智能化背景下基层农机装备技术的创新应用与发展趋势

长丰县位于安徽省合肥市，处于安徽省中心地带，长丰县在推进智慧农业建设的同时，也抓住了智慧农业发展的机会，对智慧农业技术进行持续改进，推动了智慧农业的快速发展。同时，长丰县还没有充分建立起与智慧农业有关的基础设施，如物联网、大数据等现代信息技术。因此，现代信息技术在农村地区还没有得到充分的发展，这对长丰县的发展造成了很大的阻碍，所以，有必要根据长丰县的实际情况，制订相关的政策措施，使其更广泛地使用，促进长丰县农业的发展。

一、运用智能化技术开拓智慧农业的意义

1、农机智能化和智慧农业应用有利于农业发展提质增效

提高农业机械装备的智能化程度，对推动智慧农业发展，实现农业提质增效具有重要意义。现代信息技术的发展，为农机装备的革新提供了技术支撑，为国家实现农业现代化提供了有力的保证。近几年，长丰县通过智能控制、大数据和北斗定位等手段，对智慧农业进行了积极的探索与创新，在设施智能管理、农田精细生产等方面已有了一些成果，对提高农业效率有了显著的推动作用。

2、农业规模化经营为农机智能化应用创造有利环境

土地流转是农业规模化发展的必然趋势，也是实现农业机械智能化应用的有利条件。近几年，长丰县积极推进土地流转，促进了农业的转型和发展。在土地的流转中，零散的土地被整合到农业生产企业、新型合作社的手里，实现了土地、资金、人力等资源的最优分配，提高了农村土地的利用效率，促进了农业的规模化。在现代农业发展过程中，以个体经营为主的经营模式已是大势所趋，而以往以家庭劳动力为主的模式越来越难以满足农业发展的现实需要。同时，农业规模化经营也为农机智能化的应用提供了充足的条件，提高了农业的生产效率与经济效益，让农户在市场竞争中处于更有利的位置。随着长丰县土地流转的不断深入，规模将会越来越大，高学历、有能力的新型职业农民将会是主要的农业生产主体，这对推动农机智能化的发展具有重要意义。

3、新型职业农民有助智能化农机的推广普及

在现代农业发展过程中，农业经营者应充分运用现代科技手段，提高农机装备的智能化程度，促进农业生产的提质增效。因此，农业经营者必须具有更高的教育程度，了解信息技术和农业生产技术的最新动态，这样才能更好地促进新技术的推广，提高农业生产的水平。以长丰县为例，新一代的农民工已成为当地农业生产的主体，越来越多的大学生返乡创业，积极投身于乡村振兴工程。新一代职业农民的出现，为实现农业机械化、智能化、信息化提供人才保障。

4、新型农村合作社为农机智能化和智慧农业应用提供机制保障

新型农村合作经济组织是实现农业生产向智慧转型和升级的重要体制保证。近几年来，随着农村人口老龄化的加剧，由谁来经营和怎样经营的问题日益凸显。农业现代化是否能够实现，关键在于农民主体结构的重塑。在长丰县，随着农村土地流转的日益活跃，土地正逐步向农业企业、新型农村合作社集中，以更有效的方式进行管理，而这些经营主体与管理模式的变化，是推进农业机械智能化、智慧农业发展的关键。

二、智能农机装备与技术

1、农机北斗导航辅助驾驶技术

农业机械中的北斗导航辅助系统可分为两种，一种是液压操纵型，一种是转向操纵型。液压型是通过安装在拖拉机顶上的一根天线，向显示器的内置接收机传输卫星信号，以获得高精度的角度信息，并将其传输至控制器，实现对车辆的实时转向角的检测，以及对北斗卫星天线及角度传感器传来的数据的计算与处理。然后将命令实时地传递给电磁阀，然后将控制命令直接施加到汽车的液压转向油路上，对液压油的流动方向进行实时控制，从而达到对汽车的转向控制，从而确保拖拉机能够在导航屏幕上一直沿着预定的路径行驶。液压自动导航系统，在安装过程中，要对原有汽车的油路进行改造，对液压方面有一定的要求。转向盘式是利用电磁转向盘对汽车进行控制，方向盘电机部分将电机、编码器、控制器、角度传感器信号变换器等组件高度整合在一起，根据位置传感器（GNSS）设定的行走路线，卫星定位坐标以及车轮的传动状态，控制器对直驱机进行实时控制。具有不需要加装大量的液压管路来改造原车辆油路，并且可以保持车辆的原有结构。容易安装，机具匹配好，转向反应迅速，转向校正更加敏感，操作更加准确，但是，由于原有车辆的转向系统损耗较大，控制精度降低。

2、卫星平地技术

卫星平地技术由基站、卫星接收机、卫星天线、控制器、显示屏、液压控制系统、车载终端电脑及平地铲等构成。它是一种以卫星信号为信息反馈，以卫星为控制手段的田间作业机械系统。该系统采用卫星接收机接收GPS发出的差分信号来获得耕地的3D信息，并对地面铲的绝对高度进行实时采集，并将各测点的实测高程与参考高程进行比对，并采用相应的计算方法计算出限位缸的伸缩量，基于目前的地形差异，驱动液压系统对限位油缸进行自动伸缩，从而使平地铲的升降达到平整地面的目的。

3、精准播种施肥智能控制技术

精播技术涉及一种智能播种施肥智能控制系统，它由显示屏、传感控制器、传动电机、播种盘驱动电机等组成。本技术提出采用“北斗”定位技术，实现对拖拉机行驶速度的准确检测，并根据车辆行驶速度、种子监测传感器、目标行距等信息，采用电动撒肥智能速度同步控制器，对电机的转速进行智能控制，使得电机的速度随行驶速度的改变而改变，实现在车辆启动、停车等过程中，自动、智能、变量地进行撒种和施肥。

4、种肥播施智能监控技术

种肥播施智能监测系统，又被称为农业机械播种作业监控终端，它包括车载显示单元、报警单元、图像采集单元、播种信息获取单元等，具备播种量统计、播种操作信息显示、播种堵塞报警、图像采集、卫星定位、远程传输、局部存储及断点续传等多种功能，是一种重要的农业生产设备。种肥播施的智能化监测系统，是指在每一台播种机的播种装置上，在其下方的导种管上，安装有红外或激光传感器，能够对播种状态进行检测，包括播种的数量和是否有空洞，如果出现漏播、少播、堵塞等现象，则将这些信息传送给处理器，通过处理器，把数据线传送给驾驶室的控制器，控制器再把这些信息传送给报警器，产生声光信号，以便驾驶员能在第一时间听到或看到。另外，所述控制设备还能够上载数据，可以通过网络传输到数据平台上，通过连接到网络上的电脑或者手机，就可以查看到这台设备的运行状况。

5、变量喷药控制技术

变量喷洒控制系统是由显示器、压力传感器、GPS转速传感器、控制阀组、流量计、压力计、GNSS接收机、数据回传模块等构成。该系统可以安装在自主式、背负式、拖曳式等多种型号的喷药机上，能够为传统的喷药机添加精确、变量喷药的功能。喷药机在工作时，先输入“目标速率”（喷药量/公顷），按照“目标速率”自动控制喷雾器的实际喷水量，并根据车速、喷幅、目标喷水量等信息，结合压力传感器、流量计等传感器的数据，对喷液量进行自动、智能化的控制，并对喷洒速度进行自动调整，快速时增加喷洒量，缓慢时降低喷洒量。保证了单位面积上的药量是均匀的，这样才能让喷洒的药量更均匀，从而达到对喷药机的准确、精确的流量控制。同时，还可以给出车辆前进速度、工作面积、局部面积、总体积、压力、流量、喷药量等参数的数据。

6、智能植保无人机技术

无人机智能化是一种集无人机与植物保护装置（打药、播种装置系统）为一体的一种新型植保设备，由飞行平台、GPS飞控、喷洒机构三个部件构成，能够对农药、种子、粉剂等进行喷洒。智能植保无人机能够自动规划出一条合理的航路，避开障碍物，在确定了路径后，利用精确定位和全自动驾驶技术，实现“完全自主精确飞行”。在飞机上安装了RTK天线，以地面静止基站为参考点，实现了厘米级的定位精度。本技术提供了一种无人驾驶的飞行器，该飞行器装有农药或叶面肥料，设备采用蠕动泵，通过离心喷嘴的高速转动，使喷雾液在离心力的作用下均匀地喷射出来。推进器所形成的向下气流，会将雾滴往下推动，从而加快雾的下沉速度，并带动叶片的摆动，使农药和叶面肥料都能均匀喷洒到叶片的上部和下部。

该智能植保无人机还具有播种、撒粉的功能，其主要包括两个部分，即：定量螺旋喂料机和旋转圆盘式扩散器。通过调节螺旋送料机的速度，实现对送料数量的控制，并通过调节播种盘扩散器的速度，使物料均匀地洒出。有了这种定量投放、定量散布的播种系统，飞机所经之处，同样数量的化肥，同样数量的种子，被迅速而稳定地喷洒出去。

7、水肥一体智能节水灌溉技术

水肥一体智能节水灌溉技术核心部件包括：水肥混合单元、过滤单元、核心控制单元、肥料配比单元、肥料投加单元等，控制结构传感器核心部件包括：土壤含水量传感器、无线阀门控制器、智能灌溉控制器和土壤氮磷钾传感器。含水量传感器深入土壤中，可以对土壤中的水分数据进行实时监控，并根据植物需水量进行信息分析和传输。阀门控制器就是根据传感器信息进行电磁阀的开启与关闭。在土壤湿度低于预定的下限时，电磁阀会自动打开，在检测到的土壤含水量和液位达到预定的灌水指标后，就会自动关闭电磁阀系统，完成各个地区的土壤含水率信息监测，以及进行灌溉的远程自动化控制，以达到对作物的按需精确灌溉。在施肥的控制上也是如此，利用土壤NPK传感器，可以对土壤中的营养信息进行实时监控，一旦发现营养值低于标准值，就会自动开启施肥装置，如果土壤营养值超过标准值，则会自动停机。同时，本系统还可以提供给计算机和手机进行远程的网络查询和远程自动控制。

8、小麦智能联合收割技术

小麦智能联合收割技术是将导航系统、摄像头、处理器、控制器、传感器等各种智能部件装配在一起，并将各种人工智能软硬件装置融合在一起，构成一种人工智能系统，其结构上以传感器系统和控制器系统为主。本技术提出一种新型的农业机械使用方式，对机械设备各部分参数进行动态调节，形成最佳的农业机械参数调节控制命令，通过AI控制器对各功能部分进行智能调节，以提高收获精度，降低收获时的损耗，提升收获效率与品质。另外，在收获的过程中，还可以采集各田块的亩数、产量及土壤水分等资料，免去了人工测定的步骤。

三、智能农机装备技术推广应用策略

1、建立多层次保障的推广体系

一是因为农村人口的分布特征，所以在开展相关的推广工作前，工作人员必须对国家的相关保障性政策有一个清晰的认识，并且要有一个长期的计划，不要只盯着当前的利益，也要为以后的发展做更多的考虑，真正地保障农民的利益。

二是有些区域的资源还没有被合理地开发和利用，这种时候，仅凭政府已经不能彻底解决这一问题，必须动员更多的社会资本参与进来，政府可以针对企业的具体情况，推出减免租金等优惠政策，吸引更多的民间企业参与到智慧农业的推广当中，推动地方经济的稳定发展。

三是关注本地农户的教育问题，农户由于受自身文化程度的制约，在使用智能农业机械时，会遇到各种各样的问题，很可能会挫伤他们的积极性，影响到推广工作的顺利开展。所以，工作人员要协助农户适应农业机械的发展，并在配合各项补贴政策的支持下，将具有较高专业水平的技术人员投入到乡村建设之中，使智能化农机设备的功能真正发挥出来。

2、推动农机设备化大数据技术的应用

工作人员要加快推进以“数字乡村”建设为基础的农村信息基础设施建设，实现全天候、低费用的网络信息覆盖，为农机智能化装备的推广提供强有力的保证。同时，要推动农机大数据的互联互通，建立更完备的大数据系统，集成各种工作任务，实现农业信息之间的互联互通，实现数字信息资源的共享。工作人员也能针对智慧农机的应用状况，构建智慧农业云平台，将大数据的优势充分利用起来，为智慧农机的生产服务，提供更科学的植保、病虫害防控等服务，实现全国各地智慧农机服务的对接。

四、农机设备智能化技术的发展趋势

1、仿真技术的发展与应用

基于传感技术的农业机械装备仿真技术，能够实现对农业机械装备各个部件的实时监控，实现对其工作状态的实时监测，以及对其发生故障的概率进行预测。当农业机械设备发生故障时，可对其进行遥控处理，提出对故障部件的维护决策，实现对田间作业、减少维护费用的目的。这一技术也可以构建一个虚拟的环境，让种植者在虚拟的环境中进行实践操作，这不但可以让种植者掌握种植技能，也可以让种植者更有效地使用农机装备，提高生产效率。

2、逻辑思维技术的发展与应用

随着计算机、电子信息等现代科技的飞速发展，各种决策系统的可靠性与稳定性得到了极大地提高。所以，在智慧农业的发展过程中，也要注重对农业生产的决策进行关注，在农机装备中加入逻辑推理技术，让智能机器来帮助农民大脑进行农业生产决策。将逻辑思维技术和农机装备相结合，能够降低人类大脑在做出决策的时候所犯的种种错误，这对提高农业生产决策的精度，进一步提高农业生产的质量起到积极的作用。所以，逻辑推理技术的开发与应用，是目前农业机械智能化技术发展的一个重要方向。

智能化农机装备是现代农业机械的核心内容，是推进我国农业农村现代化和乡村振兴战略的重要举措。当地政府要改变农业发展战略，发展农机智能化和智慧农业，促进农业科技创新，提升农户的科技素质，健全乡村基础信息化，促进农业规模化、标准化、集约化发展，提升中国农业的生产力与品质，提升农业的可持续发展能力，提升农业的竞争力。

（作者单位：230000安徽省合肥市长丰县农业机械管理局）