农业机械智能化设计技术发展现状与展望

发表时间:2020/9/4   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:郑智嵘1 郑冬梅2
[导读] 摘要:农业的现代化发展与农机智能化息息相关,农业发展正在努力迈向4.0时代,而“物联网+”、大数据、云服务计算和智能等新技术在农业领域的应用,已然成了现代化农业发展新的动力和支撑。
        1.崇左市节能监察中心  广西崇左  532200;2崇左市计量测试研究所  广西崇左  532200
        摘要:农业的现代化发展与农机智能化息息相关,农业发展正在努力迈向4.0时代,而“物联网+”、大数据、云服务计算和智能等新技术在农业领域的应用,已然成了现代化农业发展新的动力和支撑。运用智能化技术辅助农业生产,能大幅度提升农业生产的质量和效率,有效促进农民的增产增收,增加其经济效益。文章重点对智能化在农业机械领域中的应用进行了分析,并对其未来发展进行了深入研究。
        关键词:智能化;农业机械;应用;发展
        1智能技术在农业机械中的应用
        1.1智能化在土壤、病虫害防治等农业机械中的应用
        大数据时代下,农机制造企业将会成为整个农业价值链中的重要环节,如何让智能在农机领域更好地应用并满足当下的农机化需求,是农机企业未来谋发展的一个新的方向和维度。智能化目前已在农业机械领域实现了基于土壤探测、病虫害防护等功能的合理化农机精准服务。新型无人机和智能农机机器人的结合,利用类似核磁共振的成像技术,无人机快速精准拍下土壤和农作物的照片,通过电脑智能分析,得出土壤成分和肥力等相关数据。跨领域的科学家将5万多张农作物叶子的照片导入该智能农机系统,并运行智能的深度学习算法,使该智能农机系统探测土地肥力、识别病虫害,并在化肥库和农药库中找到所需物品,进行下一步喷洒作业,大幅度节省了成本,提高了大面积种植的效率和产能。
        1.2智能化基于耕作、播种、采摘等智能机器人的应用
        学者将智能识别技术与智能机器人技术完美结合,可深入广泛应用于农业播种、耕作、采摘等场景,提升农业生产效率,降低成本,同时降低农药和化肥消耗。在播种环节,科学家最新研发的智能播种机器人通过前端探测装置获取土壤信息,然后通过智能优化算法得出最优化的播种密度及路径规划,并自动播种。在耕作环节,基于智能化的农业智能机器人可以在耕作过程中为沿途经过的植株拍摄照片,利用电脑识别和机器学习技术判断是否为杂草或长势不好、间距不合适的作物,从而对症作业。这样的农业智能机器人,每年可以帮助农民减少90%的农药、化肥使用。在采摘环节,新的农业智能采摘机器人通过摄像装置获取果树的照片,用图片识别技术识别适合采摘的水果,结合智能机器人的精确操控技术,可以实现一秒一个采摘,大幅度降低了成本。
        1.3虚拟现实技术的应用
        农业机械仿真涉及到了农业科学、机械学、控制学等多个学科领域,目前仿真工具虽然能够化解多数仿真问题,不过若想进一步满足农业机械较为繁杂且多物理耦合的要求则需要根据各个农业机械领域的仿真进行分析。现阶段,VR技术在农业机械中的运用已经成为了各界所广泛关注的话题,而这一技术的应用也有着显著的成效,主要应用于虚拟装配以及虚拟试验中。其一,虚拟装配技术。和一般的装配技术对比,虚拟装配通过VR能够在沉浸式的条件下实现农业机械的装配,并在产品装配的方向上来确定其可装配性,并设计装配方案。尤其是一些较为复杂的装配工作,VR技术拥有着显著的优势。由于VR技术的推广,国内外都针对虚拟装配技术的装配建模以及装配流程设计等进行了深入的研究;其二,虚拟试验。利用VR技术完成农业机械的虚拟试验不但可以确定产品性能的预测,而且还可以为操作人员了解农业机械提供条件。VR技术在农业机械虚拟试验中的应用尚不够成熟,而通过VR技术开发的非道路车辆虚拟样机系统则能够完成模拟驾驶的目标,通过这一手段可以还实现驾驶控制系统的评测。
        2农业机械的智能化发展
        1)农业中的智能化时代在发展中成长,表现为农机自动化种植和收割,或用于耕种和土壤采样的无人驾驶工具,以及智能化机器人无人驾驶飞机的活动、农作物搜寻等,智能技术已经从理论学到设计学跃迁为实用场景农田。简而言之,随着AI技术的实施,未来的无人驾驶农业机器已经越来越多地在田间运行,这意味着不久的将来许多农场运营将发生重大变化。


        2)未来AI技术的发展通向大社交时代,连接人和人、人和物、人和服务。大社交时代,发展智能化的农业机械成为传统农业产业转型升级的大势所趋。而当下农机行业正面临着智能化、数字化、自动化、信息化的大变革,这恰恰与大社交时代的概念不谋而合。智能化农业机械的研发及使用是农业现代化的重要标志,能有效提高农业作业及管理效率,促进农业发展,保障人类粮食及经济作物安全。显然,农业的现代化发展与农业机械的智能化息息相关,“如何让智能在农机领域更好应用”正是当下农业机械智能化未来发展的一个新的思考方向。
        3)农机管理智能化。在发挥农机作用方面,体现的是一个系统工程,需要形成一个有效的管理网络,这样亦可提高农机的前期和农闲时段的利用率。智能化对农机信息的采集、存储、传递和状态分析等操作,能使特殊环境下智能化农业机械真正发挥其实用价值和效率。未来该系统的使用出现在农场办公室中,计算机能通过无线通信与在农场里作业的机械交换数据,这样,农机服务中心的计算机就可以收集和整体分析机械数据,并存入数据库。农机服务中心的计算机在信息存储、处理、知识库和管理决策系统上要比机械中的设备更加强大。例如“互联网+”对农机进行智能化管理以及“智慧农机”服务平台的发展,主要用于对农机的定位、调度以及作业面积的统计等,对农业耕作有较好的效果。
        3我国农业机械的智能化发展的建议
        3.1朝大规模农业机械的智能化建设
        农业机械的智能化建设应当对小规模农业经营现状进行改革,结合国家相关的惠农补贴政策,在当地农业机构支持下大力建设大规模的农业机械智能化网,集中进行大面积农业种植,着力提高农业机械化水平,推广先进技术,进而提高农业种植的先进水平,提高土地产出率,加强推广力度,提高农业技术的先进性。智能化农业机械能够实现针对传感器反馈信号的智能化处理,同时和控制系统与操作人员完成信息的交互,进而保证机械作业的可靠性和效率性。
        3.2完善农业机械的智能化标准建设
        目前农业机械的智能化的接口标准不统一,影响农业机械的智能化的集中管理。为此,需要针对各农业机械的智能化情况,积极加强不同地区之间的合作。我国需要积极参与国际标准建设,引进国际先进标准,让农业行业内对农业机械的智能化达成共识。
        3.3推进农业机械的智能化的发展
        必须加强对深度学习算法的研究,并以此为创新点,构建数据实时处理模式。大力投入研发智能化的农业机械设备。对农业机械而言,需要大力发展精细化农机和智能化农机。我国当前使用的农机设备只能完成粗糙的种植和收割工作,智能化水平较低。为推动农业经济发展,还需要大力研发智能化农机设备,提高农机精细化水平。为此,需要不断学习国外农业机械设备的设计,本着绿色发展和农业科技的目标,不断提高农业机械设备的先进水平。只有创新农业机械发展,才能赋予农业事业动力,推动农业经济的发展。
        4结束语
        综上所述,建设智能化的农业机械,对我国农业事业发展有重大意义。我国要对智能化的农业机械技术投入大量人才和资金,进行自我知识产权研发,推动农业机械智能化的标准建设,降低农业机械使用成本,让智能化农业机械助力农业生产,进一步提高我国农业经济的发展水平。
        参考文献:
        [1]刘晨.智能在农业机械发展中的前景和意义[J].农业工程技术,2019,39(36):89-90.
        [2]杜岳峰,傅生辉,毛恩荣,等.农业机械智能化设计技术发展现状与展望[J].农业机械学报,2019,50(9):1-17.
        [3]陈向东,李军辉.智能技术在农业机械上的应用[J].农业机械,2018(12):66-68.
        [4]吴莉丽,薛益.农业机械自动化技术研究[J].电子世界,2018(18):154.
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