以农机自动化实现“精准农业”

作者:本网编辑 文章来源:《MM现代制造》 发布时间:2010-08-05

  导读:农业机械是发展现代农业的重要物质基础,农业机械化是农业现代化的重要标志。2010年7月5日,为了促进农业机械化和农机工业又好又快地发展,国务院公布了关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见(简称意见)。意见指出:当前,我国正处于从传统农业向现代农业转变的关键时期,加快推进农业机械化和农机工业发展,对于提高农业装备水平、改善农业生产条件、增强农业综合生产能力、拉动农村消费需求等具有重要意义。

  意见指出,要坚持自主开发和引进、消化、吸收、再创新相结合的发展道路,建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的农机工业技术创新体系。围绕大马力拖拉机、多功能收割机、高效节能大中型水泵、喷灌机等重大产品开发,加快产业升级和产品更新换代;围绕发动机、传动、电控、液压等核心部件研发,增强农机工业自主创新和核心竞争力。

  意见要求,要加大农机制造企业技术改造力度,改善企业研发和生产条件,应用精密成型、智能数控等先进加工装备和柔性制造、敏捷制造等先进制造技术,提高农机制造工艺及装备水平。

  自新中国成立以来,我国农业自动化的发展现状是怎样的呢?意见的颁布显示出了我国发展现代化农业的决心,同时将推进农业现代进程提上了“国家日程”。这将对我国农业快速健康地发展起到积极的指导作用,也为自动化行业提供了又一个巨大的市场空间。

  

  农业自动化的发展现状

  农业机械化从过去到现在一直在农业现代化中担当主角,社会的发展对机械化农业生产又提出了更高的要求,即实现农业机械自动化。农业机械自动化能提高生产效率,节约资源,降低农业生产成本,提高产品的品质,强化农产品的国际竞争力,必将在未来的机械化生产系统中起核心作用。

  据了解,最早的农业机械自动化装置是1936年Ferguson发明的牵引控制装置 ,该装置通过油压升降作用改变耕深,从而把牵引力维持在一定范围内,目前已经广泛地应用于大中型拖拉机上。

  农业机械化已不再是传统意义上的利用现代机械、现代农艺和现代管理进行农业生产的技术和经济过程,农业机械化及其自动化已扩展到利用现代机械和自动化技术进行精准农业生产,充分体现了自动控制和计算机应用等。如“3s’技术、自动控制技术、虚拟仪器技术,机器视觉技术,仿生技术,人工智能技术,机电一体化技术、传感测试技术、优化设计技术、计算机应用技术和专家决策技术等。

  近年来,国外农业自动化飞速发展,农业机械设计向高速、宽幅、大功率、舒适的方向发展。自动化控制技术在农业机械上的应用已相当普及,一些著名厂商把自动控制、信息处理、全球定位系统和激光、遥感等现代尖端技术、装备应用于农业机械上。随着电子工业的迅速发展,农业机械自动化会从农业机械的部分自动化向无人操纵自动化和农业机器人发展,农业将会成为高度技术密集型产业。

  国内农业自动化发展历程

  由于历史、观念和技术等方面的原因,我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距,已远远不能适应农业的科技进步,对农业机械自动化研究工作开展比较晚,国民经济发展水平决定了我国的农机化水平。

  7O年代中期,有专家对国外的农机自动化技术曾作过大量的研究工作.特别是对拖拉机和谷物联合收割机,但没有应用到国内机型上。在工农业生产相对落后的情况下,自动化技术在农机上的应用仍是一句空话。但是机械式的自动控制机构在小型半喂人联合收割机的割茬高度自动调节机构,以及茎杆自动堆放机构上。

  8O年代中期,我国在茶叶机械上曾研究成功机电一体化产品,如由计算机控制的可变程序控制茶叶揉捻机和计算机自动控制的茶叶烘干机等,但没有推广应用。

  随着改革进程的加快,农业经济也获得了大发展,开始走向集团化、规模化、专业化 ,出现了各类专业户。这时的农业已经变成了一种新兴的产业。为了提高产量 ,减轻劳动强度,从育种到耕整地、施肥、除草、收获、脱粒,农用机械都发挥了重 大作用。农用机械的利用促进了农业的发展,农业的发展需要农用机械向更高的水平迈进。

  到1998年,全国农机制造企业达到1641家,职工1091万人,拥有固定资产原值58822 亿 元,净值38107亿元,工业总产值74122亿元,生产大中型拖拉机6353 万台,小型拖拉机16878万台,农用运输车24431万部,联合收割机297万台,水泵168 58万台。农业机械在农业生产中占据了重要位置,中国农民靠农业机械的发展走上了致富的道路。

  近年来,自动化的研究逐渐被人们所认识,自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如,把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来,应用于传统农业机械。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验,同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术。这些技术和方法使得我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展,从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。

  1999年,黑龙江省农垦总局引进的美国凯斯公司的2366轴流谷物联合收割机,并安装了一套精准农业系统。它是中国第一套精准农业系统在农机中使用,标志精准农业在中国实施的开始。

  农业自动化的发展趋势

  随着现代科学技术的进步和现代高效农业的不断发展,自动化控制技术在农业现代过程中不可替代的地位和作用越来越被人们所认识。农业自动化能够大大提高劳动生产率和增加劳动舒适性,而且随着经济的全球化,面临农产品开放进口和市场竞争的压力,现代业只有通过进一步提高生产率、降低生产成本和提高产品品质才能生存。从这些新的需求出发,农业生产着高效率和高精度的机械化、自动化方向发展是必然的选择。

  日前农业机械自动化大致有以下3类。一是已有农业机械及装置的部分自动化控制。这种自动化方式以提高已有农业机械及装置的作业与操作性能,提高作业效率和作业精度,减轻驾驶员的负担,节约资源等为目的。二是已有农业机械及装置的无人自动操作。这种自动化方式用在操作简单且容易实现无人运转,危险性大或是长时间重复单调过程的作业上。如用计算机程序或无线电遥控来操纵拖拉机及联合收割机、自动控制行驶、自动检测耕深、耕宽或作物行列数、自动完成作业,以及能使下煤机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。三是农业机器人。农业机器人是一种可由不同程序软件控制,以适应各种作业,能感觉并适应作物种类或环境变化,有检测(如视觉等)和演算等人工智能的新一代无人自动操作机械。

  自动化技术特别是微电子自动控制技术在农机上的成功应用,是农业现代化的重要标志之一。根据我国实际国情,必须考虑该技术的成熟程度,即自动化技术本身的可靠性,必须考虑整机售价应适台我国农民当前的购买力,以及采用自动化技术的实用性和农民在操作使用维修保养时的方便性。

  现在农业生产自动化控制系统基本上是各种系统的集成,硬件上有传感器、传感器变换器接口、控制器、计算机网络、被控设备、总线等组成的。随着自动化信息技术和生物技术以及工程制造业的发展,智能控制技术的广泛应用,农业生产的精确控制必然是现代农业生产的发展方向。

  即所谓的精准农业,是在传统农业与农业机装备技术上,运用高新技术进行农业生产管理,是一种自动化和信息技术与农业生产相结合的产业,也是未来农业发展的重要途径。目前我国在这方面已经取得一些进展。如日前,河南省首个农业气象观测自动化仪器在郑州农业气象试验站安装调试完毕,并投入业务运行。该仪器除了能对土壤墒情和农田小气候实时监测外,还可以获取冬小麦和夏玉米不同发育阶段的图像并通过网络传输至远程服务器,为制定农业气象自动化仪器安装技术标准与农作物自动化观测规范积累资料。

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