农业机械智能化设计技术发展现状与展望

农业机械智能化设计技术发展现状与展望

殷涛

身份证号码： 37132119851111****

摘要：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。

关键词：农业机械；智能化；设计技术；现状

1智能化农业机械发展现状

与先进信息技术、智能传感技术等相结合，以当前农业机械为出发点，依托全新技术及制造方式研发的一种自动化、智能化机械设备就是智能化农业机械。在我国机械智能化发展背景下，智能化农业机械开始愈发成熟，但值得注意的是，因农耕经济的特殊性较为显著，因此在农业生产过程占据主导位置的仍是小麦生产，受这一因素影响，会制约智能化农业机械设备发展。

智能化管理主要是智能化采集数据信息，如借助卫星定位等技术的应用，确保精准田间作业模式得以良好实现；立足智能化动力机械方面进行分析，其主要是农业生产环节使用的智能化拖拉机生产与研发、制造等。近年来，随着精准农业的持续发展，我国在该方面机械的智能化研究收到了各大相关企业高度关注，且一些大型拖拉机品牌已以智能化拖拉机生产研制成立了专门的科研部。从智能化机械作业角度来说，主要是将一些传感器及控制系统等安装到农业器具上，使农业器具备“大脑”及“眼睛”等，确保精准农业需求得以充分满足。

2智能化技术在农业机械中的具体应用

2.1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，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。

2.2自动化灌溉技术的应用

与传统灌溉技术相比，自动化灌溉技术能够在农田灌溉过程中实现节约水资源、高效灌溉、精准灌溉。目前，不少现代化农田都采用自动化灌溉技术，现阶段自动化灌溉技术能够依据农田自身土壤状态进行自动化控制，能够控制孔口出水流量，实现更为精准的灌溉，使得农业灌溉更为科学合理。

2.3自走式联合收获机的应用

传统的联合收割机在整个作业过程中需要人工操作，同时只能够开展农作物简单的收割工作，而自走式联合收获机能够实现部分自动化特征，例如其在收获玉米作业中，不仅能够轻松实现对于玉米的摘穗、脱皮、收集，还能完成秸秆的处理，极大地解放了农民的劳动负担。不仅如此，自走式联合收获机还加入了先进的传感器技术和视频技术，用于全程监测机器工作状态，确保整个作业过程安全、有序，极大地降低了机械故障发生率，提升了作业质量和效率。

2.4计算机视觉技术

基于计算机视觉技术应用的农业机械智能化，其主要是以摄像机及计算机等设备为依托，模拟人的视觉功能，代替人工进行农业机械运行过程的识别及监控等工作。因农业生产过程具有复杂化的田间作业环境，且存在的环境影响因素较多，面对此种情况，如果仅以人的视觉为依靠来确定农作物生长方向及位置等的难度往往较大，但以计算机视觉技术为依托的情况下，则无需对复杂的田间作业环境及多种环境影响因素等进行考虑。基于计算机视觉技术优势的充分发挥，即可对田间各环境因素进行全面收集，并能快速且准确地识别农作物生长方向及位置等情况，之后以识别的数据信息为依据，能够科学规划农业机械运行路线，保障农业生产效率及质量有效提升。在农产品检测环节也可对该技术进行应用，此时仅需要对农产品图像进行采集，之后即可精准检测农产品，而并不需要借助人工的方式来接触和检验农产品，因此能避免因人工检测损坏农产品的现象发生。

2.5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。

(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。

2.6智能化检测技术

智能化检测技术的应用主要体现在3个方面。1)可以通过在耕地土壤中安装相关检测装置，获取该区域土壤的状态、养分情况，并依据播种需求进行合理调节，使土壤状态能够满足播种要求。2)在播种施肥作业时，可以对播种量、施肥量进行智能化设置，以确保最佳种肥配比，实现农作物的丰产丰收。3)在粮食收获季节分析农田的产量情况，以确定合适的粮食收获作业方案，同时通过粮食损失情况分析收获机的工作状态，以避免更大的粮食浪费问题，实现全程自动化收获作业。

2.7GPS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。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。

结论

近年来，国家对于农业问题日益重视，我国的农业生产机械化程度得到了很大地提高，农业机械越来越得到农民的认可，同时对我国农业机械技术也给予了更高的期望，未来农业机械的发展趋势必定是更加自动化智能化。因此，加强对农业机械自动化和智能化技术的研发是我国农业发展的必然要求，同时也是我国农业生产的实际需求。

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