智慧農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)的應(yīng)用

摘要：智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展的一個(gè)高級階段，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中將智能化的技術(shù)裝備、現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有效結(jié)合，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)節(jié)約人力成本，提高資源的利用效率，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。中國是農(nóng)業(yè)大國，人口大國，農(nóng)業(yè)始終是中國的第一產(chǎn)業(yè)，國家高度重視解決三農(nóng)問題。新時(shí)期隨著社會大眾物質(zhì)生活水平的顯著提升，對高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量不斷增加，要想實(shí)現(xiàn)自身的良好發(fā)展，就需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，由傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)向著現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。智慧農(nóng)業(yè)背景之下，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展是一個(gè)重要支撐，通過實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械操作的智能化，能夠提升機(jī)械設(shè)備的自主操作能力，充分發(fā)揮高性能機(jī)械設(shè)備應(yīng)有的生產(chǎn)能力，從而為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該文主要結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在對常見的農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)進(jìn)行探討的基礎(chǔ)上，以玉米生產(chǎn)為例分析了智慧化農(nóng)業(yè)視域下農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)的具體應(yīng)用，以期對廣大同行有所幫助。關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)；應(yīng)用近年來，以智能農(nóng)機(jī)、智慧農(nóng)藝為主要內(nèi)容的現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系正在形成，其通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝等深度融合，借助設(shè)施的信息化數(shù)字化升級改造，實(shí)現(xiàn)稻麥生產(chǎn)全程無人化。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化操作關(guān)鍵技術(shù)是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動下智能農(nóng)機(jī)和智慧農(nóng)藝深度融合、農(nóng)戶農(nóng)機(jī)農(nóng)場整體聯(lián)動的生產(chǎn)全程無人化技術(shù)，主要包括大數(shù)據(jù)采集、分析與應(yīng)用，人工智能農(nóng)機(jī)，數(shù)字化種植體系，標(biāo)準(zhǔn)化、宜機(jī)化、信息化農(nóng)場和智慧農(nóng)場管理控制系統(tǒng)。

1農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)概述

1.1

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)農(nóng)機(jī)智能化操控技術(shù)在提升農(nóng)機(jī)自動化、智能化水平的同時(shí)，有效解決農(nóng)機(jī)駕駛操作人員短缺、勞動強(qiáng)度大的問題，還可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效作業(yè)要求。智能化操控需要應(yīng)用衛(wèi)星定位、地理信息、遙感、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)支撐，需要建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫、采集信息、建模分析，然后作出決策。目前，山東省農(nóng)機(jī)智能化操控技術(shù)主要應(yīng)用在小麥、玉米耕種收機(jī)械、拖拉機(jī)、植保無人機(jī)等耕、種、管、收各個(gè)環(huán)節(jié)，其中：植保無人機(jī)在全省已推廣開來，飛防領(lǐng)域已從玉米小麥擴(kuò)展到蔬菜、林果等多個(gè)產(chǎn)業(yè)；無人駕駛（含直線輔助駕駛）、無人駕駛拖拉機(jī)已處于應(yīng)用推廣階段。1.2

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)的特點(diǎn)集成應(yīng)用衛(wèi)星定位、作業(yè)導(dǎo)航、自動化控制等技術(shù)。利用中國自主研發(fā)的智能顯示控制終端接收衛(wèi)星信號和差分信號，通過載波相位差分（RTK）技術(shù)，為運(yùn)行和作業(yè)提供基本位置信息，達(dá)到厘米級的定位精度，結(jié)合自適的人工智能算法，無需每次都進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，支持轉(zhuǎn)彎后自動校準(zhǔn)功能。高精度姿態(tài)傳感器能靈敏測量、檢測機(jī)具姿態(tài)，與控制器規(guī)劃的路徑對比，借此確定機(jī)具偏差，通過角度傳感器，獲得期望行進(jìn)方向，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到機(jī)載顯示控制終端（控制器），其搭載的自動駕駛軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可自動調(diào)整行駛方向，使之按照規(guī)劃的軌跡和速度行駛。2農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)2.1

人工智能農(nóng)機(jī)人工智能農(nóng)機(jī)主要由人工智能控制器、傳感器、整車控制器、電液自動化組件和主機(jī)組成，其功能主要包括無人駕駛、智能操控、精準(zhǔn)作業(yè)、數(shù)據(jù)采集。技術(shù)特點(diǎn)是自識別、自適應(yīng)、自調(diào)整。即：自動識別作物特征（倒伏），自動調(diào)整割臺、撥禾輪以及車速以適應(yīng)倒伏；自動識別收獲質(zhì)量（含雜、破碎、損失），自動優(yōu)化并調(diào)整農(nóng)機(jī)參數(shù)以獲得最佳收割狀態(tài)。對于無人農(nóng)場而言，不僅要求農(nóng)機(jī)的單機(jī)智能化程度較高，而且要求農(nóng)機(jī)具備群體智能，以實(shí)施智慧農(nóng)場耕、種、管、收的同環(huán)節(jié)、跨環(huán)節(jié)智能作業(yè)活動。群體智能包括：感知、決策、控制、協(xié)同和集成等。2.2

農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、分析與應(yīng)用耕：農(nóng)田墑情、耕/耙/翻地質(zhì)量；種：種植密度、間距、成行率；長：作物倒伏、高度、密度、飽滿度；管：病蟲害、天候氣象；收：損失/含雜、農(nóng)機(jī)狀態(tài)；烘：爆腰率、烘干曲線。可通過在人工智能農(nóng)機(jī)、無人機(jī)以及田間安裝部署各種傳感器實(shí)施數(shù)據(jù)采集，其基本過程是：傳感器獲取原始數(shù)據(jù)后，傳輸?shù)饺斯ぶ悄芸刂破骱臀锫?lián)網(wǎng)終端，由其處理為圖像、表格、曲線等數(shù)據(jù)，再通過4G、5G、物聯(lián)網(wǎng)傳輸至大數(shù)據(jù)云平臺永久存儲。農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是一種極其重要的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，例如可通過大數(shù)據(jù)分析構(gòu)建智能農(nóng)機(jī)感知、決策模型以及數(shù)字化種植模型，從而應(yīng)用到智能農(nóng)機(jī)和智慧農(nóng)藝。2.3

數(shù)字化種植體系將主要玉米小麥種植過程分成播種、田間管理等13個(gè)階段和49個(gè)決策點(diǎn)，通過10大算法，23類模型，對玉米、小麥全生長季進(jìn)行管控，在每個(gè)環(huán)節(jié)有實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)支撐，支持種植者在最佳時(shí)間做出最佳決策。通過數(shù)據(jù)化、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化種植，應(yīng)對農(nóng)村勞動力短缺、農(nóng)業(yè)從業(yè)者年齡大等問題。2.4

精準(zhǔn)化、宜機(jī)化、信息化農(nóng)場一是對目標(biāo)農(nóng)田進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)、宜機(jī)化改造，做到田塊平整，確保土壤翻耕整理之后，土壤疏松，多孔地面整齊，達(dá)到播種狀態(tài)，確保播種出全面培育健壯幼苗，為作物高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。二是配置物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。購置氣象站、蟲情燈等物聯(lián)網(wǎng)測控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)、無人機(jī)、衛(wèi)星遙感等與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)字化設(shè)施設(shè)備，對農(nóng)場的溫度、濕度、降雨量、太陽輻射、水位、土壤水勢等農(nóng)田小環(huán)境形成完善的環(huán)境監(jiān)測。

3農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)在玉米種植中的應(yīng)用3.1

玉米無人免耕精量播種技術(shù)玉米無人免耕精量播種系統(tǒng)極大地解放了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的勞動力資源，降低了機(jī)手操縱水平對播種質(zhì)量的影響。該裝備主要有配套導(dǎo)航系統(tǒng)的拖拉機(jī)、播種機(jī)和云平臺控制系統(tǒng)組成。自動導(dǎo)航播種技術(shù)，使播種機(jī)具有自動行走和定位功能，工作過程中通過傳感器監(jiān)測播種速度、位置、方向，根據(jù)作業(yè)計(jì)劃規(guī)劃播種路徑實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)航。需要選用適合山東省平原地區(qū)的玉米免耕播種機(jī)，實(shí)現(xiàn)單粒精播。若有條件，可以選用帶自動播種控制系統(tǒng)的免耕播種機(jī)，可以達(dá)到播種自動控制，播種精確，株距均勻，玉米直線度好，節(jié)省了物質(zhì)資源，增加玉米作物冠層透光、通風(fēng)，改善玉米冠層小氣候，為植物的生長發(fā)育創(chuàng)造了良好條件，也為后期的田間管理和機(jī)械化收獲提供高效作業(yè)保障。3.2

玉米無人植保綠色防控技術(shù)針對玉米病蟲害多發(fā)生在植株中下部的情況，玉米前期病蟲害防治采用無人機(jī)進(jìn)行飛防，中后期玉米病蟲害防治建議采用植保無人機(jī)開展玉米病蟲害綠色防控。在植保無人機(jī)上搭載熱霧機(jī)，能夠保障噴霧的效率，更加穩(wěn)定解決植保無人機(jī)在玉米后期病蟲害防治過程中藥物穿透性相對較差、防治效果較低的現(xiàn)象，同時(shí)還能夠達(dá)到減少藥物使用的效果，真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)用藥。3.3

玉米無人田管技術(shù)為解決傳統(tǒng)灌溉和施肥方式成本高、水肥利用率低等難題，玉米田間施肥和灌溉建議采用大田管網(wǎng)智能水肥一體化管理系統(tǒng)，可根據(jù)土壤、氣象傳感器等信息，實(shí)現(xiàn)水肥精準(zhǔn)調(diào)配和自動灌溉，農(nóng)戶可結(jié)合控制平臺軟件和手機(jī)端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)工，提高經(jīng)濟(jì)效益。3.4

玉米無人收獲技術(shù)無人玉米收獲裝備系統(tǒng)主要由帶導(dǎo)航功能的玉米收獲機(jī)組成。玉米收獲機(jī)可以采用玉米果穗或者籽粒兩種方式的收獲機(jī)械，帶導(dǎo)航系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)田間對行收獲作業(yè)，減少收獲損失。4結(jié)語綜上所述，將信息技術(shù)智能化技術(shù)引入到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，能夠推動農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化、集成化以及智能化發(fā)展。而政策支持、經(jīng)濟(jì)水平的顯著提升、農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新