农业机械的发展现状及趋势

PAGE农业机械的发展现状及趋势学院：工程学院班级：机械1104班姓名：刘峰学号：A13110405日期：2013/12/20 1-农业机械的发展现状及趋势摘要：农业机械化是现代农业最基本、最显著的特点，推进农业现代化必须发展农业机械化。我国农机现在处于高速发展阶段，但还存在着许多的问题，解决这些问题是保证农机又好又快发展的必要条件。由于发达国家的农机发展起步较早，我国与发达国家的农机水平还有一定的差距。随着科技的进步，在21世纪，农机与农艺相结合、精准农业以及农业机器人是农业机械的发展趋势。关键词：农业机械；现状；趋势ThedevelopmentstatusandtrendofagriculturalmachineryAbstract：Agriculturalmechanizationisthemostbasicandthemostremarkablecharacteristicsofmodernagriculture.Advancingagriculturalmodernizationmustdevelopagriculturalchina’sagriculturalmechanization.mechieryisnowinastageofdevelopment,buttherearemanyproblems,tosolvetheseproblemstoensurethatthenecessaryconditionsfortherapidandsounddevelopmentofagriculturalmachinery.Becauseoftheagriculturaldevelopmentstartedearlyinthedevelopedcountries,ourcountryandthedevelopedcountriesthelevelthereisstillacertaingap.Withtheprogressofscienceandtechnology,theCombiningagriculturalmachineryanAgronomy、thePrecisionAgricultureandtheAgriculturalRobotarethedevelopmentaltrendsinagriculturalmachineryinthe21stcentury.Keyword:agriculturalmachinery；status；trend0引言农业机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。现代农业机械制造业主要包括种植业机械、畜牧业机械、农产品加工业机械、林业机械、渔业机械、农业运输机械，以及可再生能源装备等7个门类。其中，种植业机械仍是我国农业机械行业发展的重点产品。农业机械化的发展与国家的发展密切相关。其中农业机械在农业现代化建设中主有四大作用，即提高生产率、增加民农收入、保护环境和促进作用。但是，由于最近几年商业占地的增加和环境气候恶化加剧，中国的可耕地面积正逐年递减，目前，已经接近18亿亩的底线。因此，大力发展农业机械对中国的粮食安全具有重要意义。农业作为作第一产业，在我国经济发展中仍占有重要的地位。然而，随着全球一体化经济格局的形成，对比社会发展的其他项目，农业整体的表现是滞后的，机械作为先进农业实施的载体，在我国还普遍存在着投入不足，技术发展退缓以及农机化人才缺乏等制约因素，面对我国农业以及农业机械化实现存在的问题各个突破，提出新的机械化发展思路，对于实现我国农业现代化的目标具有积极的意义。1国内农机发展现状及存在的问题1.1国内农机发展水平中国是农业大国，农业是国家的命脉，农业机械化发展是农业发展的重要保证。我国农业机械制造业是在新中国成立后，从无到有逐步发展起来的，是从增补旧式农具和制造推广新式农具起步的。改革开放以来，我国农业和农村经济建设取得重大进展，农业机械化事业也不断发展壮大，特别是进入新世纪以来，呈现出快速健康发展的良好态势，主要表现在以下几方面：1．农业机械装备总量持续增加。2001至2006年，我国农机总动力从5.50亿千瓦增长至7.26千瓦，拖拉机保有量由1405.5万台增长到1728.3万台，2006年大中型拖拉机保有量达到167.6万台，比上年增长20%。高性能、大马力和复式作业的农业机械保持高速增长，农机装备结构得到明显改善。2．农田作业机械化水平显著提高。2006年，我国机械化耕地、播种和收藏总面积达到23.4亿亩，作业水平分别为52.1%、32.4%、25.2%，全国耕地收综合机械化水平达到38%，农业综合生产能力明显增强。在小麦、水稻和玉米三大粮食作物中，小麦机播种和机收水平均超过80%，基本实现了生产全程机械化，水稻机械化栽植和收获水平分别为10%和40%，玉米机播和机收水平分别达到58%和5%。3．农机作业社会化服务效益稳步增长。我国农业生产规模小、经营分散、组织化程度低，一家一户发展农业机械化非常不经济，广大农民在生产实践中探索出了以农业机械跨区收获小麦为代表的社会化服务模式，在地方上由政府组织成立了农机合作社，把农业机械与分散的农户联系起来，把机械化生产和家庭承包经营结合起来，促进了农业机械的共同利用，提高了农机经营效益。2006年夏季，全国共投入小麦联合收割机39.2万台，完成小麦机收超过3.2亿亩，每天最高收获面积达到1600万亩。4．农业机械化技术创新与示范推广力度加大。例如“十一五”期间，国家高度重视“三农”工作，通过“两减免、三补贴”支农惠农等政策加大了对农业的支持力度，中央财政不断增加农机购置补贴资金规模和补贴范围，并把提高农业机械化水平作为促进农民增收的一项重要措施。2006年，保护性耕作试验示范在我国北方400多县(场)实施，推广面积超过2000万亩，水稻机插秧技术在水稻主产区推广面积达到3000万亩，比2005年增加1000万亩。此外，玉米、大豆、棉花、马铃薯、油菜、甘蔗、牧草生产等机械化技术，机械化旱作节水技术，农作物秸秆综合利用技术等农作化技术已被农业部确定为重点推广的先进适用技术。农业机械制造业受益于国家政策鼓励、资金投入、财税优惠等多个方面的扶持，同时随着科研、生产、开发体系进一步的创新和发展，产业规模不断扩大，并稳步保持快速发展的态势。1.2国内农机发展存在的问题随着科学技术的进步，我国的农业机械水平有了很大的提高，但与西方发达国家相比，作为农业大国的我国农业机械化水平仍然亟待提高，在其发展中仍然存在诸多问题亟待解决。国内农机发展存在的问题，具体来说，主要分为以下几类：1．农业机械化水平发展不均衡。受到地理条件与气候等因素的影响，我国农业机械化水平与经济及社会发展不够均衡，而且东西部发展差异较大，导致机械化的发展差异明显，经济发展缓慢地区机械化水平很低，农村基础设施不够完善，相对体系也并未建立，导致我国农业机械发展缓慢。2．机械装备的总量不足，结构不合理。从当前我国农业机械的使用情况来看，老化十分严重，并未及时更换，而且运输的机械较多，作业机械不足，以中小机械为主，大机械不足，这都严重影响我国农业的发展，总量不够，缺乏合理性。3．门类品种问题颇为严重。我国农业机械化水平在不同作物、不同环节上的差距很明显，尤其是水田机械的水平过低，严重制约我国农业的快速发展，而且我国水田数量较大，但从其生产情况来看，仍然主要依赖手工作业，机械化水平很低。玉米的机械化水平刚刚起步，棉花机械却处于空白，门类品种的缺陷导致农机产品过剩与短缺同时存在，制约农业机械化的发展。4．农机服务产业化的服务体系不健全。健全的农机产业化服务体系有较为宽阔的服务范围，包括农业生产前、生产中以及生产后的服务，涵盖种植业、畜牧业、农产品的加工处理等方面。农机社会产业化服务可以促进农业的标准化、专业化、规模化的经营，对降低农业的生产成本、提高农产品的质量和效益有显著效果。目前我国没有一个完整的农机产业化的服务体系，不能提供完整的农机服务，对农业机械化的发展产生了严重的影响。5．行业内部恶性竞争。在我国农业机械制造行业内部，由于国家对支农企业的财政补贴，使很多企业对自身的产品质量降低了要求，再加上部分地区实施贸易壁垒的保护，也阻碍了高新技术产品和技术向农机制造领域的渗透和推广，这在一定程度上加速了农机制造行业的恶性竞争，也使得整个农业机械制造行业出现了运用质量下降的趋势。国内农机业存在问题的原因有多方面。一是农业装备开发的难度大；二是农业装备制造行业的利润低；三是目前的大部分农业装备制造企业是中小型企业，研发能力很差；四是行业管理水平有待于改进。但大多数农机企业普遍存在规模小、技术设备落后等状况2国外农机发展现状 美国、日本和欧洲是农业机械化发展水平较高的几个国家，这些国家的农业之所以发达，就在于他们不但拥有足够数量的农业机械，而且还形成了适合各自国情的农业机械化体系。它们在农业生产、农作物种植、土地经营规模、农民经济收入、社会化服务体系、以及农业机械化水平等方面具有典型性。以中国为代表的发展中国家的农业机械化水平较发达国家还有很大的差距，传统农业在发展中国家还普遍存在。美国是农业机械程度最高的国家之一。1999年，美国每个农业劳动力所生产的食物和纤维可供养近200人。仅占全美3%的农业劳动力生产了供全国人口消费的低价食物，并出口了占美国出口总额20%左右的农产品。在美国，不但大田作物生产及收获已全部机械化，一些难度不但大田作物生产及收获已全部机械化，一些难度大的行业与作业也实现了机械化。目前美国在谷物联合收割机、喷雾机、播种机等农业装备上己经开始采用卫星全球定位系统监控作业等高新技术，向精准农业方向发展己成趋势。系统进行精准农业作业。在苹果、梨、葡萄种植方而，为适应机械收获作业，利用生物工程技术，控制作物的形状和结构，实现农艺与农机的结合。日本是一个工业和农业都很发达的国家。人口密度大，耕地面积少。日本的主要农作物是水稻。田间作业全部实现了机械化，水稻育秧、插秧、联合收割机居世界领先水平。日本能在水稻育秧、移栽方面很快实现机械化，有赖于高度重视农艺和农机的有机结合和高度发达的工业所提供的高质量设备。除水稻生产外，奶牛饲养、肉牛和养鸡、养猪业也都实现了集约化与机械化。特别是设施农业，日本的日光温室很发达，花卉、蔬菜、养菇等广泛采用温室栽培。机械也非常齐全。日本农业机械近年来为适应经营规模扩大的需要，很注意发展大型高性能的农业机械，同时注重发展适用于小规模经营、老年农民和妇女操作的小型农业机械。西欧国家的农业大多数是以旱作物为主，其在小麦、玉米等粮食作物的各项生产环节均己全面实现了机械化，西欧国家农机产品制作精良，机、电、液有效结合；农机企业不断兼并重组，跨国公司越做越大；产品的大型化、智能化依然是欧美农机的发展趋势。其中较为典型的当属英国。英国的农业机械制造业较发达，农业装备以种植业和畜牧机械为主，除满足本国需要外还大量出口。农机企业以小企业为主，英国重视74.6kw以上拖拉机的生产，也注意发展与拖拉机配套的各种复式或联合作业机。奶牛、肉牛饲养和挤奶等机械品种也较齐全。发达国家农业劳动生产率的提高，除采用优良品种、合理施用化肥、农药与良好的灌溉条件及畜禽与水产工厂化饲养外，其根本原因是注重农业的可持续发展，实现了高度机械化、集约化生产。大部分发展中国家比如非律宾、印度、泰国、智利、巴西等国家，也在大力加快本国的农业机械化水平，并积极采用拖拉机等配套农业机械与装备来进行各项农业的作业。不过从总体上来看，全球发展中国家的农业机械化发展水平在不同的地区存在很大的差异，而且发展也极不平衡。3国内农机发展的趋势借鉴国外农业机械发展的经验，我国农业机械也应该逐步向自动化、智能化方向发展。近年来，国内农机研究人员在农业机械机电一体化技术应用方面也进行了一些有益的实践与探索，并取得了一定成果。我认为我国农业机械发展应该着重从农机与农艺相结合、精确农业以及农业机器人这三个方面发展。3.1农机与农艺相结合人们通常所说的农机和农艺，是指机械科学和生物科学的原理与技术在农业生产中的实用化，其本质是以不同方式达到获取作物最佳综合生产效益的目的。由于农业机械化的飞速发展，小麦、棉花、玉米等农作物全程机械化技术的不断深入，以及精量播种技术、膜下滴灌机械化技术等先进精准技术在农业生产中的应用，农机与农艺融合显得越来越重要。合的问题也摆在了新形势卜的农机工作者面前。如何使农机与农艺相互结合，处理好二者的关系，也是重中之重的任务。在现代农业中，离不开农机的现代化，也就是说“农业的根本出路在于机械化”，也更离不开先进的农艺要求。农机化是为农艺服务的，也是实现农作物最高农艺要求的，同时能够达到农业生产丰收丰产的目的。因此，实现最佳的农艺离不开农机化作保障；一种农作物的耕、种、管、收，只有通过不断发展农机化，才能使之增加效益，从而提高农作物的品质。我国有与农业的发展相对与西方国家较为落后，农机与农艺结合也不是很紧密，并且存在许多问题，以下面三类问题最为突出：农机与农艺的融合在管理体制和机制上不协调；农机与农艺配合不到位；农机与农艺融合的工作机制、体制以及标准没有形成。我国在发展农业机械化过程中，要想使农机与农艺更好的相结合，就必须大力解决以上问题。针对以上是三个问题，应采取如下措施：1.农业机械化是用机械装备不断武装农业的过程，必须由工业、农业两大部门共同协作、密切配合才能顺利进行。2.大、中专学校中农业机械化专业应增加农业生物方面和宏观环境基础知识方面的课程，农学专业也应增加农业机械基础知识，培养出农机农艺结合的复合型人才。3.由于各地的风上人情、作物种类、种植制度、栽培方法不同，需要进行系统的调查研究，提出区域化（因地制宜)、有理论依据的可以进行定量定时指导的机械化作业体系。3.2精确农业精确农业也被称为精细农业，是以知识和信息为基础的微观管理系统，基于作物栽培管理辅助决策与支持技术、电子信息技术和农业工程装备技术等。与传统农业不同，精确农业的特征是根据实时测定的作物实际需求来确定对作物的变量投入。其目的就是更好地利用有限的耕地资源，通过科学的投入来提高产量，从而降低成本，节约资源，减少农业生产活动对环境造成的不良后果。不可否认，我国是农业大国，50%以上的人口从事农业生产。同时，我国又是耕地严重不足的国家，均耕地面积仅是世界人均耕地面积的40%，排名世界第126位。另外，我国自然灾害频发，农业生产的自然条件复杂多变，因此发展精确农业具有现实和长远意义。精确农业在西方发达国家起步较早，近些年的发展也很迅速。精确农业的应用和普及，使得欧美发达国家的现代化农业得到了全面的发展。精确农业己经形成了一种高新技术与农业生产相结合的产业，己经被广泛承认是可持续发展农业的重要途径。例如法国农业可利用面积约3000万，占国土面积的55%，农业非常发达，是欧洲地区农产品最大的生产国和出口国。在法国，将不同功能的传感器安装在收获机的各个功能部位，就能利用GPS和GIS测定收获机的工作效率，同时还可以获取收获平均值、瞬时收获量、瞬时湿度、局部收获面积、作物种类以及总收获量等，并且实时显示于驾驶室内的显示器。这种方式就极大地提高了农业的生产率，增加了经济效应。参考发达国家精确农业的发展思路，并结合精确农业对农业机械化的要求，提出了几点适合我国国情的智能农业机械发展思路：不要盲目模仿，注意结合本国国情；加强学习和交流，注重培养专业人才；解放思想，普及农业机械；加快研究成果转化为生产力。3.3农业机器人农业机器人是一种以完成农业生产任务为主要目的、兼有人类四肢行动、部分信息感知和可重复编程功能的柔性自动化或半自动化设备，集传感技术、监测技术、人工智能技术、通讯技术、图像识别技术、精密及系统集成技术等多种前沿科学技术于一身，在提高农业生产力，改变农业生产模式，解决劳动力小足，实现农业的规模化、多样化、精准化等方面显示出极大的优越性。农业机器人种类繁多，按作业对象小同通常可分为以下4类:(1)可完成各种繁重体力劳动的农田机器人，如插秧、除草及施肥、施药机器人等；(2)可实现蔬菜水果自动收获、分选、分级等工作的果蔬机器人，如采摘苹果、采蘑菇、蔬菜嫁接机器人等；(3)可替代人养牲畜、挤牛奶、剪羊毛等工作的畜牧机器人，如牧羊、喂奶及挤奶机器人等；(4)可代替人实现伐木、整枝、造林等工作的林木机器人，如林木球果采集、伐根清理机器人等。发达国家对农业机器人的研制起步早、投资大、发展快，这些国家农业规模化、多样化、精确化和设施农业的快速发展，有效地促进了农业机器人与其他智能化农业机械的发展。自20世纪80年代开始，发达国家根据本国实际，纷纷开始农业机器人的研发，并相继研制出了嫁接机器人、扦插机器人、移栽机器人和采摘机器人等多种农业生产机器人。如澳大利亚的剪羊毛机器人，荷兰的挤奶机器人，法国的耕地和分拣机器人，日本和韩国的插秧机器人，丹麦的农田除草机器人，西班牙的采摘柑橘机器人，英国的采蘑菇机器人等。Belforte等研发出一种多用途、低成本的温室机器人样机，无需人工帮助，可以在温室环境下进行精准施药和精准施肥作业，样机生产率达到400-500株/h。Cho等研发出3一自由度机器人用于收获葛芭，该机器人基于机器视觉和模糊逻辑控制原理，包括3一自由度机械手、末端执行器、葛芭传送带、吹送风机、机器视觉装置、6个光电传感器以及模糊逻辑控制器等部分。该机器人的收获成功率为94.12%，平均收获周期为5s/个。vanHenten等利用该机器人对温室黄瓜进行田问采摘试验，平均收获成功率为744%，多数作业失败归因于末端执行器对果茎的定位不准确。Chen等开发出一套机器视觉系统，用于确定稻田微型除草机器人的行走路线。Mehra等开展了温室轮式机器人的视觉定位方案研究，采用菊花链式方法建立几何模型，用来确定目标物的位置坐标以及机器人本体位置，试验表明该方案可行。美国Purdue大学Y.Edan和G.E.Mfiles研制了3自由度的伺服电机控制的操作手，用来收获甜瓜。另外，Inoue等也利用遗传算法和神经网络对农业机器人的运动路径开展了优化研究。近年来，东南亚一些国家对农业机器人的研发也表示出较大兴趣。总体看来，在农业机器人的研发方面，日本居世界领先地位，现已研制出番茄、黄瓜、葡萄、柑橘等水果和蔬菜收获的多种可用于农业生产的机器人。20世纪后期，农业机器人开始在一些发达国家的农业生产中得以试验与应用，虽在不断发展，但仍有不少瓶颈问题有待突破，特别是由于开发难度大、成本高以及智能化水平小够完善等原因，致使目前的研究大多处于试验阶段，还无法普及实用，真正可替代人类从事农业生产实践的机器人还非常有限。主要存在以下两个重要问题：智能化水平不够完善，不能满足农业生产需要；开发难度大，生产成本高。农业机器人作业对象和作业环境的复杂性和多变性，以及农业的弱质性和农民的弱势性，均对农业机器人的研发提出了更高的要求，农业机器人的研发要点和重点可简要概括如下：1.实现功能、用途多样化。2.实现良好的适应性。3操作简单化，价格低廉化。4.优化机械机构设计。4结束语农业机械化是先进的生产力，是发展现代农业的重要因素，与农业劳动力向非农产业转移、增加农民收入息息相关。已经实现农业机械化、现代化的发达国家，由于农业机械的不断创新和广泛应用，大幅度地提高了劳动生产率，农业劳动力占全社会从业人员的比重非常小。无论从国外还是国内的情况看，农机化水平高的地区，农民收入也比较高，生活相对富裕。当今，随着农业新技术及机械电子工业的发展，农业机械正走向一个高水平的发展阶段。参考文献[1]李惠洁.关于农业机械的作用和发展[N].社会发展，65.[2]张建军，严森.国内外农业机械化发展现状及趋势[J].专题综述，3—4.[3]汪小平.农业机械发展现状与应对措施[J].农业机械，2012，1（209）.[4]赵军平.国内外农机装备发展现状及发展趋势[J].农机化论坛，2012，（2）.[5]吴志峰.我国农业机械发展的现状与趋势[J].商业经济，2010，(9).[6]孙远斌，陆清纯.农业机械发展趋势和前景[J].农机与维修，85.[7]杨国旭.我国农业机械发展现状及对策分析[J].吉林农业，2010，（10）.[8]吕艳.关于我国农业机械发展的现状与对策[J].农业与科技，49.[9]金攀.世界发达国家农机化发展与启示[J].农产品加工，21—25.[10]郭子超.美国农业和农业机械化考察印象[J].安徽农机，2001(1)：21—23.[11]林梅.国外农业机械发展现状[J].农机世界，2007（9）：27.[12]田东波，张伟夫.日本农业机械发展状况的统计分析[J].江苏理工大学学报，1998，11（6）.[13]肖雷.全球农业机械化生产的趋势[N].农机化导报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