农机现代化进程中的关键支撑技术

孙烈娟

(绥化市北林区农机总站，黑龙江 绥化 152000)

0 引言

伴随着农业生产中机械工具替代人工作业，大规模种植取代小规模个体种植，我国农业现代化进程进入稳步发展阶段，农业机具也从机械化向智能化的方向发展，与此同时，应重点考虑如何提升农业机械现代化水平和农机现代化发展的基本方向和基础的技术支撑条件，使得农机朝着智慧、科学的方向发展。

1 农机现代化的基本概念及内涵

1.1 基本概念

农业现代化战略是在2008年党的十七届三中全会中提出的[1]，经过十多年的发展，我国农业在绿色生产、机械化作业中取得重大成果，精准农业、观光农业等新型农业形式的发展，在给农户带来额外的经济收入，提升农户经济收入水平之外，还给农业的转型升级带来了新的发展方向。

农机现代化是指农机在设计和使用过程中，将智能决策、无人驾驶、卫星定位和模式识别等现代科技与传统农业机械进行深度融合，充分考量现有的农业生产模式和农户的生产方式，生产出满足农户需求的新型农业机械[2]。

1.2 内涵

1.2.1决策智能化

智能化决策支持是现代化机械设备必备的基本功能之一，农业机械作为机械产品的一种，其发展方向与传统制造装备的基本发展保持一致，农机现代化的决策智能化主要体现在农机的保养维护、农机作业的基本操作和农机的基本状态监控。例如，结合传感器、物联网等技术，农机在使用到规定时间后，能主动通知用户进行维护保养；在进行复杂的农业生产活动时，机械设备具备理解人的基本想法的功能，保证人机交互的基本便捷性。基本状态监控对于延长设备的使用寿命和保证各项工作活动的质量具有重要意义，通过对农机在运行过程中的各项转速、振动等信号的收集，具备主动分析设备运行状态的能力，进而为用户提供相应的决策支持。

1.2.2功能集成化

农业劳动具备多样性，不同的农作物需要不同的生长条件，现代化农机应能满足不同作物的耕作需求，因此，功能集成是现代化农机的必备属性。农机设备的功能集成化是在多学科领域的知识基础上构建的，将数学、物理、电气、液压和机械等学科领域的知识进行融合，再根据不同地区之间作物的生产差异，由农机的设计部门进行产品设计，从而满足不同地区之间对于农机产品不同功能的需求。

1.2.3操作人性化

操作人性化主要包括两方面，其一为农机操作者的工作环境人性化，农机的工作环境相对恶劣，尤其是北方地区，天气干旱，在进行作业时通常伴随有大量的尘土和植物碎屑，对于操作者和环境造成严重的干扰，现代化农机也应满足基本的绿色生产需求。其二是农机的使用过程要人性化，由于设备的集成性高，通常伴随着有大量的控制按钮和复杂的控制台，因此，在农机产品设计时，应充分考虑农户的接受水平，提高农户操作的便捷性。

2 农机现代化进程中的科技支撑

2.1 GPS卫星定位系统

GPS卫星定位系统是现代化农机必备的基本功能系统，根据土地面积，选择合适的行进路线，减少农业劳作过程中的路径浪费，如雷沃阿波斯P7000拖拉机系列，通过搭载卫星定位系统，能有效识别土地路况，根据不同的路况选择不同的马力[3]。同时，搭载了卫星定位系统的农机，还有助于农业朝着精准化方向转型升级，对于提升作业精度、减少生产资源浪费具有重要意义。

2.2 自动驾驶技术

自动驾驶技术是在卫星定位技术的基础上加上对外部环境的感知得到的，自动驾驶技术在我国民用汽车方面已有较大的突破和应用，农机现代化过程同样也需要自动驾驶技术，当进行大规模种植时，可以选择自动驾驶模式，减少人员的劳动强度。如我国新疆地区正在采用的全自动棉花采摘机，通过卫星定位系统，规定好行走路线，农机可以通过自我调节速度保证喂入量，极大提高了农业收割的生产率。

2.3 模式识别技术

模式识别技术在我国的经济作物种植中已经得到广泛应用。模式识别是对目标进行信息采集，分析其特征，与标准库中的特征进行比较，判断作物的成熟程度，搭载了模式识别技术的农机，能实现作物的高效识别、采摘、分类和存储。如草莓采摘机、蓝莓采摘机、西红柿采摘机等。

2.4 传感器技术

数据是实现智能化的基础，农机也必然朝着智能化的方向发展，数据的调取和传输均需要传感器技术，如通过土壤湿度传感器获取土壤墒情，进而决定是否开启灌溉机械，通过温度传感器采集大气温度和温室内的温度，从而决定温室通风口的开度。此外还有设备端带有的传感器，设备端的传感器主要是收集设备工作过程中的状态数据，如振动传感器、加速度传感器等，通过传感器收集到设备自身和工作环境中的数据，运用智能算法，对农业劳动过程中的各项决策提供支持。

2.5 云计算技术

云计算技术是基于互联网技术，将信息技术处理能力进行集合，实现农业信息以可扩展的方式对外部用户提供服务的一种数据计算方式。农业云计算技术能够满足千万级农户数以十万计的数据需求，数据存储具有可靠性和扩展性，农业云计算应用示意图如图1所示。用户可以根据自己的实际需求进行农业信息定制化服务，通过软硬件资源的优化与动态分配，实现农业生产效益最优化和生产效益最大化，对于推动我国农业信息化服务具有重要意义。

图1 农业云计算技术应用示意图

2.6 物联网技术

物联网技术作为智慧农业和精细农业发展的重要组成部分，是新一代信息技术的高度集成与应用，具有功能强大、综合效益好的特点。农业物联网技术可以实现农业生产中“物”与“物”之间的信息通信与交流，是支撑无人系统、无人驾驶和无人作业的重要技术保障，对于促进农业向智能化、精细化和网络化方向发展具有重要意义。

3 农机现代化进程中的管理服务支撑

农机现代化是农业现代化的标志和载体，农机现代化不仅指机械设备的高端与先进，同时还需要有与之配套的农业机械管理与服务，其主要指把控农机的产品生命周期，保证新型农机在萌芽期、成长期、成熟期和衰减期四个时期的产品推广和售后保障。从农机的运营模式和农机的推广维护两方面对农机现代化进程中的管理服务支持做出说明。

3.1 农机运营和使用模式

现代化的农机运用和使用模式，充分考虑农户的经济收入，减少农机的使用成本，颠覆了传统的农机拥有权和使用权两者合一的观念。农机共享和劳动租赁必然是现代化农机服务过程中的重要组成部分，通过建设合理的农机共享机制，减少农户在购置新机时过大的成本投入。同时，对于现代化农机而言，也能保证有专业的维护和管理人员对农机进行有效的保养和管理等工作。劳动租赁也是农机的创新发展模式，小规模农业经济在现代农业体量中仍占据多数，通过将农户及农机进行出租的劳动租赁模式能有效解决生产资源不均衡问题，提高农户的经济收入水平。

3.2 农业经营网络化

大力发展农业电子商务，构建完善的农产品流通渠道，实现农产品、农业生产资料和农业特色旅游网络化经营，提升农产品批发市场和相关龙头企业的网络经营能力，在农业生产中构建以农业电子商务为核心、覆盖农村农业生产和惠及农户的现代农业生产形态，促进农业经济发展方向与方式的转变，形成一系列具有推广意义的农业经营模式。目前，我国主要包括3种农产品电商模式，如表1所示。

表1 我国农产品电商模式及其特点

3.3 农机维护与推广

农机现代化水平受到农技推广和维护的影响，在提升农机科技创新的同时，还必须建设与其相匹配的农机现代化生态，即农机的推广、保养和维护的方法和策略。近年来，经济示范田等标杆农业的建设为推进农业现代化进程起到了推动作用，同样，农机的推广也可以采用经济示范等方法， 将研发的新型农机推广到农业生产活动中去，在实践中检验农机的实用性和可靠性。此外，农机的维护和保养也是限制农机现代化水平的关键因素，由于农机的复杂程度越来越高，其维护和保养方法超出了农户的学习能力，因此，应完善农机的维护和保养机制，提高农机的售后保障水平，减少农户购置新机的后顾之忧，尽量延长新型农机的使用寿命，加大农户对于新机的接受程度。

4 结语

农机的发展引领着农业的发展方向，农机的现代化程度也直接影响着我国农业的现代化水平。结合我国农机的发展现状，从农机现代化发展的基本概念和内涵出发，对提升农机现代化水平的基本科学技术和管理服务两个关键支撑技术做出简要说明，希望能为农业工作者关于农业、农机的发展提供相应的参考和思路。