国内外农业机械化新技术的现状与发展.doc

摘 要机械化农业是20 世纪农业生产方式的代表性变化它有力地推进了农业的发展在新世纪要提高 农业现代化水平必须积极地推进农机化技术创新为此通过查阅大量国内外有关农业机械化新技术的 资料,总结并简要地论述了国外农业机械化技术的发展现状以及国内农业机械化技术概况与发展趋势 关键词农业工程农业机械化综述新技术智能化自动化 中图分类号S23-01 文献标识码A 文章编号1003188X(2006)05000703 0 引言 现代化农业除要求农业机械性能稳定工作可 靠操纵方便机动灵活等基本特点外还应使作 业过程达到半自动化自动化并具有运行状态监 测故障自诊及其自动报警功能以便能及时准 确地报出故障部位提高作业效率近年来电子 技术与计算机技术结合形成的智能控制技术的发展 以及先进的机械制造技术新材料的涌现为农业 机械带来了新的技术变革推动了农业机械向智能 化自动化方向发展极大地促进了农机产品性能 的提高1 1 国外农业机械化新技术的发展现状与趋势 1.1 经济发达国家农业机械化技术水平现状 目前欧美国家大田生产已经高度机械化形 成了比较稳定的生产体系与配套机具但随着生物 技术信息技术机械制造技术和农业生态生产技 术水平的提高以农业可持续发展和增产增收为目 标的新的农机化技术和机具还会不断产生 20 世纪70 年代德国实现了农业机械化根 据农业发展的需要和当代科技发展的水平其动力 机械进一步向大功率大型化方向发展以适应农 场规模不断扩大的需要同时复式作业和联合作 业机具有了新的发展开发出了免耕深松灭茬 施肥播种1 次完成的机具以适应保护性耕作多 种高性能机具前后挂接进行联合作业作业机械和 运输机械一体化牧草收获机械集收割捡拾压 捆装载为一体甜菜马铃薯收获机械将去叶 刨掘收获清土装运联成一体等这些机械大 幅度提高了农机作业效率而且为了适应农业机械 化与农业可持续发展相结合这一新的发展趋势生 产出了一些有利于保护资源环境的农业机械如有 利于保护性耕作的深松灭茬圆盘有利于节水的喷 灌机械及节约种子的精密播种机等并推出了液压 旋转双向犁同时卫星定位激光制导等高新技 术也被应用到农业中 美国加拿大澳大利亚等国人均耕地较多 在种植业中主要发展大规模集约化经营所需大型高 效农业机械如74 340kW 大功率轮式拖拉机及配 套宽幅耕整地播种病虫害防治机械青饲料联 合收割机等2 英法等国则为中等规模集约化经营 种植业与畜牧业并重农业机械以中型为主意大 利是当今世界农机产品的主要生产国和销售国其 生产销售的拖拉机大部分为四轮驱动73.5kW 以上 的大功率产品呈逐年增长趋势且在各国履带拖拉 机生产日渐减少的今天意大利在20 世纪90 年代 末的履带拖拉机仍占拖拉机产量的一定比例 1.2 发达国家高新技术发展状况 近年来一些发达国家不断将高新光技术 应用到农业机械上来使农业机械向智能化发展 例如将激光技术应用于拖拉机利用激光计算机 导航装置在室内荧屏前一人可操纵多台激光拖拉 机进行耕作将产量计量器安装在联合收割机上 在收割作物的同时准确地收集有关产量资料绘 制各田地的产量分布图将超声波应用于挖土机 将微波技术用于杀死昆虫及干燥谷物等除此之外 由于机器视觉和人工智能技术的发展研发出了可 代替人或犬放牧羊群的牧羊机械狗能辨别出苹果 是否成熟的摘苹果机器人还有无人插秧机无人 驾驶拖拉机使用3S 技术等这些产品显著提高了作业效率。2 国内农业机械化新技术概况 2.1 我国农业机械化新技术的发展现状 2.1.1 新产品投入市场增多 国内农机制造企业新产品研发及投入市场速度 加快中国一拖继80 型拖拉机后开始批量供应 70 型拖拉机迪尔天拖自60 型拖拉机热销后又 将推出72 型拖拉机从农村工程机械看中国一拖 推出了价格低廉且备受广大农民欢迎的小型工程机 械作业机械市场上农哈哈的免耕灭茬播种机和 天津富康的不对行玉米收获机也深受消费者喜爱 有了新产品就有了提前占领市场的筹码这是所 有企业竞相采用新技术提升产品科技含量的动力 所在 2.1.2 有特色和个性化产品增多 从外观质量上看流线型拖拉机已成为一种时 尚拖拉机和农用车驾驶室的布置和形式采用人机 工程的技术同时农机产品的内在制造质量也在 稳步地提高从产品性能和用途上看具有鲜明特 色的产品在一定区域有稳定的市场大多数产品都 开始采用汽车等行业的先进技术 2.1.3 适用新产品尚显不足 多年来农机企业受农民收入影响其产品价 低利微缺乏新产品开发能力目前农业调整速 度加快对农机新产品需求迅猛但开发一个新产 品需时较长因此产生了供给与需求脱节的现象 如残膜回收机青饲收获机薯类种植机甘蔗 甜菜亚麻等经济作物收获机械农产品精深加工 和畜牧养殖机械等都有很大的市场空间但目前国 内还没有能普及应用的适用机型供农民选择这在 很大程度上制约了农机市场的拓宽 2.2 我国农业机械化新技术的发展趋势 从国外多年的发展经验可知采用自动化智 能化的作业方式是现代农业发展的必然趋势是发 展高效节本农业的有效途径近年来随着我国改 革开放的不断深入我国的农业机械化技术取得了 一定进展3 2.2.1 农用传感器技术的进步 能不能有效地实现农业机械自动化控制关键 在于一是能不能实现对农产品的生物学性状和活 动进行迅速准确地评价二是能不能准确地监测 机器的工作状态以便及时地进行调整使得自然 环境下准确检测这些性状和状态的传感器及数据处 理技术与装置的研究开发显得尤为重要目前我 国的农用传感器技术的应用已十分广泛例如收 获机上使用谷物流动传感器可快速地测出收割机每 秒收获的谷物质量使用谷物湿度传感器可实现对 收获谷物和储藏谷物湿度的在线测量和监控在粮 食烘干储存等作业上对温度传感器的使用解决 了温度测量的精度问题和远距离非接触式的测量 其它如速度位移力传感器等也都广泛应用为 农业机械的自动化智能化打下了基础4 2.2.2 电子技术和计算机技术在农业机械上的应用 自20 世纪90 年代以来世界电子技术的发展 极为迅速产品周期不断地被缩短小型化微型 化芯片的出现为其在农业机械自动化智能化上的 应用提供了可能例如在联合收割机播种机等 机械上应用电子监控装置使操作者能随时知道机 器的工作状态并通过故障显示报警系统对某些部 分进行调整以便保证作业质量5 与此同时随着自动控制技术的发展电子设 备的性能得到了很大提高已能够适应农业生产的 高温潮湿振动噪音灰尘等不良环境提高 了产品的耐久性和可靠性6 因此信息技术与微 电子技术在农业机械装备中的应用代表着农业机 械技术发展踏上了一个新的里程碑 2.2.3 农用机器人技术 机器人是机电一体化的典型它集中了机械 电子计算机自动控制及人工智能等高科技的最 新研究成果由于农业机械领域中农业作业环境 作业对象的复杂性和多变性决定了对农用机器人 有更高的要求7 要求农业机器人将能够自动收集 处理作业环境及作业对象的各种情报确定目标并 依此决定应选择什么样的操作形式进行恰当的作 业如在果实收获时机器人要根据果实本身的特 性自行判断果实的成熟度在除草和间苗作业时由 机械本身自行区别出作物与杂草等我国已开发出 能够进行作物嫁接的农用机器人并将其加入到生 产实际中8 随着计算机智能技术的发展农业机器人的实 用化步伐将会加快今后将会有更多的农业生产由 机器人来完成 2.2.4 精确农业体系的建立 电子学信息技术等高科技的应用使一些农 业装备具有智能化特征和更易于相互通信促进了 农业机械应用于精细农作的研究开发精细农作的 思想核心是获取农田小区作物产量和影响作物生长 的环境因素的相关信息分析影响小区产量的原因 采取技术上可行经济上有效的调控措施区别进 行对待按需实施定位调控即处方农作10 其主要的支持技术有3S 技术即全球定位系统GPS 地理信息系统GIS 和遥感技术RS 信息采集 与处理技术ST 决策支持系统DSS 和智能化 农业机械IAM 等技术GPS 确定农业机械在田间 的瞬时作业位置通过RS 系统随时随地地采集环境 及作物信息这些信息输入GIS 并结合事先储存在 GIS 中定期输入的各方面的数据及各种决策支持系 统对数据进行加工处理作出合理适当的农业作 业决策传输到执行机构输入智能化农业机械系 统中实现对作物的变量投入或操作调整 11 随着 信息技术网络技术人工智能技术在工业上的广 泛应用在传统农业装备上引入信息化智能化技 术是21 世纪农业现代化发展的必然趋势 2.2.5 保护性耕作体系的发展 先进的农业生产技术对农业机械提出了更高的 要求农业机械的发展也会促进农业技术层次的提 高所以只有农机与农艺紧密结合才能互相促进 不断提高农业生产技术水平目前正在兴起并大 力推广的保护性耕作则是农机与农艺相结合的一个 范例它是以机械化措施为龙头在尽可能不扰动 表层土壤的情况下在茎叶残茬覆盖地播种施肥 并使用化学药剂除草和防治虫害农机农艺相配套 从而起到保土保水保肥的作用实现农业的可 持续发展12 保护性耕作技术的核心是少耕免耕秸秆覆 盖其大量的作业工序必须依靠机械来完成因此 发展机械化保护性耕作技术是这一技术在农业生产 中大规模应用的必然前提随着我国保护性耕作技 术的逐步推广已开始形成相应的农机具系统主 要有深松机具免耕播种机具秸秆及根茬粉碎还 田机具等目前正在不断地开发与完善中13 3 结束语 农业机械向智能化精准化和实现可持续农业 方向发展以逐步实现农机作业的高效率高质量 和低成本提高操作者的舒适性和安全性随着世 界人口的继续增长和人民生活水平的不断提高农 业机械化在更高的水平上继续发展是必然趋势 参考文献 1 管荣根,张瑞宏,顾 玲.入世后我国农业机械的发 展J.中国农机化,2002,(4):8-10. 2 张兴勤,吴荣辉.国内外农业装备现状与发展趋势 J.农业机械,1999,(11):8-9. 3 党革荣,耿端阳.农机发展出路在于智能化和自动 化J.中国农机化,2003,(5 :5-6. 4 金衡模,高焕文,王晓燕.农业机械自动化的现状与 推进模式J. 中国农业大学学报,2000,5(2): 44-49. 5 史艳国,李振明.浅析新技术在农业机械化中的应 用J.农机使用与维修,2003,(3):13. 6 冯启高.未来农业机械的技术开发方向J.河南科 技,1997,(4):6. 7 马瑞峻,区颖刚,李长友,等. 现代农业机械新技 术教学内容和方法探讨J.农机化研究,2003, (1):238-240. 8 冯启高.日本农业机械化研究现状及技术开发方向 J.农业现代化研究,1997,18(4):254-256. 9 蔺公振,高春艳.加入WTO 对我国农机工业的影响 J.农机化