信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平

　　摘要：為適應(yīng)中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的需要，保持中國農(nóng)業(yè)機械化水平持續(xù)增長，實現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，該文提出，應(yīng)將先進的信息技術(shù)融入中國農(nóng)業(yè)機械的設(shè)計、制造、作業(yè)和管理等環(huán)節(jié)，使農(nóng)業(yè)機械裝備實現(xiàn)信息化和智能化，從而整體提升農(nóng)業(yè)機械化水平。文中介紹了參數(shù)化設(shè)計、基于知識工程的農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計、基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的并行協(xié)同設(shè)計等農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)；柔性制造、計算機集成制造、虛擬與網(wǎng)絡(luò)制造等農(nóng)機產(chǎn)品制造的關(guān)鍵技術(shù)；農(nóng)情信息采集、農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航、田間管理等農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)；農(nóng)業(yè)機械管理、農(nóng)業(yè)機械調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)。分析了這些關(guān)鍵技術(shù)信息化的不足，總結(jié)了世界各國的發(fā)展趨勢，指出了用信息技術(shù)提升中國農(nóng)業(yè)機械化水平應(yīng)解決的核心問題。為加強農(nóng)機裝備的信息技術(shù)創(chuàng)新，該文建議，應(yīng)突破一批智能農(nóng)業(yè)裝備數(shù)字化設(shè)計技術(shù)、自動導(dǎo)航協(xié)調(diào)控制技術(shù)及農(nóng)業(yè)裝備現(xiàn)場總線技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)一批大田和設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)、果園作業(yè)智能裝備和畜禽水產(chǎn)精準(zhǔn)生產(chǎn)裝備等重大技術(shù)產(chǎn)品；構(gòu)建一批水肥藥田間精準(zhǔn)作業(yè)系統(tǒng)、畜禽水產(chǎn)自動飼喂系統(tǒng)和自動化加工生產(chǎn)線等農(nóng)業(yè)機械精準(zhǔn)作業(yè)系統(tǒng)，從而進一步用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平。

　　關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；信息技術(shù)；可持續(xù)發(fā)展；農(nóng)業(yè)機械化；農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

　　0引言

　　2004年，中國頒布實施了《農(nóng)業(yè)機械化促進法》，12a來，中央的支農(nóng)惠農(nóng)政策極大地調(diào)動了政府、企業(yè)和農(nóng)民發(fā)展農(nóng)業(yè)機械化的積極性，農(nóng)民購機、用機熱情持續(xù)高漲，形成了推動農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的合力，使中國農(nóng)業(yè)機械化水平持續(xù)增長。2007年首次突破40%，達(dá)到42.5%；2014年達(dá)到61%[1-2]。中國提出了到2020年農(nóng)業(yè)機械化水平達(dá)到70%的戰(zhàn)略目標(biāo)，但目前中國農(nóng)業(yè)機械化水平整體上仍落后于發(fā)達(dá)國家20～30a，且農(nóng)機企業(yè)規(guī)模小，農(nóng)機產(chǎn)品以中小型低端為主，高端智能機具仍主要依賴進口。

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　　1用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械設(shè)計水平

　　1.1參數(shù)化設(shè)計技術(shù)

　　參數(shù)化設(shè)計技術(shù)是以產(chǎn)品需求為基礎(chǔ)，通過參數(shù)調(diào)整實時驅(qū)動產(chǎn)品圖元來反映設(shè)計意圖的一種高效設(shè)計技術(shù)，是計算機輔助設(shè)計（computeraideddesign，CAD）的主要內(nèi)容。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，結(jié)合人工智能技術(shù)，參數(shù)化設(shè)計理論已融合到智能設(shè)計和虛擬設(shè)計方法中，參數(shù)化設(shè)計的概念也隨著信息技術(shù)的發(fā)展而不斷地完善和擴展。

　　1.2基于知識工程的農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計

　　知識是新產(chǎn)品競爭力的決定性因素?；谥R工程（knowledgebasedengineer，KBE）的農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計是以知識為基礎(chǔ)，通過知識表達(dá)、智能推理與決策等手段構(gòu)建專家系統(tǒng)來進行農(nóng)機產(chǎn)品創(chuàng)新的一種設(shè)計方法。知識表達(dá)的方法很多，有產(chǎn)生式表示法、語義網(wǎng)絡(luò)法、框架表示法、面向?qū)ο蠓ㄒ约盎诒倔w法等?；贙BE的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)能夠獲取、表達(dá)和綜合利用知識，對不確定知識進行推理，并具有智能決策能力，特別是具有很強的對重用知識的獲取與設(shè)計的決策能力[14]?？焖偬崛≈R信息的模型、建立知識信息庫及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫[15]，為設(shè)計系統(tǒng)提供知識決策，是縮短農(nóng)機設(shè)計周期、提高產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。

　　2用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械制造水平

　　中國農(nóng)機制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷擴大，企業(yè)結(jié)構(gòu)多元化、區(qū)位優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)日益凸顯，市場需求旺盛。但農(nóng)機制造技術(shù)相對落后，農(nóng)機品種少、制造質(zhì)量和作業(yè)性能不高，農(nóng)機企業(yè)國際競爭力不強等問題仍然存在，亟需用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械制造水平。

　　3用信息技術(shù)提升農(nóng)情信息采集、農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航及作業(yè)水平

　　3.1農(nóng)情信息采集

　　農(nóng)情信息采集是農(nóng)機精準(zhǔn)作業(yè)的前提，主要包括水、土壤和地理環(huán)境、小氣候、作物生長狀況和管理等信息的采集，這些要素具有信息量大、多維、非靜態(tài)、不確定、不完整、稀疏性以及時空變異性強的特點[59]，需要借助先進的信息化設(shè)備與方法。

　　3.2農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航

　　農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)按導(dǎo)航方式不同可分為GNSS導(dǎo)航、機器視覺導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、磁感應(yīng)導(dǎo)航、超聲波導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、紅外導(dǎo)航和雷達(dá)導(dǎo)航等，其自動轉(zhuǎn)向控制通過電機驅(qū)動或者電磁閥液壓驅(qū)動方式實現(xiàn)。農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)通過對農(nóng)業(yè)機械的轉(zhuǎn)向進行自動控制，可使農(nóng)業(yè)機械沿著設(shè)定的或自主識別的作業(yè)路線自動跟蹤行走，因此在一定程度上減輕了駕駛員的勞動強度，提高了農(nóng)業(yè)機械作業(yè)效率和質(zhì)量。農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)對農(nóng)業(yè)機械化水平的提高具有很大的促進作用。

　　4用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械管理及調(diào)度水平

　　4.1農(nóng)業(yè)機械管理

　　隨著農(nóng)業(yè)機械化水平的不斷提高以及農(nóng)業(yè)機械保有量的不斷增加，農(nóng)機管理已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，農(nóng)機信息化管理對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。

　　4.2農(nóng)業(yè)機械調(diào)度

　　農(nóng)業(yè)機械調(diào)度是指調(diào)度中心在農(nóng)機作業(yè)前錄入作業(yè)機具、人員、地塊等信息，作業(yè)時根據(jù)農(nóng)機作業(yè)地點，科學(xué)地組織和優(yōu)化作業(yè)路徑，并將作業(yè)指令下達(dá)給作業(yè)人員和機具，通過GNSS通信導(dǎo)航系統(tǒng)指引和調(diào)度，使農(nóng)業(yè)機械在最短的時間內(nèi)到達(dá)作業(yè)地點。

　　5結(jié)論

　　農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)面臨的重要任務(wù)與挑戰(zhàn)，提高農(nóng)業(yè)機械化水平是促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。人類已經(jīng)進入了“互聯(lián)網(wǎng)+”和“大數(shù)據(jù)”的信息化時代，農(nóng)業(yè)機械信息化是提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動生產(chǎn)率，提高農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量、經(jīng)濟效益和農(nóng)機企業(yè)競爭力的重要措施，信息化是加快發(fā)展農(nóng)機裝備的必由之路，用信息技術(shù)提升農(nóng)業(yè)機械化水平是建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要戰(zhàn)略需要。

　　[參考文獻]

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　　羅錫文，廖娟，鄒湘軍，張智剛，周志艷，臧英，胡煉

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