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　　國內(nèi)外豐富多彩的智能化農(nóng)業(yè)裝備

1、智能化的拖拉機

國外農(nóng)機多年的發(fā)展經(jīng)驗表明，采用智能化、自動化的作業(yè)方式是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是發(fā)展高效節(jié)本農(nóng)業(yè)的有效途徑。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家在采用了高度自動化的作業(yè)機械后不僅提高了工作效率，降低了作業(yè)成本，而且還提高了其農(nóng)產(chǎn)品在國際市場上的數(shù)量和價格優(yōu)勢。拖拉機等自走式動力機械在行走、操控、人機工程等方面實現(xiàn)了智能化。

利用GPS自動導(dǎo)航、圖像識別技術(shù)、計算機總線通迅技術(shù)等，大大提高機器的操控性能；通過優(yōu)化設(shè)計駕駛室、駕駛座、方向動力控制、空調(diào)裝置等減輕機手的勞動強度，提高操作的舒適性，實現(xiàn)農(nóng)機系統(tǒng)內(nèi)按鈕操作。

加大控制系統(tǒng)的科技含量，使機手通過儀表裝置就可以隨時了解農(nóng)機的生產(chǎn)、安全等技術(shù)指標和使用狀態(tài)，從而使農(nóng)機產(chǎn)品發(fā)揮出最大效能。

綜合應(yīng)用信息技術(shù)、先進加工工藝，在拖拉機產(chǎn)品上，應(yīng)用計算機及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)（RS），高精度的機、電、液（氣）一體化等與拖拉機產(chǎn)品的有機結(jié)合，提高作業(yè)效率，降低消耗。

駕駛室內(nèi)的計算機，具有統(tǒng)一設(shè)計的標準接口，與不同的農(nóng)機具配套使用；智能化的動力機安裝信息顯示終端，操作者可任意選擇菜單中顯示的機組不同終端信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息；通過顯示的數(shù)據(jù)、圖形、語音等多謀體信息，實現(xiàn)多種方式，使作業(yè)更輕松、高效、高質(zhì)量。美國已應(yīng)用的激光導(dǎo)航拖拉機，能夠精確測定拖拉機所在的位置及行走方向，誤差不超過25cm。

國內(nèi)的一拖、福田等農(nóng)機巨頭，研發(fā)智能化拖拉機表現(xiàn)不凡。如東方紅X-804拖拉機安裝載波相位差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）自動導(dǎo)航控制系統(tǒng)，使該拖拉機的自動化、智能化水平大大提高，實現(xiàn)了無人駕駛作業(yè)。

目前國產(chǎn)的多款智能化大功率拖拉機，有的已完成田間作業(yè)考核，有的已具備實際應(yīng)用性能。國產(chǎn)自動導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)品在新疆維吾爾自治區(qū)、黑龍江、內(nèi)蒙古、上海等地應(yīng)用，通過了成果鑒定，與福田雷沃國際重工股份有限公司合作已開始批量生產(chǎn)。自動導(dǎo)航產(chǎn)品突破了農(nóng)機自動導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了國產(chǎn)化農(nóng)機自動導(dǎo)航產(chǎn)品并應(yīng)用轉(zhuǎn)化；研制了基于電機和電液控制的自動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置，開發(fā)了國產(chǎn)化農(nóng)機自動導(dǎo)航產(chǎn)品，田間作業(yè)導(dǎo)航和直線跟蹤精度控制在5cm以內(nèi)，性能指標達到了國際先進水平；農(nóng)機自動導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)，打破了國外同類產(chǎn)品的壟斷，并比其價格降低了1/3。

2、智能化耕耘播種施肥機械

能自動根據(jù)作業(yè)田塊的土壤墑情、生產(chǎn)能力等即期條件變化，精確調(diào)控播種機的播種量、開溝深度、施肥量等作業(yè)參數(shù)。如美國生產(chǎn)的ACCU-PLANT播種控制軟件，安裝在各種播種機上。通過該系統(tǒng)調(diào)控播種機上的播種計量器，實現(xiàn)不同地塊的播種量自動調(diào)整。

為了實現(xiàn)復(fù)式作業(yè)，部分條播機還加裝了同時完成撒施肥料、殺蟲劑、除草劑的裝置，并將這些裝置的驅(qū)動機構(gòu)與播種機計量裝置互聯(lián)互通，實現(xiàn)施肥、施藥與播種量大小的同步智能化控制。

國內(nèi)已研制并應(yīng)用基于GPS或北斗定位導(dǎo)航的智能化變量播種、施肥、旋耕復(fù)式作業(yè)機具。使用表明，這種智能化機具可一次完成耕整地、播種、施肥等多種功能。適用于小麥、大豆、油菜等多種作物，操作簡單，通過電腦顯示屏設(shè)置和調(diào)控機具作業(yè)參數(shù)。作業(yè)效率、質(zhì)量明顯提高，達到節(jié)約種、肥、藥和節(jié)能降耗之目的。

山東省農(nóng)機院、福田雷沃重工等研制的2BYFZ-4智能型玉米精量播種施肥機，采用自主研發(fā)的種、肥專用傳感器，具有種子和肥料檢測與自動補種、補肥、自動疏通裝置，以及基于CAN總線專用控制器與觸控軟件系統(tǒng)。前者完成已播種數(shù)、重播數(shù)、漏播數(shù)的計量，以及缺種、堵塞故障報警、自動化補種；后者能實現(xiàn)株距與施肥量的電動無級調(diào)節(jié)。

農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制成功的2BDZQ-33800型國內(nèi)首臺33行大型智能化氣力集排式水稻直播機。該裝備采用折疊式機架，作業(yè)幅寬8m，作業(yè)速度可達10km/h，作業(yè)效率75~100畝/h，播種作業(yè)僅由機手1人即可完成，可滿足大型農(nóng)場及其他規(guī)?；N植主體的高效作業(yè)要求。該裝備填補了國內(nèi)大型氣力式智能化水稻直播技術(shù)空白，研發(fā)的基于電驅(qū)控制的氣力集排系統(tǒng)采用“集中排種+氣流均勻分配”技術(shù)方案，可實現(xiàn)“一器33行”作業(yè)，排種效率高，利用電驅(qū)控制系統(tǒng)替代地輪驅(qū)動，極大簡化播種機結(jié)構(gòu)，使可靠性得到提高；通過控制系統(tǒng)調(diào)整排種部件轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了播量的精確調(diào)整，有效解決了現(xiàn)有機械槽輪式播種機播量一致性難以保證的難題；裝備的智能化程度較高，利用研發(fā)的智能化控制系統(tǒng)，機手在駕駛室內(nèi)即可進行播量調(diào)整、排種器開關(guān)等常規(guī)操作，操作方便快捷。同時，采用集中式大容量種箱，可明顯降低寬幅播種機種箱長度，配合機械化裝種，可有效減少田間種肥搬運、裝卸時間，從而提高作業(yè)效率。

田間試驗表明，2BDZQ-33800型寬幅折疊式水稻直播機的各項播種性能指標均已達到國標要求，播量可根據(jù)預(yù)設(shè)值實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，與現(xiàn)有寬幅機械槽輪式水稻直播機相比，省工2人以上，作業(yè)效率明顯提升。

3、智能化灌溉機械

灌溉機械智能化后，可以大量節(jié)約灌溉用水，且省工省時。如美國瓦爾蒙與ABS兩家公司合作開發(fā)的智能化紅外濕度計，安裝于農(nóng)田灌溉系統(tǒng)后，每6s讀取一次植物葉面濕度，當濕度不足時，灌溉系統(tǒng)會及時通過電腦控制發(fā)出指令向農(nóng)田灌水；節(jié)水灌溉機械的智能化處世界一流的以色列，在平移式噴灌機具上加裝GPS定位系統(tǒng)，結(jié)合存放于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)農(nóng)作物的變量灌溉。目前，田間管理環(huán)節(jié)已實現(xiàn)灌水、施肥、施藥同步的一體化智能化作業(yè)。

我國將機載電腦與分布于田間的各種傳感器，如土壤水吸力、管道水壓力、流量、空氣溫（濕）度、降雨量、太陽輻射量、氣壓等傳感器互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化。對采集的信息數(shù)據(jù)進行即時分析，就此作為確定精確的灌溉時間和最隹灌水量的依據(jù)；還可根據(jù)決策結(jié)果對灌溉設(shè)備進行自動化控制與監(jiān)測，實現(xiàn)了灌溉作業(yè)智能化。

4、智能化施藥機械

發(fā)達國家采用大型懸掛式或牽引式噴桿噴霧機，噴幅達18~34m，藥箱容量為400~3000L，作業(yè)速度達8~10km/h，配套拖拉機功率在5.88~73.5kw。各種大型植保機械都是機、電、液一體化的復(fù)雜系統(tǒng)，設(shè)計完善，制作精美，工作安全可靠，操作方便。

采用機電一體化技術(shù)，電子控制系統(tǒng)顯示機組前進速度、噴桿傾斜度、噴量、壓力、噴灑面積和藥箱藥液量等。

通過面板操作，控制和調(diào)整系統(tǒng)壓力、單位面積噴液量及多路噴桿的噴霧作業(yè)等。系統(tǒng)依據(jù)機組前進速度自動調(diào)節(jié)單位時間噴灑量，依據(jù)施藥對象和環(huán)境嚴格控制施藥量和霧粒直徑大小。控制系統(tǒng)與個人計算機相連，可配置GPS系統(tǒng)，實現(xiàn)精準、精量施藥。

德國推出一種莠草識別噴霧機，作業(yè)時能借助專門的傳感器來區(qū)分莊稼和雜草，農(nóng)藥只噴向雜草，使莊稼免受藥害。其農(nóng)藥施用量只有傳統(tǒng)機具的10%或者更低；俄羅斯研制的果園對靶噴霧機，采取超聲波測定樹冠位置，實現(xiàn)對果樹樹冠的噴霧，基本消除了農(nóng)藥噴到非靶標植物上的可能性，節(jié)省農(nóng)藥達50%，生產(chǎn)率提高20%，且無藥害之虞。

我國對自動對靶噴霧技術(shù)等識別性變量噴藥進行了長時間的深入研究，并已開發(fā)出相應(yīng)機具應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如將紅外探測技術(shù)、自動控制技術(shù)應(yīng)用于噴霧機上，研制出果園自動對靶噴霧機，較好地解決了現(xiàn)行果園病蟲害防治問題，大大提高了農(nóng)藥利用率，減輕甚至消除了藥害，解決了環(huán)境污染問題。約翰迪爾4630自走式噴霧機在中國本土生產(chǎn)，已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)玉米、棉花、高粱、甘蔗等高稈作物的精準植保作業(yè)，表現(xiàn)非凡。

5、智能化收獲機械

聯(lián)合收割機裝備各種傳感器和GPS定位系統(tǒng)，在收獲作業(yè)的同時，可實時測定谷物的含水率、小區(qū)產(chǎn)量、含雜率等多種技術(shù)參數(shù)，形成作物產(chǎn)量圖，為農(nóng)作物處理提供技術(shù)支撐。農(nóng)場主則可根據(jù)這些技術(shù)信息決定下季作物種植計劃，以及種子、農(nóng)藥、化肥在不同小區(qū)的施用量。日本研制的自動控制半喂入聯(lián)收機，其作業(yè)速度自動裝置可利用發(fā)動機的轉(zhuǎn)速檢測行進速度、收割狀態(tài)，通過無級變速機構(gòu)，實現(xiàn)作業(yè)速度的自動化控制。當喂入量過大時，作業(yè)速度會自動變慢，使機器始終處于最隹工作狀態(tài)。

智能化收獲機械也是我國研發(fā)重點。國內(nèi)第1臺GPS收獲機已經(jīng)在福田重工誕生。國產(chǎn)10kg/s大喂入量智能化谷物聯(lián)合收割機由中國農(nóng)機院研制成功，憑借其自動化、智能化控制等先進技術(shù)，一舉打破了國外巨頭的技術(shù)和市場“雙壟斷”，可用于水稻、小麥、大豆等糧食作物的收獲。福田雷沃重工研發(fā)的基于GPS或北斗定位系統(tǒng)的精準農(nóng)業(yè)遠程信息化服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)κ崭顧C進行遠程故障實時診斷，并能指導(dǎo)維修作業(yè)，使機器的使用效率和可靠性大大提高。

6、智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備

西方發(fā)達國家設(shè)施農(nóng)業(yè)的機械化、自動化水平高。設(shè)施內(nèi)部環(huán)境因素（如溫度、濕度、光照度、一氧化碳濃度等)的調(diào)控由過去單因子控制向利用環(huán)境計算機多因子動態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)展。發(fā)達國家的溫室作物栽培，實現(xiàn)了播種、育苗、定植、管理、收獲、包裝、運輸?shù)茸鳂I(yè)機械化和自動化。

荷蘭一花木公司的8000m2盆花栽培從播種、育苗到定植、管理等作業(yè)只用了3個工人，年產(chǎn)30萬盆花，產(chǎn)值達180萬美元。

美國開發(fā)了移苗作業(yè)機器人，可將作物幼苗從穴盤中轉(zhuǎn)栽到苗床上。

日本已成功開發(fā)計算機控制的營養(yǎng)液配制和供給的閉路循環(huán)系統(tǒng)，推動了無土栽培的迅猛發(fā)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)中的植物工廠，完全擺脫了自然環(huán)境對植物生長的影響，其產(chǎn)量是常規(guī)栽培的上百倍。

以色列ELDAR-GAL公司研制的能同時采集數(shù)十個植物生理和環(huán)境信息的監(jiān)測儀，通過與專家系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)對植物環(huán)境的精確調(diào)控。

我國圍繞“設(shè)施農(nóng)業(yè)植物生理生態(tài)檢測和環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)”、“溫室設(shè)施配套作業(yè)技術(shù)裝備”、“設(shè)施農(nóng)業(yè)嫁接、移栽自動化技術(shù)裝備”等方面開展了研究和攻關(guān)。開發(fā)研制出植物生理生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和基于互聯(lián)網(wǎng)的溫室環(huán)境智能化調(diào)控系統(tǒng)、移動式無土栽培基質(zhì)消毒與營養(yǎng)液循環(huán)再利用技術(shù)裝備、土壤消毒設(shè)備、溫室精確育苗與移植設(shè)備、嫁接用大粒種子定向播種機、自動化嫁接復(fù)式作業(yè)裝備和自動化幼苗移缽裝備等。自動測量、環(huán)境控制和計算機程序化技術(shù)已在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用推廣，從而促進了設(shè)施農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的興起與發(fā)展。利用電腦技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)，研制了溫室環(huán)境監(jiān)測和自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了溫室內(nèi)氣候和土壤參數(shù)的自動監(jiān)測，對溫室內(nèi)設(shè)備進行優(yōu)化、自動化控制運行，如開窗、加溫、降溫、加濕、補充光照、二氧化碳補氣、灌溉施肥、環(huán)流通氣等。利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術(shù)，實現(xiàn)遠程自動化控制。

7、農(nóng)業(yè)機器人

隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，誕生于美國的智能機器人技術(shù)正越來越被世界各國所重視，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于易對植被造成損害、易污染環(huán)境等原因，傳統(tǒng)的機械通常存在著這樣或那樣的缺點。

為了解決這個問題，國內(nèi)外都在進行農(nóng)業(yè)機器人的研究。智能化和自動化技術(shù)的長足進展，為應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的農(nóng)業(yè)機器人開發(fā)打下了堅實的理論基礎(chǔ)，如近幾年出現(xiàn)的耕耘機器人、嫁接機器人、農(nóng)藥噴灑機器人、瓜果采摘機器人、溫室管理機器人等。

使用農(nóng)業(yè)機器人可以提高勞動生產(chǎn)率，解決勞動力的不足，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害，提高作業(yè)質(zhì)量。農(nóng)業(yè)機器人相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械能夠更好地適應(yīng)生物技術(shù)的新發(fā)展，農(nóng)業(yè)機器人的問世，改變了傳統(tǒng)的勞動方式，改善了農(nóng)民的生活勞動狀態(tài)。

近年來，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機器人研發(fā)取得重大突破。如國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心環(huán)境控制部門與華南農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合研發(fā)的氣力旋轉(zhuǎn)自動嫁接機，該機主要以西瓜、黃瓜、甜瓜為嫁接對象，嫁接生產(chǎn)率達450株/h以上：嫁接成功率90％以上；

由東北農(nóng)業(yè)大學研制的2JC-350型插接式自動嫁接機，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，操作方便，生產(chǎn)率為350株/h。經(jīng)改進后生產(chǎn)率已達500株/h。由于采用插接法進行機械嫁接，不需嫁接夾等夾持物。適用黃瓜、甜瓜和西瓜的嫁接作業(yè)，嫁接成功率達93％。

上海帥耀諾機械科技公司SOP-TJ800 型蔬菜嫁接機。適合于西瓜、黃瓜、甜瓜、茄子、辣椒、西紅柿等作物的嫁接作業(yè)。秧苗旋切方式作業(yè)，切削質(zhì)量好。需2人上苗操作，生產(chǎn)效率：800株/h，嫁接成功率：98% 。由天津市農(nóng)機研究所和天津市靜?？h興盛機械有限公司共同研制的便攜式蔬菜自動嫁接機，采用的負壓吸附固定系統(tǒng)、電磁鐵為動力的旋轉(zhuǎn)切削系統(tǒng)、嫁接苗墊板系統(tǒng)和砧木壓葉等結(jié)構(gòu)設(shè)計獨特，實現(xiàn)了固定苗卻不傷苗、不脫落，快速切苗、傷口污染少，將生長點完全切下且不切傷子葉，屬國內(nèi)首創(chuàng)。機具能滿足黃瓜嫁接的農(nóng)藝要求，可減輕農(nóng)民勞動強度，為蔬菜生產(chǎn)機械化提供了一種先進實用的生產(chǎn)機具。