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农业自动化的应用

时间:2018-11-20

    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,现代农业只有通过进一步提高生产效率、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,农业生产向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。

  一、农业机械自动化是社会进步的需求

  随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们的观念日渐发生变化,消费者需要的不仅是解决温饱问题,而是更美味、更具营养价值、更高品质的产品;生产者对于提高劳动生产率和增加劳动舒适性的要求也越来越高,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,现代农业只有通过进一步提高生产效率、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,农业生产向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。近年来,一些发达国家正在积极进行农业机械自动化的相关研究与开发,其中部分研究已经达到实用化阶段,这些研究以降低生产成本为主要目标,同时达到节约资源,提高农产品品质,实现安全生产和适应老龄化社会等目的。随着电子工业的快速发展,半导体集成电路及微处理机等电子产品质量的提高和价格的降低,将进一步促进农业机械自动化控制装置的开发,加速农业生产的自动化。

  二、农业机械自动化解决了农村劳动力不足的问题

  当今农村的青壮年大都向往都市,大量劳力离开农村涌向城镇,成为打工族。农村的大学生偏爱经济发达地区和城市的机关或企业,而很少有人想到偏远地区或回农村务农。根据对中国农业大学学生的职业选择调查,约80%的毕业生希望在北京或沿海发达城市工作,想回乡开拓事业的大学生屈指可数。另外,人口老龄化问题日趋明显,据中国老龄协会1997年统计,1/4的省市已进入了老龄化阶段。现在,全国60岁以上(包括60岁)的老龄人口已有1.2亿,而且正在以年平均3.2%的速度增长。自上海第一个进入老龄化社会以来,北京、天津、江苏、浙江、辽宁、山东、广东等省市也相继进入了老龄化社会。据专家解释,这些地区生活水平的提高使人的寿命延长,死亡率下降,而强调少生优生引起出生率下降,这样就造成了人口的老龄化现象。上述这些问题导致农村人口结构的变化,部分地区出现青壮年劳力不足的现象,从而将在更大程度上产生对农业机械自动化的需求,实现农业生产的自动化是必然的。

  三、农业机械自动化的发展进程

  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[1,2],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。随着传感器和微处理机的迅速发展,农业机械自动化在克服各种困难、不断尝试不同方案和方法的过程中持续前进和发展,主要表现在以下三个方面:

  1. 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(肥料、种子、农药、燃料等)等为目的。目前,已经广泛采用的自动控制装置大多数属于此类。

  2. 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,以及能使干燥机、自动化温室等固定装置自动完成作业的机械及装置。

  3. .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。

  四、我国农业机械自动化的发展

  我国农业机械化的发展突破了主要依靠国家、集体投资兴办农业机械化的模式、形成了多种所有制经济共同发展的新格局,调动了广大农民购置、经营和使用农业机械的积极性,加速了农业机械化的发展。到1999年底,全国农机总动力4.89亿千瓦,拖拉机保有量1293.5万台,联合收割机保有量22.7万台。机械化耕地、播种、收获水平分别达到期65%、25.6%、16.3%,其中小麦播种,收获机械化水平已分别达到68.7%?和61.8%。全农机行业能生产拖拉机、内燃机、耕作机械、植保机械、排灌机械、收获机械、畜牧机械、农业运输机械、渔业机械、设施农业装备、小农具、农副产品加工机械等16大类103类4000个品种(规格)的农机产品,基本上能满足市场需求,此外,中马力轮式拖拉机及配套农机具、小型自走式联合收割机、小型碾米和制粉加工机组等农机产品出口北美、南美、东南亚及非洲等国家。我国农机工业虽然有巨大发展,但与世界发达国家相比尚有许多差距,主要体现在:农业机械新产品研制、开发落后、产品品种与质量不能满足农业生产和农民急需;农机企业整体水平低,影响产品质量和水平的进一步提高;以农机企业为主导的销售和售后服务体系尚未形成是影响农机产品的进一步发展和扩大市场占有率的关键环节;市场管理混乱、企业无序竞争影响农机工业健康发展。根据我国农业机械自动化的现状,面对新的机遇与挑战,我们要加强国内外市场需求研究,加强技术创新,加快农业机械新产品的开发。

  跟踪世界农业机械技术发展动向,采用高新技术、逐步实现农业机械作业的精确化、高效化与自动化;重点研究机电液一体化、微电脑技术、航空航天技术(GPS、GIS、RS)在农业机械上的应用。发展精细农业,不断提高农业机械自动监控水平以及舒适性与安全性。

  五、目前应从以下几方面重点开发新产品、新技术从而使我国农业机械自动化向世界先进发达国家靠拢

  1. 适度规模经营所需主要粮食和经济作物生产关键技术与设备。如水稻工厂化育秧、栽植、收获机械;玉米育苗移栽,收获机械,大田作物间作套种成套机械,棉花、油料(花生、油菜、大豆)、甘蔗、甜菜、薯类等主要经济作物种植、收获与运输机械。

  2. 农业可持续发展及农业资源高效利用所需低污染节能型内燃机、拖拉机、农用运输车。机械化旱作节水农业成套机械如耕整地联合作业机、免耕播种机;无污染低污染病虫害防治技术与设备;化肥、有机肥、复合肥、缓释肥等深施机械;开发先进的高效的集雨贮水补灌技术和节水灌溉技术与设备(喷、微滴灌设备);秸杆及根茬粉碎还田机,地膜检拾机等。适应西部大开发战略及生态建设要求,开发推广山区坡耕地退耕还草、还林所需的牧草种植、营林与森林保护用机械。

  3. 畜禽及经济动物集约化、工厂化成套饲养设备,大型饲料加工厂成套技术与装备。设施农业生产技术与装备如低污染小动力耕作、种植、收获机械、节水灌溉设备以及温室环境因子(温度、湿度、光照、CO2等)的自动控制设备;水产养殖、捕捞与初加工、保鲜、运输设备等。

  4. 农业产业化经营及农产品(粮食、棉花、油料、果品、蔬菜、茶叶及中药材等)精深加工、贮藏、保鲜、运输、分级与包装设备。

  5. 加强农业机械共性新技术、应用基础研究、加快技术创新。如降低动力排放、噪音与振动;农业机械关键零部件、配套件可靠性研究;人机工程及安全性、舒适性;农业机械工作部件与物料相互作用机理如地面机械脱附减粘理论与技术;农业机械现代设计方法与试验技术、仪器、设备研究等等。

  农业机械自动化应以实现生产的高效率和高精度,降低生产成本,节约资源,提高农产品品质和实现安全生产等为目的,以满足人们在农产品生产和消费中的需求。当然,片面追求高度自动化,过于强调尖端技术,从而开发研制不符合实际需要却价格昂贵的自动化技术与设备,是不可取的。我们的目的是用符合生产实际的先进技术,实现农业生产的优质、高产、高效,发展适合农业生产现实条件的自动化模式。


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