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　　依托這些智能農(nóng)機，你的”無人農(nóng)場”將美夢成真

智能化（有時亦稱變量）作業(yè)機械主要包括拖拉機、播種機、施肥機、整地機械、田間管理機等作業(yè)機具，其智能化應(yīng)用如激光平地、變量施肥與噴藥，以及機具作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)控、故障報警等。

1、智能化拖拉機

國外農(nóng)機多年的發(fā)展經(jīng)驗表明，采用智能化、自動化的作業(yè)方式是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是發(fā)展高效節(jié)本農(nóng)業(yè)的有效途徑。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家在采用了高度自動化的作業(yè)機械后不僅提高了工作效率，降低了作業(yè)成本，而且還提高了其農(nóng)產(chǎn)品在國際市場上的數(shù)量和價格優(yōu)勢。拖拉機等自走式動力機械在行走、操控、人機工程等方面實現(xiàn)了智能化。

利用GPS自動導(dǎo)航、圖像識別技術(shù)、計算機總線通迅技術(shù)等，大大提高機器的操控性能；通過優(yōu)化設(shè)計駕駛室、駕駛座、方向動力控制、空調(diào)裝置等減輕機手的勞動強度，提高操作的舒適性，實現(xiàn)農(nóng)機系統(tǒng)內(nèi)按鈕操作。

加大控制系統(tǒng)的科技含量，使機手通過儀表裝置就可以隨時了解農(nóng)機的生產(chǎn)、安全等技術(shù)指標和使用狀態(tài)，從而使農(nóng)機產(chǎn)品發(fā)揮出最大效能。

綜合應(yīng)用信息技術(shù)、先進加工工藝，在拖拉機產(chǎn)品上，應(yīng)用計算機及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)（RS），高精度的機、電、液（氣）一體化等與拖拉機產(chǎn)品的有機結(jié)合，提高作業(yè)效率，降低消耗。

駕駛室內(nèi)的計算機，具有統(tǒng)一設(shè)計的標準接口，與不同的農(nóng)機具配套使用；智能化的動力機安裝信息顯示終端，操作者可任意選擇菜單中顯示的機組不同終端信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息；通過顯示的數(shù)據(jù)、圖形、語音等多謀體信息，實現(xiàn)多種方式，使作業(yè)更輕松、高效、高質(zhì)量。美國已應(yīng)用的激光導(dǎo)航拖拉機，能夠精確測定拖拉機所在的位置及行走方向，誤差不超過25cm。

國內(nèi)的一拖、福田等農(nóng)機巨頭，研發(fā)智能化拖拉機表現(xiàn)不凡。如東方紅X-804拖拉機安裝載波相位差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)，使該拖拉機的自動化、智能化水平大大提高，實現(xiàn)了無人駕駛作業(yè)。

目前國產(chǎn)的多款智能化大功率拖拉機，有的已完成田間作業(yè)考核，有的已具備實際應(yīng)用性能。國產(chǎn)自動導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)品在新疆、黑龍江、內(nèi)蒙古、上海等地應(yīng)用，通過了成果鑒定，與福田雷沃國際重工股份有限公司合作已開始批量生產(chǎn)。自動導(dǎo)航產(chǎn)品突破了農(nóng)機自動導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了國產(chǎn)化農(nóng)機自動導(dǎo)航產(chǎn)品并應(yīng)用轉(zhuǎn)化；研制了基于電機和電液控制的自動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，開發(fā)了國產(chǎn)化農(nóng)機自動導(dǎo)航產(chǎn)品，田間作業(yè)導(dǎo)航和直線跟蹤精度控制在5cm以內(nèi)，性能指標達到了國際先進水平；農(nóng)機自動導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)，打破了國外同類產(chǎn)品的壟斷，并比其價格降低了1/3。

2、智能化收獲機械

聯(lián)合收割機裝備有各種傳感器和GPS定位系統(tǒng)，既可收獲各種糧食作物，又可實時測出作物的含水量、小區(qū)產(chǎn)量等技術(shù)參數(shù)，形成作物產(chǎn)量圖，為處方農(nóng)作提供技術(shù)支撐。如美國衛(wèi)西?弗格森公司在聯(lián)合收割機上安裝了一種產(chǎn)量計量器，能在收割作物的同時，準確收集有關(guān)產(chǎn)量的信息，并繪成小區(qū)的產(chǎn)量分布圖，農(nóng)場主可利用產(chǎn)量分布圖確定下一季的種植計劃及種子、化肥和農(nóng)藥在不同小區(qū)的使用量；日本研制的自動控制半喂入聯(lián)合收割機，其作業(yè)速度自動控制裝置可利用發(fā)動機的轉(zhuǎn)速檢測行進速度、收割狀態(tài)，通過變速機構(gòu)，實現(xiàn)作業(yè)速度的自動控制，當喂入量過大時，作業(yè)速度會自動變慢。

智能化糧食收獲機械是當今國內(nèi)智能化農(nóng)機裝備研究的重點和熱點，目前已研制開發(fā)出實用化的大型智能化糧食收割機。如國機集團所屬的中國農(nóng)機院研制出智能型10kg/s通用性多功能谷物聯(lián)合收割機，創(chuàng)造了中國收割機最大喂入量記錄，并憑借自動化、智能化控制等先進技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷和市場壟斷，可用于水稻、小麥、大豆等糧食作物收獲；濰柴雷沃創(chuàng)新研發(fā)的基于GPS定位系統(tǒng)的精準農(nóng)業(yè)遠程信息化服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)κ崭顧C故障進行遠程實時診斷，并能指導(dǎo)維修作業(yè)。

3、智能化噴藥機械

智能化噴藥機械能提高農(nóng)藥利用率，減少對土壤、水體、農(nóng)作物的污染，保護生態(tài)環(huán)境。如作為智能農(nóng)機領(lǐng)域中的引領(lǐng)者，美國約翰迪爾公司生產(chǎn)的自走式精確噴霧機具有靈活高效、 作業(yè)精準等諸多優(yōu)勢；德國推出的一種莠草識別噴霧器，在田間作業(yè)時能借助專門的電子傳感器來區(qū)分莊稼和雜草，只有當發(fā)現(xiàn)莠草時才噴出除莠劑，除莠劑使用量只有常規(guī)機械的10%甚至更低，減少了對環(huán)境的污染；俄羅斯研制的果園對靶噴霧機采用超聲波測定樹冠位置，實現(xiàn)對果樹樹冠的噴霧，大幅度減少或基本消除了農(nóng)藥噴到非靶標植物上的可能性，節(jié)省農(nóng)藥達50%，生產(chǎn)效率提高20%。

國內(nèi)對自動對靶噴霧等變量噴藥技術(shù)進行了較深入的研究，結(jié)合生產(chǎn)實際開發(fā)了相應(yīng)的機具。如將紅外探測技術(shù)、自動控制技術(shù)應(yīng)用于噴霧機上，研制出果園自動對靶噴霧機，較好地解決了現(xiàn)行果園病蟲害防治存在的農(nóng)藥利用率低、污染環(huán)境等問題。2012年作為智能農(nóng)機領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)者，約翰迪爾4630自走式噴霧機在中國實現(xiàn)本土化生產(chǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)玉米、棉花、高粱和甘蔗等高稈作物的大面積、高效率和精準植保作業(yè)。

4、智能化施肥機械

施肥機可以在施肥過程中，根據(jù)作物種類、土壤肥力、墑情等參數(shù)控制施肥量，提高肥料利用率。如美國Ag—Chem儀器裝配公司生產(chǎn)的施肥系統(tǒng)可進行干式或液態(tài)肥料的撒施，該系統(tǒng)通過電子地圖內(nèi)疊存的數(shù)據(jù)庫處方，可同時分別對磷肥、鉀肥和石灰的施用量進行調(diào)整；日本久保田株式會社推出的農(nóng)業(yè)服務(wù)支援系統(tǒng)“久保田智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)（KSAS）”，該系統(tǒng)的正式套餐中，聯(lián)合收割機搭載了與KSAS對應(yīng)的傳感器，插秧機附帶電動調(diào)節(jié)施肥量的功能，對應(yīng)農(nóng)機連動制作產(chǎn)量分析及施肥計劃。

國內(nèi)山東省農(nóng)機科研院、福田雷沃國際重工股份有限公司等單位研制出“2BYFZ￣4型智能玉米精密播種施肥機”，該機采用自主研發(fā)的種、肥專用傳感器分別設(shè)計了種子檢測與自動補種系統(tǒng)、化肥檢測與自動疏通系統(tǒng)，以及基于CAN總線的專用控制器與觸控軟件系統(tǒng)等3個主要系統(tǒng)，其中前者能完成已播數(shù)、重播數(shù)、漏播數(shù)的計量和缺種、堵塞故障報警及自動補種，而后者能實現(xiàn)株距與施肥量的電動無級調(diào)節(jié)。

5、智能化灌溉機械

灌溉機械的智能化不僅可大量節(jié)約用水，而且還能省工、省時。如美國瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司和ARS公司開發(fā)的智能紅外濕度計，被安裝在農(nóng)田灌溉系統(tǒng)后，可每6s讀取一次植物葉面濕度，當植物需水時，灌溉系統(tǒng)會及時通過計算機發(fā)出灌溉指令向農(nóng)田中灌水；美國、以色列等國在大型平移式噴灌機械上加裝GPS定位系統(tǒng)，結(jié)合存放在地理信息系統(tǒng)中的信息和數(shù)據(jù)，通過處方實現(xiàn)農(nóng)作物的人工變量灌溉。此外，目前發(fā)達國家已實現(xiàn)噴水和施肥、噴藥同步進行的一體化作業(yè)。

國內(nèi)將計算機與分布于農(nóng)田內(nèi)的各種傳感器，如土壤水吸力、管道壓力、流量、空氣溫度、空氣濕度、雨量、太陽輻射、氣壓等傳感器進行相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化，同時對采集到的各種數(shù)據(jù)信息進行計算、分析，其結(jié)果不僅可作為確定精確的灌溉時間和最佳灌溉水量的依據(jù)，而且還可根據(jù)決策結(jié)果對灌溉設(shè)備進行自動控制與監(jiān)測。

6、智能化播種機械

智能化播種機械能根據(jù)播種期田塊的土壤墑情、生產(chǎn)能力等條件的變化，精確調(diào)控播種機械的播種量、開溝深度、施肥量等作業(yè)參數(shù)。如美國依阿華州生產(chǎn)的“ACCU￣PLANT”的播種機控制系統(tǒng)可附加在各類播種機上，通過該系統(tǒng)調(diào)控播種機上的播種量計量裝置，實現(xiàn)不同地塊的播種量調(diào)整。另外，部分條播機還加裝了同時撒施肥料、殺蟲劑和除草劑的撒施裝置，將這些裝置的驅(qū)動機構(gòu)與播種機計量裝置連結(jié)在一起，能實現(xiàn)撒施量與播種量大小的同步調(diào)整與變化。

國內(nèi)研制了基于全球定位技術(shù)(GPS)的智能變量播種、施肥、旋耕復(fù)合機，并在一些農(nóng)場投入使用。此類機械具有復(fù)式作業(yè)功能，可一次性完成耕整、播種、施肥等多種功能，適用于小麥、大豆、油菜等多種作物，并且操作簡便，通過電腦觸摸屏調(diào)控機具作業(yè)參數(shù)。

7、智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備

目前歐美、日本等發(fā)達國家已形成溫室成套裝備，其溫室結(jié)構(gòu)、環(huán)境控制設(shè)施設(shè)備，以及室內(nèi)作業(yè)機械裝備的制造技術(shù)都非常成熟，并向高度自動化、智能化方向發(fā)展，并已建立不受或很少受自然影響的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。如荷蘭的溫室能夠常年穩(wěn)定地生產(chǎn)蔬菜和花卉，黃瓜、番茄等作物的產(chǎn)量可以達到40～50kg/m²；設(shè)施農(nóng)業(yè)中的植物工廠（plantfactory）則完全擺脫了自然環(huán)境對植物生長的影響，其產(chǎn)量可達到常規(guī)栽培的幾十甚至上百倍，圖3為植物工廠的內(nèi)部情況。

國內(nèi)許多機構(gòu)利用計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)研制出溫室環(huán)境監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)，不僅可自動監(jiān)測溫室內(nèi)的氣候和土壤參數(shù)，而且還能自動控制溫室內(nèi)配置的所有設(shè)備的優(yōu)化運行，如開窗、加溫、降溫、加濕、補光照、CO₂補氣、灌溉施肥、環(huán)流通氣等；與此同時利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等先進技術(shù)，研制遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并能通過手機或計算機實現(xiàn)溫室可視化遠程監(jiān)控。圖4是基于物聯(lián)網(wǎng)的控制大棚。

8、農(nóng)業(yè)機器人

在先進發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)機器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用。如美國明尼蘇達州一家農(nóng)業(yè)機械公司研究推出的施肥機器人，會從不同土壤的實際情況出發(fā)，適量施肥；法國發(fā)明了專門服務(wù)于葡萄園的機器人，它幾乎能代替種植園工人的所有工作，包括修剪藤蔓、剪除嫩芽、監(jiān)控土壤和藤蔓的健康狀況等；美國波士頓研制出育苗機器人，工作人員只要在觸摸屏上設(shè)定地點參數(shù)，機器人就能感應(yīng)盆栽，并自動把它們移動到目的地；英國、日本研發(fā)了擠奶機器人，不僅能完成擠奶工作，還可在擠奶過程中檢測奶質(zhì)；澳大利亞發(fā)明了一種像牧羊犬的機器人，能在農(nóng)場代替?zhèn)鹘y(tǒng)的放牧勞力。

國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人起步晚、底子薄、投資規(guī)模小、發(fā)展速度緩慢，目前仍處于理論研究時期，距離實際應(yīng)用還有許多難題需要解決，與發(fā)達國家相比，在可靠性、精度和效率等方面差距很大。盡管如此，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人的研究目前也已取得了一定的成果，如中國農(nóng)大研制出蔬菜嫁接機器人，南京農(nóng)業(yè)大學、上海交通大學、西北農(nóng)林科技大學、陜西科技大學等高校已成功研制出采摘草莓、黃瓜、茄子、番茄等水果蔬菜的農(nóng)業(yè)機器人和用于除草的農(nóng)業(yè)機器人；但總體上處于研究試驗階段，進入實用化的農(nóng)業(yè)機器人則很少。

9、智能化插秧機

與傳統(tǒng)的插秧機不同，無人駕駛插秧機應(yīng)用北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，工作人員只需要在插秧機操控臺上提前設(shè)置好秧田的出發(fā)點和轉(zhuǎn)彎點，無人駕駛插秧機就可以做到自動規(guī)劃插秧路徑、自動避障、掉頭和轉(zhuǎn)彎。農(nóng)業(yè)機械提高了耕作效率，智能農(nóng)機更是徹底改變了傳統(tǒng)的種田場景。通過導(dǎo)航系統(tǒng)提前規(guī)劃好路線，插秧的直線精度可達3至5厘米。這樣一來，可實現(xiàn)增產(chǎn)5%，同時勞動強度降低三分之一。

國產(chǎn)“豐疆”高速無人駕駛插秧機實現(xiàn)了水田原地掉頭對行、秧盤自動提升等功能，已在多地投入水稻插秧生產(chǎn)實踐。

10、智能化農(nóng)機管理

農(nóng)業(yè)機械性能發(fā)揮程度和使用率高低受許多條件限制，既受農(nóng)機具的保有量、配置和狀態(tài)的制約，又受作物生長情況、氣候變化等因素影響。只有在一個農(nóng)場或區(qū)域形成一個高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)農(nóng)機具的智能化管理，才能充分發(fā)揮各種農(nóng)業(yè)機械的效率與作用。

農(nóng)機具管理智能化包括機具配置、機具狀態(tài)監(jiān)控、實時調(diào)度和維修保養(yǎng)的智能化。如歐洲一些大農(nóng)場已建立和使用農(nóng)場辦公室計算機與移動作業(yè)機械間通過無線通信進行數(shù)據(jù)交換的管理信息系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)不僅能夠制定詳細的農(nóng)事操作方案和機械作業(yè)計劃，而且駕駛員還能根據(jù)作業(yè)機械顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整機械作業(yè)的負荷與速度，確保機組能在較佳的工況下運行，與此同時利用作業(yè)過程采集的數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)運算和處理，能夠?qū)崿F(xiàn)如作業(yè)面積、耗油率、產(chǎn)量的計算、統(tǒng)計及友好的人機界面顯示等智能化功能；日本洋馬株式會社的農(nóng)機“智能助手”，通過搭載在農(nóng)業(yè)機械上的GPS天線和通信終端，農(nóng)機能夠自動發(fā)送位置、運轉(zhuǎn)及保養(yǎng)方面的信息，并每天自動生成作業(yè)報告，還可實現(xiàn)監(jiān)視防盜、運轉(zhuǎn)狀況管理、保養(yǎng)服務(wù)、突發(fā)問題自動通知與迅速應(yīng)對等方面的功能，該“智能助手”不僅能自動支持農(nóng)業(yè)機械作業(yè)，還可與第三方公司提供的農(nóng)業(yè)云應(yīng)用程序“facefarm生產(chǎn)履歷”配合使用，進一步提高效率，目前“智能助手”已在日本全國推廣應(yīng)用。

國內(nèi)一些省份農(nóng)機管理部門、高校與有關(guān)公司合作，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”實現(xiàn)了農(nóng)機智能化管理。如寧波市農(nóng)機總站與寧波移動合作建設(shè)“智慧農(nóng)機”信息服務(wù)平臺，該平臺整合了無線通信、農(nóng)機定位、地理信息、計算機控制等先進技術(shù)，能實現(xiàn)農(nóng)機定位、農(nóng)機調(diào)度、農(nóng)機作業(yè)面積統(tǒng)計計算等功能，通過幾年試點工作，現(xiàn)已取得較好成效；中國移動湖北公司為湖北省農(nóng)機局研發(fā)了“農(nóng)機寶”手機APP智能應(yīng)用系統(tǒng)，為全省農(nóng)機手免費提供農(nóng)機作業(yè)電召信息、農(nóng)機維修及加油站點位置服務(wù)等九大類手機智能應(yīng)用服務(wù)；浙江大學正呈科技有限公司與江蘇北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合開發(fā)的“北斗農(nóng)機作業(yè)精細化管理平臺”能為農(nóng)機作業(yè)提供定位監(jiān)控、指揮調(diào)度、面積統(tǒng)計、信息管理等智能化精細化管理服務(wù)，經(jīng)浙江省一些縣市農(nóng)機管理部門使用，反映效果好，目前已進入加快示范推廣階段。

寫到此我突然想到的……

目前，農(nóng)機智能化的浪潮不可逆轉(zhuǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品烘干、水果機器人、中藥材生產(chǎn)與中成藥加工、茶葉生產(chǎn)與加工……一切使用機器進行生產(chǎn)與加工的地方，都在進行著智能化。毫不夸張地說，這場農(nóng)機智能化浪潮，正在顛覆我們的思維和行動；農(nóng)民“面朝黃土背朝天，汗滴禾下土”的日子終有一天會丟棄，代之以“中央處理器+鼠標點擊”就能“種田”的日子，就如已看到航船桅桿尖頂?shù)脑绯?，農(nóng)民的好日子真的要來了。

誰來做這個“接生婆”？應(yīng)該是當下關(guān)注“三農(nóng)”的有關(guān)方面應(yīng)該思考的事情??！