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农业信息化背景下智能农机的发展与研究论文

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2024-08-07 13:59:33    来源:    作者:zhouxiaoyi

摘要:随着我国农业现代化的发展,智能农业机械设备也在迅猛发展。智能农机是提高工作效率、实现资源的合理利用、促进农业智慧化发展必不可少的工具,对于保障我国粮食产业安全、促进农业生产、降低农民劳动强度和改变农民增收方式具有十分重大的意义。智能农机将向精准导航、简便操作、精确识别、云端平台、环保能源等方向发展,高端智能农机必将全面取代传统农业农机装备,从而促进农业现代化发展。

  摘要:随着我国农业现代化的发展,智能农业机械设备也在迅猛发展。智能农机是提高工作效率、实现资源的合理利用、促进农业智慧化发展必不可少的工具,对于保障我国粮食产业安全、促进农业生产、降低农民劳动强度和改变农民增收方式具有十分重大的意义。智能农机将向精准导航、简便操作、精确识别、云端平台、环保能源等方向发展,高端智能农机必将全面取代传统农业农机装备,从而促进农业现代化发展。标准体系是保障智能农机装备产业安全、高效、环保的基础,只有在科学的标准体系下规范地生产和管理,智能农机装备产业才能形成完整、健康的产业链,我国传统农业机械设备将由低中端水平向中高端水平转换,向高端智能农机发展。本文围绕农业信息化背景下智能农机的发展展开研究。

  关键词:智能农机;智慧农业;可持续发展

  我国农机行业经过持续发展,已经成为了世界第一大农机制造和使用国,主要粮食生产也已经基本实现了机械化作业。虽然我国在农机使用规模上领先其他国家,但同时也有许多不足之处。我国农业机械化发展迟缓,农机制造水平较低;农机企业的科研水准、企业影响力与竞争力较国外发达国家差距仍然较大农业的根本出路在于机械化。习总书记指出“要大力推进农业机械化、智能化,给农业现代化插上科技的翅膀”,我国积极推进智能农机替代人力进程,不断推动智能农机更高、更快发展。有高标准才能有高质量,智能农机的长远发展离不开标准的严格要求.标准体系是一定领域内的标准按其内在联系形成的科学有机整体,可促进专业领域标准的组成趋于科学合理。

  1信息化背景下智能农机的研究现状和存在的问题
  1.1国内外研究现状

  智能农业机械是指运用智能化技术与农业机械相融合,实现农业机械自主化、智能化和智能决策的农业生产方式。在国外,智能农业机械研究已经成为一个重要的研究方向,涵盖了众多的子领域,如智能种植、智能化育种、无人机测量、智能化施药等。

  1.1.1国外研究

  牛津大学的牛津智能农业研究中心致力于发展智能农业技术。研究主题包括无人机监测、自动化农业设备和数据分析等。该团队开发了一种基于机器视觉的无人机系统,可以进行农田监测、作物识别以及病虫害预警。

  麻省理工学院的自主系统实验室致力于研究智能农业机械的自动化与控制技术。他们开发了一种基于深度学习的作物识别算法,可以通过图像识别技术准确地判断作物的生长状态和健康状况。

  加州大学伯克利分校的农业机器人实验室专注于开发农业机器人和机器视觉技术。他们的研究成果包括自主播种机器人、果树采摘机器人以及智能化的农田巡检系统。

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  帝国理工学院的精准农业中心致力于推动精准农业技术的发展,研究涵盖了农田传感器网络、数据分析和决策支持系统等方面。该团队利用无人机和机器学习算法开发了一种精准施药系统,可以根据作物需求进行智能化的施药操作。

  1.1.2国内研究

  智能农业机械在国内也受到了广泛的关注和研究,近年来的研究当中取得了丰硕的成果。

  中国农业大学智能农业研究中心专注于智能农业机械与无人机技术的研究。他们开展了农田监测、作物识别与病虫害预警等方面的研究,并提出了相应的算法和技术,该团队还研发了一种基于无人机的农田巡查系统,能够实现农田的高效监测和管理。

  清华大学智能农业与农机化研究院专注于智能农业机械和农业信息技术的研究。他们开展了农田数据采集与分析、自动化农机装备研发等项目,并在智能播种机、果蔬采收机器人等领域取得了重要突破。

  浙江大学智能农业技术研究中心专注于智能农业机械和农业物联网技术的研发。他们研究了智能农田巡检系统、精准施药技术等,并开发了基于人工智能的农业数据分析平台,为农业生产提供智能化支持。

  中国科学院深圳先进技术研究院专注于智能农业机械和自动化种植系统的研究。他们开展了种子播种机器人、无人驾驶拖拉机等项目,并通过数据采集和分析实现了精细化农业管理。

  学术团队在智能农业机械领域进行了多方面的研究,并取得了一系列的成果。他们的研究涵盖了农田监测、作物识别、自动化农机装备等关键技术,为智能农业机械的发展做出了重要贡献。随着技术不断进步,这些学术团队将继续推动智能农业机械的研究与应用,为中国农业乃至世界农业的现代化和可持续发展做出更大贡献。

  1.2存在的问题

  1.2.1技术层面

  目前,在感知技术方面存在技术不足,智能农机需要准确感知农田环境和作物生长状况,但目前的感知技术仍存在一定的局限性。例如,传感器的准确度有待提高,无人机在复杂环境下的精确操控等。应加大研发投入,提升传感器技术的精确度和可靠性,探索新型感知技术,如机器视觉和人工智能算法的应用。

  智能农机生成的大数据需要进行有效处理和分析,以提供决策支持和优化农业生产。然而,数据的质量、安全性和隐私保护等问题仍然存在。应建立数据收集、存储和处理的标准规范,加强数据安全和隐私保护机制,发展智能算法和决策支持系统,提升数据处理和分析的效率和准确度。

  智能农机需要与农田管理系统、农业生产主体和其他农机设备进行有效的通信和互联互通。然而,农村地区的网络覆盖不完善,通信设备的兼容性和稳定性仍然存在问题。解决方案包括加强网络基础设施建设,推动农村网络覆盖的改善,研发适应农村环境的通信技术和标准,保障智能农机的通信稳定性和可靠性[1]。

  1.2.2经济层面

  投入成本较高和投资回报周期长,智能农机的研发、制造和购买成本较高,给农民和农业生产主体带来一定的经济压力,对于资源有限的农民来说可行性有限。解决方案包括加大财政支持和补贴力度,引导金融机构提供农机购买贷款支持,降低智能农机的购买成本,加快投资回报周期。

  服务和维护体系不完善,智能农机需要有完善的售后服务和维护体系,包括技术培训、零配件供应和故障排除等,然而目前农机服务体系在农村地区普遍不完善,给用户的使用和维护带来困扰。解决方案包括加强农机服务体系建设,推动企业提供全方位的服务和支持,建立健全的售后服务网络[2]。

  1.2.3政策和社会层面

  法律和监管体系滞后,智能农机的发展给法律和监管带来新的挑战。现行的法律和监管体系尚未完全适应智能农机的发展需要,导致一些法律法规存在滞后性。解决方案包括加快修订和制定智能农机相关的法律法规和标准,建立健全的监管体系,促进智能农机的规范化和合规化。

  农民接受度和技能水平较低,智能农机的广泛应用需要农民具备相关的技术和管理知识,但部分农民对新技术的接受度较低,技能水平有限。解决方案包括加强智能农机技术培训,提高农民的技能水平和接受度,深化他们对智能农机的认知和理解。

  智能农机的广泛应用可能对整体的就业带来一些问题,导致农村劳动力的流失和农村社会结构的变化,给一些农民带来就业困难。解决方案包括结合农业产业链的升级和转型,推动农村产业多元化发展,创造更多的就业机会,加强农民的转岗培训和技能提升[3]。

  2信息化技术下智能农机发展的意义

  2.1智能农业机械在现代农业中的重要性

  (1)提高生产效率:智能农业机械可以自动化执行农业任务,如耕作、种植、施肥、喷洒等,大大减轻了劳动力负担。智能机械的高效率操作和精确控制可以提高农业生产效率,节约时间和成本。通过自动化的生产流程,农民可以更好地利用资源,最大限度地提高农作物产量。

  (2)降低劳动强度:传统农业工作通常需要大量的人力投入,劳动强度较高。而智能农业机械的应用可以减少人力需求,降低农民的劳动强度。农民可以将更多的精力和时间用于其他重要的农业管理活动,提高生产经营的质量和效益。

  (3)精确农业管理:智能农业机械配备先进的传感器和控制系统,可以实时监测和记录土壤条件、气象参数、作物生长状态等信息。基于这些数据,农民可以进行精确的农业管理,如精准施肥、定点喷洒农药、合理灌溉等。精确农业管理可以最大程度地满足作物的需求,提高农作物品质和产量,并减少资源浪费和环境污染。

  (4)精细化农业决策:智能农业机械所产生的大数据可以通过云计算和人工智能技术进行分析和处理,为农民提供决策支持。农民可以根据智能机械所提供的数据和分析结果,制定科学的种植计划、优化农业生产流程,并及时调整农业经营策略,以降低风险、增加收益,促进农业的可持续发展。

  (5)节约资源和保护环境:智能农业机械通过精确施用农药、化肥和水源等资源,可以减少资源的浪费和过度使用。同时,由于精确控制和定位导航,机械操作更加准确,减少了农业活动对土壤和环境的负面影响,有助于保护农田生态环境和生物多样性。

  智能农业机械在现代农业中的重要性不可忽视,提高了生产效率、降低了劳动强度、实现了精确农业管理和决策支持、节约了资源并保护了环境。推广和应用智能农业机械,可以促进农业的可持续发展,满足日益增长的粮食需求,提高农民的收入和生活质量[4]。

  2.2智慧农业发展的重要基石

  智慧农业是指通过现代化信息技术手段,实现整个农业过程的优化和高效,以提高粮食产量、保护环境、促进农民增收为目标的一种新型农业生产方式。智慧农业是当前全球范围内农业领域的重要发展趋势,广泛应用于农作物种植、畜牧业、渔业等领域,已成为农业发展的重要基石。

  (1)智慧农业可以实现农业生产的高效化和智能化,提高生产效率。传统农业生产方式通常需要大量人力、物力和财力投入,而智慧农业运用先进的信息技术手段,如区块链、云计算、物联网、人工智能等,可以对整个生产过程进行实时监测和智能控制,从而最大程度地减少资源浪费和农药、化肥的使用量,提高农业生产效率、农作物的产量和品质。

  (2)智慧农业也可以有效应对全球性的农业问题,如气候变化、环境污染和粮食安全等。在全球变暖、气候异常的情况下,传统的农业生产方式面临很大的压力和挑战。智慧农业通过保护生态环境,提高资源利用效率,实现可持续发展,对环境保护和农业可持续性发展作出了贡献。同时,智慧农业还可以为粮食安全提供保障,促进社会稳定和和谐发展。

  (3)智慧农业也可以有效地促进农民增收和提高农村发展水平,传统农业生产方式劳动力密集,但是工资水平较低。智慧农业的应用可以减轻了农民的劳动强度,提高了劳动报酬,从而促进了农民增收和农村经济的发展。引导和培育智慧农业人才还可以带动更多就业机会,推动农村产业结构升级,实现经济增长与可持续发展的良性循环。

  3智能农机发展对策

  3.1加强技术创新和研发

  智能农业机械的发展离不开技术创新和研发工作,相关部门和企业应加大对智能农业机械领域的科研投入,鼓励和支持农业机械制造商、科研机构和高等院校加强合作,共同研发先进的智能农业机械技术。同时,应加强知识产权保护,提供良好的研发环境和政策支持,推动智能农业机械技术的突破和创新。

  3.2推广和示范应用

  智能农业机械的推广和示范应用是加速其发展的重要举措,相关部门可以通过资金扶持、优惠政策等方式,鼓励农民和农业合作社购买和应用智能农业机械,并建立智能农业机械示范基地,向农民展示先进的农业生产技术和机械设备的效益。此外,还可以加强智能农业机械的宣传和培训,提高农民和农业从业人员的技术水平。

  3.3资金支持和金融服务

  智能农业机械的发展需要大量的资金投入,相关部门可以通过设立专项资金、引导银行和金融机构提供贷款和融资服务,为农机制造商和农民购买智能农业机械提供资金支持。同时,鼓励和引导企业与金融机构合作,推出针对智能农业机械领域的金融产品和服务,降低农民购买成本,促进智能农业机械市场的扩大。

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  3.4标准规范和监管体系建设

  智能农业机械属于高新技术产品,其标准规范和监管体系建设十分重要,相关部门应制定相关标准和规范,明确智能农业机械的设计、制造、安全和性能要求,保障产品质量和用户权益。同时,加强对智能农业机械市场的监管,加强产品质量检验和售后服务监管,打击假冒伪劣产品,确保市场秩序和消费者权益。

  3.5国际合作与交流

  智能农业机械的发展是一个全球性的课题,需要各国加强合作与交流,相关部门应该促进智能农业机械领域的国际合作,吸引外资、引进先进技术,推动国内智能农业机械产业的发展。同时,积极参与国际标准制定和技术交流,提高国内智能农业机械的国际竞争力。

  4结语

  农业生产已经进入了数字化、智能化发展新时代,积极探索智慧农业新模式,助力乡村发展,推进现代农业高质量发展是大势所趋。我国对于农业产业越发重视,如何能助力其快速发展是值得每一个人认真思考的问题。虽然现阶段的智慧农机还存在诸多问题,但机会和挑战是并存的,我们应解决相关的问题,促进农业机械化的进一步发展。经济实用、高效环保的智能农机发展,必将促进农业现代化发展,为乡村振兴助力。

  参考文献:

  [1]李雪.基于智慧农业的吉林省农业机械化发展路径研究[D].吉林农业大学,2022.

  [2]沈跃,张亚飞,刘慧等.农业装备自动控制技术研究综述[J].农业机械学报,2023,54(08):1-18.

  [3]发展智能农机装备推进上海种养业数字化转型[J].农机科技推广,2022(04):15.

  [4]刘彦威.无人驾驶汽车对智能农机发展的启示[J].智慧中国,2022(05):81-82.