第６卷第６期 农业工程 Ｖｏ１．６ ＮＯ．６ ＮＯＶ．２Ｏ１６ ２０１６年１１月 Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 我国智能化农业机械发展概况 刘 昊 ，许天瑶 （１．农民日报社，北京１０００２９； ２．中国农业机械化科学研究院，北京１０００８３） 摘 要：介绍了国内智能化农业机械技术的发展现状，列举了一些典型的产品。分析了智能化农业机械的发展方向和 趋势，为相关科研单位和生产企业研发智能化农机产品提供参考。 关键词：智能化；农业机械；监控系统；传感器 中图分类号：￥２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—１７９５（２０１６）０６—０００７—０２ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｌｉｕ Ｈａｏ ，ＸＵ Ｔｉａｎｙａｏ （Ｊ．Ｆａｒｍｅｒｓ Ｄａｉｌｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ ｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｏｍｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｅｒｅ ｌｉｓｔｅｄ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｆｏｒ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｕｎｉｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，Ｓｅｎｓｏｒ ０ 引言 ２０世纪中期，美国在农业机械上安装卫星导航 系统开始，国外的农机智能化逐步发展起来，迄今为 止，欧、美、日等发达国家的农业机械已全面实现机 产成本。监控装置可以通过人机交互显示屏反映机器 作业状况，如播种量、施肥量和开沟深度等参数，用 户能够随时掌握播种效果。并且这些作业参数在作业 环境变化的情况下可适当调整，如土壤水分含量、土 壤肥力等。播种精度控制系统主要应用了计算机、传 感器和通讯等先进技术，在故障报警方面，主要利用 单片机技术，通过一定的程序语言编制程序代码，实 现在机器出现作业故障时，发出报警声，提示用户停 机检查，避免机器带故障作业。 械化，智能化农业机械设备的应用水平较高。我国从 ２０世纪９０年代才开始研究精准农业装备，近年来， 农机智能化不断发展，但总体来看，国内的智能化农 业机械不多，仍然处于研发和探索阶段，与国外发达 国家相比，差距较大。 近几年，国内一些大型农机企业开始将研发目光 转向智能农机产品，也取得了一定的成果。以国产东 ２智能化施肥机械 施肥机械的智能化功能主要体现在施肥量的控制 方红拖拉机为例，国内已经开发出自动导航控制系 统，使得该项产品的智能化水平大大提高。目前，国 内智能化的作业机械主要有智能化播种机械、智能化 调节方面，目的是提高肥料的利用率和减少化肥使用 量，降低生产成本，保护环境。施肥量的调节依据是 不同的作物品种、土壤类型、土壤肥力和含水量等参 施肥机械、智能化喷药机械、智能化灌溉机械和智能 化收获机械等。智能化主要用于作业状态监控、故障 数，如目前推行的测土配方施肥，即为施肥量智能化 应用的重要体现。在施肥机械的智能化研究方面，一 些科研机构、生产企业在智能玉米精密播种施肥机的 研究方面取得了一定成果，主要还是研发与精密播种 报警和行走导航等方面¨ 。 １ 智能化播种机械 国内播种机械的智能化功能主要体现在播种精度 控制和故障报警两大方面，尤其是用于大粒种子播种 作业的精密播种机，通过播种精度监控装置实现重播 和漏播监测，提高播种精度，减少种子用量，降低生 机配合使用的智能化施肥装置，还没有单位针对单一 施肥机械进行智能化开发。 ３智能化喷药机械 智能化喷药机械可以根据作业环境、作业对象等 收稿日期：２０１６－０９—２５修回日期：２０１６—１０—２０ 作者简介：刘吴，主任记者，研究方向：农业机械化对农村社会的影响及作用。Ｅ．ｍａｉｌ：１ｉｕｈａｏ１３９１＠１２６．ｃｏｍ ８ 农业工程 的不同实时调整喷药量。其智能化技术主要体现在两 个方面，一是基于ＧＰＳ全球定位系统的变量喷雾技 术，一是基于实时传感器技术的变量喷雾技术。如根 据作物生长的形态不同进行仿形喷雾，植物生长茂盛 的地方适当增加喷药量，反之，减少喷药量。使用电 磁阀对喷嘴的打开和闭合进行控制，达到调节喷药量 的目的。国内目前对自动对靶喷雾技术研究较多，果 园自动对靶喷雾机是具有代表性的产品之一。智能化 器开发，以及联合收获机谷物损失测量ＰＶＤＦ阵列传 感器开发等方面。 我国在谷物流量监测技术方面也取得了一定的成 果。２０世纪９０年代，东北农垦地区引进了凯斯和约 翰迪尔公司生产的谷物联合收割机，这些国外产品带 有产量监测装置，此后，国内引进消化精细农业技术 的进程逐步加快；１９９８年，中国农业大学成立了 “精细农业研究中心”，将研究重点放在ＧＰＳ定位、 喷药机械在很大程度上提高了农药利用率，大幅度减 少了农药用量，是未来农药喷施技术的重点发展方 导航、土壤栅格采样、谷物、棉花测产系统和土壤含 水率传感器技术等方面，并且一直处于国内领先地 向。 ４智能化灌溉机械 灌溉机械智能化的主要目的是节约水资源。国外 灌溉机械的智能化应用主要是在大型平移式喷灌机械 上加装ＧＰＳ定位系统，根据系统内存储的信息和数 据，人工对灌水量进行调节。国内在灌溉机械智能化 的研究方面主要是利用计算机与传感器相连，通过实 时数据采集，对数据进行整理、计算和分析，从而精 确确定灌溉的水量和灌溉时机，根据分析结果，对灌 溉设备进行监测和控制。 ５智能化收获机械 收获机械智能化应用较多，主要包括工作部件转 速监测技术、谷物损失监测技术、谷物流量监测技术 和行走速度自动控制技术等。 在主要工作部件的转速监测方面，有转速监测报 警装置，设计理念是及时发现转速异常问题并进行报 警，以提高联合收获机的工作效率，改善作业质量。 ２００５年，山东福田重工股份有限公司成功开发了国 内首台基于ＧＰＳ全球卫星定位系统的谷物联合收获 机，该机可以通过安装在驾驶室内的ＧＰＳ卫星定位 系统，对谷物收获机作业过程中出现的故障进行报警 和诊断，还可以指导机手进行故障排除作业。上海市 精准农业技术有限公司、上海交通大学机器人研究所 和上海市农工商集团还联合开发了基于ＧＰＳ的联合 收割机智能测产系统；此外，中国农业大学、南京农 业大学、华南农业大学、中国农业科学院和西北农林 科技大学等科研院所也均在谷物联合收获机智能检测 技术方面做了大量研究。 国内对谷物损失监测技术的研究起步较晚，成熟 的产品也不多。典型研究主要包括压电冲击板式谷物 损失传感器的结构改进，谷物清选损失监测系统设计 开发，基于图像处理技术的联合收获机夹带损失传感 位。此后几年，基于冲量原理的谷物产量监测系统， 基于单板冲击式谷物流量传感器的实时测产系统，以 及压电式谷物质量流量传感器等研发成功。 联合收割机行走速度自动控制系统方面，重点研 究了喂入量、前进速度、脱粒滚筒转速负荷以及损失 量之间的关系，确定最佳的作业参数。针对联合收获 机工作过程中工作负荷不稳定的情况，通过控制联合 收获机的前进速度达到负荷稳定的目的。 ６ 结束语 随着物联网、互联网、大数据和云计算等先进技 术的不断发展，农业机械智能化也将迎来良好的发展 机遇。国内智能农业机械将向远程监控系统方向发 展，未来农民或将可以通过手机或计算机实现农业机 械的操作和控制，大大节省人力、物力和生产成本。 智能农业机械将成为农业现代化的重要标志。 参考文献 ［１］ 薛臻，赵湛，王秀．联合收获机智能化研究现状及发展趋势 ［Ｊ］．农机科技推广，２０１５（６）：５０．５ｌ，５３． ［２］ 郑文钟．国内外智能化农业机械装备发展现状［Ｊ］．现代农机， ２０１５（６）：４－８． ［３］ 吴海华，方宪法，杨炳南．国内外农业装备技术发展趋势及进 展［Ｊ］．农业工程，２０１３，３（６）：２０－２３． Ｗｕ Ｈａｉｈｕａ，Ｆａｎｇ Ｘｉａｎｆａ，Ｙａｎｇ Ｂｉｎｇｎａｎ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ 【ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，３（６）：２０—２３． ［４］ 宁建，孙宜田，刘青，等．智能化精准农业装备的发展趋势 ［Ｊ］．机电产品开发与创新，２０１１，２４（２）：７７－７９． Ｎｉｎｇ Ｊｉａｎ，Ｓｕｎ Ｙｉｔｉａｎ，Ｌｉｕ Ｑｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎ— ｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，２０１１，２４（２）：７７— ７９． 邱新伟，王俊发，李亚芹，等．浅析我国农业机械发展现状及 趋势［Ｊ］．农业装备技术，２０１５，４１（３）：４－６．