智慧农业视域下农业机械智能化技术的应用

摘要：智慧农业是现代农业信息化发展的一个高级阶段，其在农业生产过程中将智能化的技术装备、现代信息技术与农业生产有效结合，提升农业生产效率的同时节约人力成本，提高资源的利用效率，为实现高产稳产奠定坚实基础。中国是农业大国，人口大国，农业始终是中国的第一产业，国家高度重视解决三农问题。新时期随着社会大众物质生活水平的显著提升，对高品质农产品的需求量不断增加，要想实现自身的良好发展，就需要转变传统的农业生产方式，由传统的农业向着现代智慧农业转变。智慧农业背景之下，农业机械设备的智能化发展是一个重要支撑，通过实现农业机械操作的智能化，能够提升机械设备的自主操作能力，充分发挥高性能机械设备应有的生产能力，从而为实现高产稳产奠定坚实基础。该文主要结合实际工作经验，在对常见的农业机械智能化技术进行探讨的基础上，以玉米生产为例分析了智慧化农业视域下农业机械智能化技术的具体应用，以期对广大同行有所帮助。关键词：智慧农业；农业机械智能化技术；应用近年来，以智能农机、智慧农艺为主要内容的现代智慧农业生产体系正在形成，其通过大数据、物联网、人工智能、农机、农艺等深度融合，借助设施的信息化数字化升级改造，实现稻麦生产全程无人化。农业机械智能化操作关键技术是农业大数据驱动下智能农机和智慧农艺深度融合、农户农机农场整体联动的生产全程无人化技术，主要包括大数据采集、分析与应用，人工智能农机，数字化种植体系，标准化、宜机化、信息化农场和智慧农场管理控制系统。

1农业机械智能化技术概述

1.1

农业机械智能化技术农机智能化操控技术在提升农机自动化、智能化水平的同时，有效解决农机驾驶操作人员短缺、劳动强度大的问题，还可实现精准、高效作业要求。智能化操控需要应用卫星定位、地理信息、遥感、计算机网络和虚拟现实等技术支撑，需要建立相应数据库、采集信息、建模分析，然后作出决策。目前，山东省农机智能化操控技术主要应用在小麦、玉米耕种收机械、拖拉机、植保无人机等耕、种、管、收各个环节，其中：植保无人机在全省已推广开来，飞防领域已从玉米小麦扩展到蔬菜、林果等多个产业；无人驾驶（含直线辅助驾驶）、无人驾驶拖拉机已处于应用推广阶段。1.2

农业机械智能化技术的特点集成应用卫星定位、作业导航、自动化控制等技术。利用中国自主研发的智能显示控制终端接收卫星信号和差分信号，通过载波相位差分（RTK）技术，为运行和作业提供基本位置信息，达到厘米级的定位精度，结合自适的人工智能算法，无需每次都进行参数调试，支持转弯后自动校准功能。高精度姿态传感器能灵敏测量、检测机具姿态，与控制器规划的路径对比，借此确定机具偏差，通过角度传感器，获得期望行进方向，将数据实时传送到机载显示控制终端（控制器），其搭载的自动驾驶软件进行数据处理，可自动调整行驶方向，使之按照规划的轨迹和速度行驶。2农业机械智能化技术2.1

人工智能农机人工智能农机主要由人工智能控制器、传感器、整车控制器、电液自动化组件和主机组成，其功能主要包括无人驾驶、智能操控、精准作业、数据采集。技术特点是自识别、自适应、自调整。即：自动识别作物特征（倒伏），自动调整割台、拨禾轮以及车速以适应倒伏；自动识别收获质量（含杂、破碎、损失），自动优化并调整农机参数以获得最佳收割状态。对于无人农场而言，不仅要求农机的单机智能化程度较高，而且要求农机具备群体智能，以实施智慧农场耕、种、管、收的同环节、跨环节智能作业活动。群体智能包括：感知、决策、控制、协同和集成等。2.2

农业大数据的采集、分析与应用耕：农田墒情、耕/耙/翻地质量；种：种植密度、间距、成行率；长：作物倒伏、高度、密度、饱满度；管：病虫害、天候气象；收：损失/含杂、农机状态；烘：爆腰率、烘干曲线。可通过在人工智能农机、无人机以及田间安装部署各种传感器实施数据采集，其基本过程是：传感器获取原始数据后，传输到人工智能控制器和物联网终端，由其处理为图像、表格、曲线等数据，再通过4G、5G、物联网传输至大数据云平台永久存储。农业大数据是一种极其重要的数据资产，例如可通过大数据分析构建智能农机感知、决策模型以及数字化种植模型，从而应用到智能农机和智慧农艺。2.3

数字化种植体系将主要玉米小麦种植过程分成播种、田间管理等13个阶段和49个决策点，通过10大算法，23类模型，对玉米、小麦全生长季进行管控，在每个环节有实时采集数据、模型数据、历史数据等大数据支撑，支持种植者在最佳时间做出最佳决策。通过数据化、实现标准化种植，应对农村劳动力短缺、农业从业者年龄大等问题。2.4

精准化、宜机化、信息化农场一是对目标农田进行高标准、宜机化改造，做到田块平整，确保土壤翻耕整理之后，土壤疏松，多孔地面整齐，达到播种状态，确保播种出全面培育健壮幼苗，为作物高产打下基础。二是配置物联网基础设施。购置气象站、虫情灯等物联网测控系统，监控系统、无人机、卫星遥感等与农业生产相关的数字化设施设备，对农场的温度、湿度、降雨量、太阳辐射、水位、土壤水势等农田小环境形成完善的环境监测。

3农业机械智能化技术在玉米种植中的应用3.1

玉米无人免耕精量播种技术玉米无人免耕精量播种系统极大地解放了农业生产中的劳动力资源，降低了机手操纵水平对播种质量的影响。该装备主要有配套导航系统的拖拉机、播种机和云平台控制系统组成。自动导航播种技术，使播种机具有自动行走和定位功能，工作过程中通过传感器监测播种速度、位置、方向，根据作业计划规划播种路径实现自我导航。需要选用适合山东省平原地区的玉米免耕播种机，实现单粒精播。若有条件，可以选用带自动播种控制系统的免耕播种机，可以达到播种自动控制，播种精确，株距均匀，玉米直线度好，节省了物质资源，增加玉米作物冠层透光、通风，改善玉米冠层小气候，为植物的生长发育创造了良好条件，也为后期的田间管理和机械化收获提供高效作业保障。3.2

玉米无人植保绿色防控技术针对玉米病虫害多发生在植株中下部的情况，玉米前期病虫害防治采用无人机进行飞防，中后期玉米病虫害防治建议采用植保无人机开展玉米病虫害绿色防控。在植保无人机上搭载热雾机，能够保障喷雾的效率，更加稳定解决植保无人机在玉米后期病虫害防治过程中药物穿透性相对较差、防治效果较低的现象，同时还能够达到减少药物使用的效果，真正实现精准用药。3.3

玉米无人田管技术为解决传统灌溉和施肥方式成本高、水肥利用率低等难题，玉米田间施肥和灌溉建议采用大田管网智能水肥一体化管理系统，可根据土壤、气象传感器等信息，实现水肥精准调配和自动灌溉，农户可结合控制平台软件和手机端进行远程监控作业，实现节水、节肥、节工，提高经济效益。3.4

玉米无人收获技术无人玉米收获装备系统主要由带导航功能的玉米收获机组成。玉米收获机可以采用玉米果穗或者籽粒两种方式的收获机械，带导航系统容易实现玉米收获机田间对行收获作业，减少收获损失。4结语综上所述，将信息技术智能化技术引入到现代农业机械设备当中，能够推动农业机械的现代化、集成化以及智能化发展。而政策支持、经济水平的显著提升、农业科技的创新