计算机智能化技术在农业机械中的应用

刘正波

（贵州航天智慧农业有限公司 贵州省贵阳市 550000）

农业是我国的主要产业，农业机械中运用智能化技术是提高农业生产力水平的重要途径。在现代农业机械中运用智能化技术，可以实现更加精细化的耕种，减少劳动力的参与，大幅度提升农业生产效率。

1 农机智能化技术概述

随着科学技术和计算机技术的进步，移动互联网、大数据、人工智能等现代信息科学技术发展迅速，农业生产已经到了一个全新阶段。计算机智能化技术在农业机械中的应用是将农业机械与现代智能技术相结合，使农业机械技术更加现代化，使新的农业机械产品具有信息集成化、智能化等优点，可以最大程度地减少人力的工作量，从而提升工作效率。

计算机智能化技术中最为具有代表性的就是专家系统与机器人，是计算机智能化技术最为直接的体现。通过将其应用安装在农机装备上，可帮助农机装备实现一定的自动化、智能化，形成先进的农业智能化技术。这一技术是将CPU、信息化通信系统安装在农业机械上，在动态环境下，利用电子信息传递、逻辑运算等完成相应动作，实现农业生产自动化、智能化管理，减少人工生产压力，提高劳动生产力[1]。这一先进技术的应用，改变了原本的生产条件，提高生产效率，实现资源最大化，作业标准、规范性也有所提升，为农业健康、可持续发展起到重要的促进作用。

2 计算机智能化技术在农业机械中应用的重要意义

信息技术发展迅猛，工业、农业、第三产业等各行业，都在信息技术的帮助下，逐渐提高生产力，为国民经济增长创造有力条件。农业机械装备的智能化发展，是农业生产力提升的主要因素，也是最为主要的推动力量，在灌溉、耕作、农作物保护、施肥、收获等方面，都能看到农业机械装备的身影，这种改变对农业发展而言有着重要意义。

（1）在计算机智能化技术的加持下，农业机械能实现自动化、自动化控制，对于不同需求，可灵活调整动作顺序，使农业生产更为高效，减少不必要的人工劳动力与各种资源消耗，信息采集收集与分析，则是可以为智能农业机具各项行为、动作提供信息支持，保证了生产的科学性与合理性；

（2）与传统农耕方法不同，智能化设备可代替人工操作，既能够降低人工劳作难度、强度，也可实现高效率生产。通过智能系统传感器与机械器具相互配合完成工作，及时反馈工作状态，并根据周围环境变化进行实时调整，具有安全可靠性，有助于减少因人工操作失误引起的生产质量问题，提高生产效率；

（3）智能化农业机械的应用，可起到实时监测农业生产环境的作用，然后通过网络将这些信息反馈到数据中心，进行统一处理与调度，若是出现故障，也能进行自我诊断并修复，即使无法修复，也能与及时向技术发出警报，及时发现问题并解决，确保农业机械始终能维持良好的工作状态；

（4）农业智能机械能够对未来天气情况进行评价、预测，可作为生产人员制定工作计划的参考，提高生产工作精确性，预防农业灾害发生。

图1：草莓采摘机器人

图2：农业无人驾驶飞行器

3 计算机智能化技术在农业机械中的具体应用

基于上述分析，目前社会生产中的多个领域，已经将计算机技术、互联网技术融入其中，创造了更高的经济收益，对社会科技进步、综合经济实力提升产生重要作用，农业应当吸收计算机智能化技术的优势，加快农业机械改革，提高生产力，为人们饮食提供充足、多样的食品选择，保证食品安全与质量。从当前智能化技术情况来看，其在农业机械中的应用主要体现在以下方面：

3.1 农业机器人

农业机器人综合了通信、信息交换、图像识别、智能分析与自动化控制等多项技术手段，提升可靠性与安全性，更好的为农业生产提供帮助，提高管理实效性。美国已经研究出一台具有天气监视功能、高清高光谱成像功能的农业机器人，理论上，机器人可以对农作物生长过程中茎秆高度、茎秆直径、叶片大小及生长情况进行测量，实时检测土壤温度、含水量与空气湿度，掌握各种农田环境信息，然后将这些数据统一上传到中控计算机，在其他程序的帮助下建立三维图形，使技术人员能够更加直观的了解农业实际生产情况，对农作物产量、质量加以预测。日本国家农业与食品研究也发明了采摘草莓机器人（如图1），机器人装有一组摄像头，精确捕捉草莓的位置，可根据草莓的红色程度判断草莓是否成熟，然后进行采摘作业。虽然，这一机器人智能用作草莓采摘，但通过修改程序，也可以使机器人对番茄、葡萄等其他作物进行采摘。在实际应用中，机器人摘草莓的速度为9s，若是大规模使用，能够节省农民40%的采摘时间，极大程度上降低了农业生产成本。我国可以借鉴国外先进国家的成功研发案例，根据我国农作物种植情况、需求情况，找准研究方向与研究点，加快农业机器人开发与研究。

3.2 视觉技术

计算机视觉技术，会模拟人类视觉，主要是借助摄像机、计算机等设备，来识别农业目标，然后对这一目标进行跟踪、测量，找到周围可能影响目标的障碍物体，然后在微机技术的支持、处理规划下，始终保持机械设备处于最有的行进路线[2]。与其他现代化技术手段相比，计算机视觉技术有着较多优势，同时也新增了很多功能，比如对周围环境信息进行采集收集、识别农作物生长位置并预测生长趋势、规划农业机械运行行进路线等，都是在视觉技术帮助下得以实现的，为农业生产持续优化创造了有力条件。此外，视觉技术的应用还可以体现在诸多方面：

（1）农产品生长情况检查，任何农作物都具有一定的生长周期，当阳光日照充足、水源养分充沛，生长过程就会达到预期指标与标准，若是这些条件不好，就无法达到指定标准，利用视觉技术能够帮助技术人员及时掌握农作物的生长情况，然后调整农作物养护与管理方案，以提高农作物产量与质量，减少损失；

（2）农产品病虫害调查，人工检查往往无法保证全面性、及时性，且还会受到环境因素影响无法较好判断，视觉技术就能够较好完成，只需要利用摄像头就可以掌握病虫害情况，以便于及时处理，同时也能有效观察病虫害防控效果，与人工劳作相比效果更好[3]；

（3）观察农田墒情，墒情是指作物耕层土壤中含水量多寡的情况，也就是土壤湿度，土壤湿度主要是会受到大气、土质、植被因素的影响，利用视觉技术，工作人员就能对墒情进行动态观察，便于及时调整灌溉方案、策略，保证农作物生长始终具有充沛水源。

3.3 新能源技术

现下柴油是农业机械运作使用的主要能源，具有功率达、稳定性强的特性，能够较好满足农业生产。但柴油属于不可再生资源，且应用过程中会对环境造成一定影响，不利于实现绿色生产。新能源则是灵活运用了太阳能、风能等一些存在于自然界的资源，在不产生负面产物的情况下，提高自然资源的有效利用率。其中，太阳能的应用较为普遍，是农业机械的新动力源，在病虫害防治、农业种植与灌溉栽培等活动中，都有着一定程度运用。

（1）可应用于光电温室大棚建造、养殖场电热能源供给，利用太阳能基本上可以实现自己自足供电，而太阳能可为诱虫灯提供能源，大量害虫被诱杀，农药使用量随之减少，达到节能目的，农药应用减少，对环境的影响也在降低，有着环保作用[4]。

（2）太阳能光电水泵，可用于农田灌溉，且强度、范围、作业频率等也能得到较好控制，减少人工成本，灌溉有效性也会显著提升。

3.4 自动化控制技术

在发达国家，农业机械自动化控制已经十分普遍，且在发展过程中呈现智能化特点，随着移动网络覆盖面积越来越广泛，自动化控制技术网络化发展也成为必然趋势。农机设备控制室内，会增加安装监视系统与控制系统，可操作这一设备，对农作物生长过程进行观察，可应用于各个生长阶段，实现实时动态监控。在传感器的支持下，农业机械可对农作物的生长条件，如光照强度、土壤水肥比、农田温度等进行有效监测，获取详细数据参数以后，这些信息将会被上传至中央控制台，在被分析、处理以后调整方式方法，再由中央控制台将这一方法转化为电信号，传达到相应的农业机械设备，然后根据调整好的方案执行动作，并收集新一轮资料，循环往复，保证农业生产动态灵活，提高作物产量[5]。

3.5 GPS导航技术

利用GPS导航模块，机械能够与互联网之间构建紧密联系，在农业机械作业是，可在区域范围内较好收集农作物具体质量、产量等信息，保证数据精确性，为下一阶段的农业生产计划制定提供精准参考，以不断优化生产方案与生产技术，提供了较为全面的数据支撑。与此同时，在智能化技术的支持下，GPS卫星导航被应用于无人驾驶农机、飞行器（图2）中，这些设备可根据技术人员提前设置好的飞行路线，精准完成农药喷洒、施肥等作业，可有效节约人力、物力[6]。利用这种方式进行农药喷洒，农药的消耗量、作业率，都明显优于人工喷洒，农药消耗量减少50%～80%，既能够减少农业生产的成本支出，同时也可避免农作物上有过多的农药残留，提高弄作物品质。另外，无人机喷洒药液，药水的穿透性会明显增强，有助于提高病虫防治效果，具有重要的应用价值。

4 结束语

综上所述，计算机智能化技术应用的主要目的，就是减少农业生产过程中所受到的阻力，提高生产力的同时提高生产效率，以获得更高的经济收入，对于国民经济水平提升有着重要的促进作用。目前，农业机械中计算机智能化技术的应用主要有农业机器人、视觉技术、新能源技术、自动化控制技术与GPS导航技术。然而与发达国家相比，我国在智能化实现上仍然存在不足，且有着明显差异，相信在今后我国现代农业机械在性能、质量、可靠性、性价比等方面都会有所提升，另辟蹊径将各种能源应用其中，减少农业机械生产对环境造成的影响，兼具生态与经济双重价值。