智能化農業機械裝備技術

智能化農業機械在推行“精確農業”中的優先研究領域及其急需研究的科技問題

1、在推行“精確農業”中的優先研究領域新一代農業機械裝備技術的研究與開發，與基於信息技術的作物生產管理決策支持系統的研究發展等，都是近六七年來“精確農業”技術得以進人日益廣泛試驗實踐的重要條件。如今，支持“精確農業”的若干重要農業機械，如帶產量圖自動生成的用於小麥、玉米和大豆收穫的穀物聯合收割機，實施變量處方農作的穀物精密播種機、施肥機、施藥機和灌溉設備，在國外都已有若干類型的商品化產品，但需繼續得到完善並擴大到更多的農機作業應用領域。近幾年來，若干發達國家已開始了對棉花、甜菜、土豆、水稻、甘蔗、牧草和水果等收穫機械產量計量傳感器的研究，在精確農業國際會議和重要刊物上已報道了有關試驗研究成果，研究樣機已進入試驗應用。“精確農業”應用實踐可根據不同國家、不同地區的社會、經濟條件，圍繞提高生產、節本增效和保護環境的目標，採用不同的技術組裝方式，逐步提高作物生產管理的科學化與精細化水平。其中，建立一個完整的精確農業技術體系，需要有多種技術知識和先進技術裝備的集成支持，這為農業機械工程師提供了進行技術創新的機遇。研究適於不同國家的農業機械裝備、種植特點，適於不同作物和更為精確的上述各環節的智能化技術，仍然是農業機械工程師面臨的挑戰。“精確農業”的示範試驗研究已成為應用信息高新技術實現農業機械技術創新的重要切入點。以下若干課題可以作為推動農業機械裝備創新的優先領域。

（1）GPS、GIS在農業機械田間導航、作業面積計量、引導定位作業和空間數據定位採樣中的應用及軟件開發研究。

（2）用於與作物收穫機械配套的產量傳感技術與帶產量圖自動生成系統軟件的開發研究。

（3）實施定位處方農作和控制的施肥、施藥、澆水、精播和栽植的移動作業機械的研究。

（4）自走式農田土壤、病蟲草害和作物苗情定位信息採集機械裝備的開發研究。

（5）大中型拖拉機和自走型農業機械智能化技術狀態實時診斷、監控與顯示裝置的開發研究。

（6）農機作業信息高效處理、存儲、傳輸、通信技術及其總線與接口的標準化。

（7）GPS、GIS有關技術國產化、產業化和用於支持農業機械社會化服務的規劃、組織、調度與輔助管理決策支持系統的研究。

（8）採用上述智能化聯合收割機支持“易地收割”，實施機羣科學調度與管理的技術經濟效果研究，以及在引進技術消化吸收基礎上加快國產聯合收割機的智能化裝備技術的自主開發。

（9）研究試驗帶GPS接收機的智能化節水灌溉機械、植保機械和播種機械，儘快形成國產化的自主產品，為農機社會化服務體系提供新一代技術裝備。

2、在研究“精確農業”中急需研究的科技問題由於作物生產受到眾多因素的綜合影響，當今作物生產的精細管理還是以對小區產量分佈特徵信息的分析為基礎來制定處方管理決策。作物產量是許多自然環境因素和種植管理水平綜合影響的結果，因而獲取農田小區作物產量及其空間分佈的差異性信息是實踐精確農業的關鍵。有了收穫機械產量計量設備和小區產量分佈圖生成系統，農户既可以根據自己的經驗知識，分析產出和小區產量差異的原因，選擇經濟適用的對策，在現實可行條件下采取適當措施實施調控。也可以根據技術經濟發展的條件，利用先進的科技手段或智能化變量處方，實現農業機械生產過程的自動凋控。研究“精確農業”體系中的產量實時計量和產量圖自動生成技術，需要解決如下的科學技術問題。

（1）流量傳感器的計量精度、穩定性、通用性和標定簡便性的進一步改善。

（2）產量計量中同時獲得收穫產品的含水量、收穫機的實際割幅和前進速度信息。

（3）生成產量分佈圖技術及其需要的空間分辨率不大於收穫機械工作幅寬的DGPS定位系統。

（4）針對不同收穫機械建立穀物由割台至流量測量點的穀物運移過程模型，以校正產量分佈信息的動態誤差。

（5）研究採集的定位數據和產量數據編碼格式與快速存儲傳輸方式。這些數據通常都是存儲在軟盤或智能卡中，能一次存儲至少一個作業班內的全部數據，然後再傳入PC機進行處理和生成產量分佈圖。

（6）開發基於PC機和掌上電腦的、能進行產量分佈圖生成的軟件，含文件結構、數據結構、誤差校正、數據圖形化和顯示方式等。

穀物聯合收割機電子裝置，包括穀物產量自動計量和產量圖自動生成技術，是當代農機研究的一個重要方向，也應是我國農機裝備機電一體化、信息化研究的優先發展方向之一。對於提高農機作業信息化意識，促進作物生產科學管理，支持改善易地收穫和農機社會化服務的科學技術水平，都有十分重要的現實意義和示範作用，應是新世紀我國農機技術創新的重要課題。