市化、城镇化转移及土地经营方式的不同，农机市场已达到低级饱和状态[10]。任志超[25]认为提高智能农机装备技术水平，改善农业现代化发展的装备“供给侧”，对于加快我国现代农业发展，促进由农机制造大国到制造强国的跨越意义重大。

林波等[26]通过总结机械化种植大豆的研究，提出未来的发展建议，以加快大豆的现代化进程。凌杰[27]提出，随着农业科技的发展和国家对农业现代化的重视，当前我国的农业机械化得到了很大程度的发展。机械化的大量应用在很大程度上代替了人工劳动，这不仅减轻了农民劳动负担，而且推动了农业生产数量和质量的提升。关亚欣[28]认为我国现在农业机械面临的问题是技术人员短缺，机械成本过高和设备的推广范围有限。唐荣灿[29]对农机装备进行了研究，表明该行业值得投资。马雨秋等[30]通过对智能机械的研究，提倡要大力推广智能农机技术。徐翠[31]基于智能装备，提出了发展智慧农业的可行性建议。与国外发达国家相比，我国的农业机械化仍处在一个较低水平，智能农机的出现必然带动我国农业经济的飞速发展。

2.3 其他智能农机研究

未来种田靠“数据”，智能农机的发展需要更有效地通过数据服务来利用农业资源。使用“互联网+农机作业”等现代信息技术，搭建智慧农业的云平台。王艳红[32]表明智能农机是未来发展的趋势，大数据农业的发展是现代农业发展的必由之路。温靖等[33]得出了智能农机对现代农业的重要性。除了上述研究的智能农机外，还有许多智能农机的应用，其中比较多的是关于人工智能、无人机和农业机器人，人工智能需要智能化的管理系统。李道亮等[34]对农业物联网技术进行了分析，表明物联网技术是未来研究的热点。王洋[35]融合了云计算和物联网研究农机体系，提出应利用云计算对信息进行共享，以实现智能调度。陈凌男等[36]调查了智能农机传感器和机器人专利，发现我国在该领域内的专利较多。刘运通等[37]对中小企业的物联网平台进行了设计，提出要实施远程监控和管理。孙铁波[38]认为无人机可以实现高效地生产、防虫。廖晨阳等[39]通过试验证明无人机喷洒农药的准确率较高。董诗绘[40]运用遗传算法，对农业机器人的路径仿真模拟分析，提高搜索效率。李伟等[41]提出农业机器人是未来振兴乡村的技术支撑。张睛丹等[42]在各地考查调研得出，农业机器人是帮助农民减轻负担的好助手。郭建军等[43]运用无人控制技术，融合人工智能等技术修剪花圃，使工作更加便利。刘晨[44]认为人工智能会促进农业的飞速发展。数字化战略下，阿里、京东都拓展到农业方面，大数据分析、机器人、智能技术为三大应用方向。相信未来，智能农机的应用将无比广阔。

3 存在问题

目前，国内学者对智能农机已经进行了一些研究，尤其是关于智能农机的应用、发展战略以及规划等方面，这引起了农业科学、农业机械等领域学者的广泛关注，然而这些研究仍存在许多不足。

3.1 智能农机范围广，界限不明确

因为我国当前对智能农机的研究并不多，导致智能农机方面的研究大多偏理论，所以并没有哪个机构或哪些专家给出智能农机的明确范围，对智能农机的定义并不是十分了解，且大多数学者都是沿用前人的看法和说辞而未作深入的研究，所以形成了智能农机范围、界限不明确的问题，导致目前对此方面研究问题的增多。

3.2 实证研究不足

目前，关于智能农机的研究多停留在理论上，只是按照理想情况进行，却很少依照实证研究数据去处理。而且，实证研究得到的数据以及结论的处理水平有限，误差较大，研究方法也有待考究。同时，智能农机尚未普及，研究的方向和场景过于狭窄，对有些农业类型的研究比较少，缺乏实用性和指导意义，应在这个方向上进行充分严谨的实证研究。

3.3 智能农机研究与科技发展不对应

随着我国科技的不断发展，农业劳务方式发生翻天覆地的改变，特别是人工智能、机器人的兴起，大大减少了农务的工作量。随着农业从手动耕种模式到全自动化、全机械化的演变，智能农机的使用群体也由年轻群体向低龄和高龄群体不断扩张，但5G 及卫星在农业机械中应用的案列较少且大数据背景下的智能农机数据处理并应用在农田耕种中的实例也暂为空白，由此可见智能农机的研究进度明显落后于科技发展。因此，前沿科技在农业中的应用研究需及时跟上。

4 智能农机发展建议

4.1 分清智能农机的界限

随着时代的进步，更多农业发展领域需要智能农机的推广和应用，分清智能农机的范围和界限使今后的智能农业发展目标更明确，而不再是无用的形式主义。建议科研人员查阅大量机械、农机、智能化定义的文献，为以后交叉学科更好地发展奠定基础。

4.2 加强实证研究

目前智能农机的内容研究完成了从书面到农田、从手工到机械的转变。但是，我国的智能农机起步较晚，多数学者仅停留在浅层次，研究的深度还远远不够。建议学者实地走访农田、农业研究所，了解智能农机在不同土壤、地貌、气候等因素影响下速度、耕深、机器灵活程度的变化。在大数据、文化强国背景下，研究者应注意寻找智能农机、古籍、农田之间的关联性和差异性，加强差异化的实证研究，使其具有更强的实用性和指导意义。

4.3 关注科技的发展及新型智能农机的研究

随着科技的发展，新农业形式不断产生，新型智能农机更要在研究上紧随科技发展步伐，科研人员应该学习科技发展的新思想，参考人工智能、全自动、全机械化技术，将农业科技的发展与新型智能农机的研究相结合，打造走在科技前沿的新型农业产物，使农务效率更高、时间更短。未来，技术和社会的发展速度将会大大提升，学者们可以关注技术的发展与新时代农业智能产物，从其获取灵感，研发更加智能的机械投入农业生产，为未来便捷、智能化发展提供智慧。