占坤

DOI：
10.3969/j.issn.1003-1650.2024.18.022

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，智能管理技術在各個領域得到廣泛應用，其中包括農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)是國家經(jīng)濟的重要組成部分，機械化生產(chǎn)已成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質量的重要手段。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)方式面臨著許多問題，如資源浪費、生產(chǎn)效率低下和環(huán)境污染等。為解決這些問題，智能管理技術被引入到農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的改變和機遇。本文旨在深入研究智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用，探討其優(yōu)勢和限制，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化發(fā)展提供理論指導和實踐借鑒。

智能管理技術以人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術為基礎，通過實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和智能決策等功能，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的智能化管理。智能管理技術可以實現(xiàn)農(nóng)田的精準管理，通過傳感器和遙感技術對土壤、水分、氣候等因素進行監(jiān)測和分析，精確調(diào)控灌溉、施肥和噴藥等農(nóng)業(yè)操作，從而最大限度地提高生產(chǎn)效率，減少資源消耗。智能管理技術能夠提供精確的作物生長環(huán)境監(jiān)測和預測，及時發(fā)現(xiàn)作物病蟲害等問題，并進行有效防控，提高作物產(chǎn)量和品質。

一、農(nóng)業(yè)機械智能化技術

1、無人機技術

無人機技術的主要原理在于其搭載的傳感器、攝像頭和智能控制系統(tǒng)，通過實時數(shù)據(jù)采集、處理和分析，從而實現(xiàn)對農(nóng)田環(huán)境和作物生長狀態(tài)的監(jiān)測和管理。無人機搭載各類傳感器和攝像頭，傳感器能夠實時獲取農(nóng)田的各項數(shù)據(jù)，包括土壤濕度、土壤養(yǎng)分含量、植被指數(shù)、作物生長情況、病蟲害信息等，通過搭載的傳感器實時采集的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)降孛婵刂浦行幕蛟贫似脚_進行處理和分析。在地面控制中心或云端平臺，利用數(shù)據(jù)處理算法對采集到的信息進行處理和分析，生成農(nóng)田的數(shù)據(jù)圖像、生長模型、病蟲害識別等結果，通過對數(shù)據(jù)進行科學的處理和分析，農(nóng)民可以獲取準確的農(nóng)業(yè)信息，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供科學依據(jù)。無人機技術在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)中的應用，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)智能化升級，農(nóng)民可以通過預設航線和任務，讓無人機自動完成農(nóng)田巡視、農(nóng)藥噴灑、播種等工作，大大減輕了農(nóng)民的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率的同時，還可以結合人工智能和大數(shù)據(jù)分析，為農(nóng)業(yè)提供更加智能化的解決方案。

2、無人駕駛拖拉機技術

隨著科技的不斷進步和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進，無人駕駛拖拉機技術應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，呈現(xiàn)出巨大的潛力和發(fā)展前景。無人駕駛拖拉機技術作為農(nóng)業(yè)機械智能化技術的重要組成部分，正逐漸改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，為農(nóng)民提供了更高效、更智能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)解決方案。首先，無人駕駛拖拉機技術的關鍵在于搭載的自動化導航系統(tǒng)和傳感器設備，通過全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）、慣性導航系統(tǒng)（INS）、激光雷達、攝像頭等傳感器，無人駕駛拖拉機能夠實時感知周圍環(huán)境，獲取地形地貌信息、作物生長情況等數(shù)據(jù)，從而有效實現(xiàn)自主導航和智能作業(yè)。其次，無人駕駛拖拉機技術實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化，在預先設定作業(yè)路徑和任務的情況下，拖拉機可以自主行駛、實現(xiàn)智能作業(yè)，如耕種、播種、施肥、除草等，并且能夠在不間斷地、高效率地完成農(nóng)田作業(yè)，大大減輕了農(nóng)民的勞動負擔，提高了生產(chǎn)效率。最后，無人駕駛拖拉機技術還能夠結合農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能技術，實現(xiàn)對作物生長情況的實時監(jiān)測和分析，為農(nóng)民提供科學決策支持，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)量和質量。

3、農(nóng)業(yè)機器人技術

農(nóng)業(yè)機器人技術的核心技術主要包括自主導航技術、智能識別技術、精準作業(yè)技術和通信技術。自主導航技術使農(nóng)業(yè)機器人能夠自主規(guī)劃路徑、避開障礙物并完成作業(yè)任務;智能識別技術則通過圖像識別、光譜分析等手段，實現(xiàn)對作物生長狀態(tài)、病蟲害等的準確識別;精準作業(yè)技術包括精準播種、施肥、噴藥、收割等，能夠顯著提高作業(yè)效率和農(nóng)產(chǎn)品質量;通信技術則實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機器人與指揮中心、其他機器人之間的實時數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同作業(yè)。盡管農(nóng)業(yè)機器人技術具有諸多優(yōu)勢，但在實際應用中也面臨著一些挑戰(zhàn)。一是農(nóng)業(yè)機器人技術的研發(fā)成本較高，普及難度較大;二是農(nóng)業(yè)機器人的作業(yè)環(huán)境復雜多變，需要解決自主導航、智能識別等方面的技術難題;三是農(nóng)業(yè)機器人的維護和管理也需要一定的專業(yè)知識和技能，如機械部件的潤滑、緊固件的檢查、傳感器的校準等，需要具備相關機械維修和電子技術知識等。

4、物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡層和應用層三個部分構成，其中，感知層包括土壤濕度傳感器、溫濕度傳感器、光照傳感器等，負責收集農(nóng)田的實時數(shù)據(jù);網(wǎng)絡層主要負責數(shù)據(jù)的傳輸，包括但不限于無線傳輸技術如LoRa、NB-IoT等;應用層則是數(shù)據(jù)處理和用戶界面，通過決策支持算法處理數(shù)據(jù)，并向用戶提供直觀的管理界面。物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)在工作的過程中，感知層將監(jiān)測到的各項參數(shù)實時傳輸至網(wǎng)絡層，然后由應用層進行數(shù)據(jù)分析處理?；谧魑锷L需求和土壤濕度等數(shù)據(jù)，應用層的智能調(diào)度系統(tǒng)會計算出最優(yōu)的灌溉策略，通過控制執(zhí)行機構進行灌溉作業(yè)，最終實現(xiàn)農(nóng)作物的精準灌溉。從實際應用的結果來看，智能灌溉系統(tǒng)在確保作物生長的同時，能顯著節(jié)約水資源，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，使用物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)后，水資源利用率提高了20%～30%，同時農(nóng)作物的產(chǎn)量也有所增加。

二、智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的問題

1、技術成本高

技術的引入是促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展的重要手段，但對于一些小型農(nóng)場或農(nóng)民而言，技術成本可能是一個顯著的問題。農(nóng)業(yè)智能管理技術通常需要使用傳感器、監(jiān)測設備和自動化機器人等高科技設備，這些設備通常價格昂貴，并且需要根據(jù)農(nóng)場的規(guī)模和需求進行定制。對于一些小型農(nóng)場或農(nóng)民來說，承擔這些高昂的硬件設備成本可能會造成負擔。農(nóng)業(yè)管理軟件通常需要根據(jù)農(nóng)場的特殊需求定制開發(fā)，以便能夠對種植、養(yǎng)殖和物流等過程進行監(jiān)控和管理。軟件開發(fā)和定制不僅需要專業(yè)人員進行開發(fā)和維護，還需要付費購買許可證或訂閱服務。對于一些小型農(nóng)場或農(nóng)民來說，這些費用可能是無法承受的負擔。技術引入還需要培訓農(nóng)民和員工，以便他們能夠熟練地運用新的技術工具和系統(tǒng)，培訓費用和時間投入也是技術引入的一部分成本。技術成本對于一些小型農(nóng)場或農(nóng)民來說可能是一個顯著的問題，為了解決這個問題，政府和相關部門可以考慮提供資金支持、補貼或貸款等形式的幫助，以降低技術成本。開發(fā)適合小型農(nóng)場或農(nóng)民的低成本技術解決方案，以幫助他們實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展的目標。

2、數(shù)據(jù)安全問題

隨著農(nóng)業(yè)機械化程度的提高，智能管理技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，與此同時，大量的數(shù)據(jù)收集和處理也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了安全性和隱私的難題。在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)涉及到生產(chǎn)者、生產(chǎn)設備、作物種植情況等各方面的信息，如果這些數(shù)據(jù)不受保護，就有可能導致數(shù)據(jù)泄露和濫用的風險。農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中涉及到的數(shù)據(jù)包括農(nóng)業(yè)設備的性能數(shù)據(jù)、農(nóng)作物的生長數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)包含了企業(yè)的商業(yè)機密和核心競爭力，如果被泄露給競爭對手，將對企業(yè)的正常運行和發(fā)展帶來巨大的威脅。需要采取安全措施，比如加密技術、身份驗證、網(wǎng)絡安全等來保護數(shù)據(jù)的安全性。在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，生產(chǎn)者的個人信息、農(nóng)作物的生長情況等都是敏感信息。如果這些信息被不法分子獲取和濫用，將對生產(chǎn)者的利益產(chǎn)生嚴重影響。需要建立健全的數(shù)據(jù)隱私保護機制，確保數(shù)據(jù)只被授權人員所使用，同時采取必要的措施保護數(shù)據(jù)隱私。保護數(shù)據(jù)的安全性和隱私在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中是一個重要的問題，只有確保數(shù)據(jù)的安全和隱私，才能促進智能管理技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不斷發(fā)展，實現(xiàn)更高效、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。

3、兼容性和互操作性

智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用已經(jīng)成為一種趨勢，由于不同供應商提供的智能管理系統(tǒng)之間存在兼容性問題，數(shù)據(jù)交互和信息共享變得困難。不同供應商使用不同的技術和標準，導致智能管理系統(tǒng)之間無法無縫對接。這可能是由于缺乏共同的數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議或接口標準等原因。這種不一致性阻礙了系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享，限制了農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中智能管理技術的發(fā)揮。不同供應商提供的智能管理系統(tǒng)可能具有不同的架構和功能，這使得跨系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)共享復雜化，因為需要進行額外的開發(fā)工作來實現(xiàn)系統(tǒng)之間的互操作性。這不僅增加了實施的成本和風險，還可能導致數(shù)據(jù)損失和信息泄露的風險。由于智能管理系統(tǒng)的快速發(fā)展和更新?lián)Q代，舊有系統(tǒng)可能無法與新的系統(tǒng)兼容。這導致農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的智能管理技術難以在不同時間點進行升級和替換，增加了系統(tǒng)維護的難度和成本。農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中智能管理技術的兼容性問題嚴重制約了其發(fā)展和應用，為解決這一問題，需要制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和通信協(xié)議，促進不同供應商的系統(tǒng)互操作，在使用智能管理技術時要考慮到系統(tǒng)的可擴展性和持續(xù)性，以便進行未來的更新和升級。只有通過解決這些問題，智能管理技術才能更好地應用于農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

三、智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用案例

1、農(nóng)業(yè)機器人

農(nóng)業(yè)機器人的出現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了重大的變革，在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中，智能管理技術發(fā)揮了關鍵作用，使農(nóng)業(yè)機器人能夠自主完成農(nóng)作業(yè)任務，提高了生產(chǎn)效率和精度。智能管理技術通過配備傳感器和攝像頭，使農(nóng)業(yè)機器人能夠實時感知玉米植株的生長情況、土壤的養(yǎng)分含量和濕度等信息。在作業(yè)前，機器人會根據(jù)這些信息進行分析，結合基于農(nóng)業(yè)專家知識的算法，自主決策作業(yè)的最佳時機、施肥量和施肥位置。在作業(yè)過程中，智能管理技術使農(nóng)業(yè)機器人能夠實時調(diào)整作業(yè)策略。農(nóng)業(yè)機器人會通過傳感器和攝像頭不斷獲得作物生長情況的反饋，并根據(jù)得到的反饋信息進行實時優(yōu)化。比如，如果發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域的作物生長較好，農(nóng)業(yè)機器人就會對應減少施肥量;如果發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域的作物生長不良，農(nóng)業(yè)機器人則會增加施肥量。這樣，農(nóng)業(yè)機器人能夠根據(jù)實際情況進行精細化的施肥，提高了施肥效果和養(yǎng)分利用率。智能管理技術還能夠使農(nóng)業(yè)機器人規(guī)劃最優(yōu)路徑進行施肥作業(yè)，通過基于地理信息系統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法，農(nóng)業(yè)機器人可以根據(jù)田地的具體情況，選擇最短路徑并避開重復作業(yè)，減少能源和時間的浪費。當遇到障礙物或不良地形時，農(nóng)業(yè)機器人還能夠自主調(diào)整路徑，確保作業(yè)的順利進行。智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用使農(nóng)業(yè)機器人能夠自主決策、規(guī)劃路徑，提高了作業(yè)效率和精度。這些技術的應用，推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和智能化，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。

2、智能化植保系統(tǒng)

智能化植保系統(tǒng)利用了無人機和傳感器等先進技術，實現(xiàn)了農(nóng)作物的自動檢測和精準噴灑。傳感器用于快速掃描和檢測農(nóng)田的情況，包括病蟲害、雜草等。這些傳感器可以實時監(jiān)測農(nóng)田的狀態(tài)，快速發(fā)現(xiàn)可能的問題。基于傳感器檢測的結果，智能化植保系統(tǒng)可以根據(jù)具體情況實現(xiàn)精準噴灑農(nóng)藥或除草劑。這意味著化學藥劑的使用可以大大減少，因為只有在需要的地方才會進行噴灑。這不僅減少了農(nóng)藥的使用量，也減少了對農(nóng)田環(huán)境的負面影響。智能化植保系統(tǒng)還提供了更高效的施藥效果，由于系統(tǒng)的精準性，農(nóng)藥可以更加準確地噴灑在植物或害蟲所在的位置上，從而提高了施藥的效果。除了提高生產(chǎn)效率和減少資源浪費，智能化植保系統(tǒng)還具有環(huán)保和節(jié)能的特點。由于精準噴灑的使用，化學藥劑的浪費減少了，從而減少了對環(huán)境造成的污染。系統(tǒng)的自動化和智能化，減少了人工操作的需求，節(jié)省了勞動力和能源。智能化植保系統(tǒng)的應用案例為農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)帶來了巨大的效益，通過利用無人機和傳感器等技術，實現(xiàn)了農(nóng)作物的自動檢測和精準噴灑，該系統(tǒng)提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少了資源浪費以及對環(huán)境造成的污染。

3、農(nóng)業(yè)無人駕駛技術

通過激光雷達、攝像頭等傳感器，無人駕駛技術能夠實現(xiàn)對周圍環(huán)境的感知和路徑規(guī)劃。這些傳感器能夠實時檢測周圍的障礙物和地形信息，以保證農(nóng)機在作業(yè)過程中能夠避免碰撞和保持穩(wěn)定的行駛。借助先進的路徑規(guī)劃算法，無人駕駛農(nóng)機能夠選擇最佳的行進路徑，不僅能夠提高作業(yè)效率，還能夠減少對土壤的壓實和損傷。與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械相比，無人駕駛農(nóng)機具有更高的自動化程度。利用自動駕駛技術，農(nóng)機能夠自主完成整個作業(yè)過程，消除了對人工操作的需求。這不僅大大減輕了農(nóng)民的工作負擔，還能夠提高作業(yè)的精確度和穩(wěn)定性，避免了人為錯誤帶來的損失。無人駕駛農(nóng)機還能夠實現(xiàn)智能管理和監(jiān)控，利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，農(nóng)民可以遠程監(jiān)控農(nóng)機的運行狀態(tài)和作業(yè)進度，及時了解農(nóng)機的工作情況。農(nóng)民還可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)對農(nóng)機進行調(diào)度和優(yōu)化，以最大化農(nóng)機的利用效率。無人駕駛技術的應用為農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)帶來了許多創(chuàng)新和便利，它通過提高作業(yè)效率和自動化程度，減少了人工操作的需求，同時還能夠實現(xiàn)智能化的管理和監(jiān)控。

綜上所述，智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的改變和發(fā)展。通過引入智能化設備和系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率得到了大幅提升，同時也降低了勞動力成本和資源浪費。智能管理技術在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)中的應用有著廣泛的前景和潛力，隨著技術的不斷進步和創(chuàng)新，相信智能化農(nóng)業(yè)將會為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更加可持續(xù)和高效的發(fā)展。

（作者單位：231400 安徽省桐城市農(nóng)機服務中心）

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