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电子信息技术在农业机械上的应用研究

2025-04-01 81 上传者：管理员

摘要：随着科技的飞速发展，电子信息技术在农业机械领域的应用日益广泛。深入探讨了电子信息技术在农业机械中的多种应用形式，包括精准农业中的传感器技术、农业机械的自动化控制、农业机器人技术以及智能农机的远程监控与管理等方面。分析了这些应用所带来的提高农业生产效率、降低生产成本、提升农产品质量等优势的同时，提出了相应的解决措施。旨在促进电子信息技术更好地服务于农业机械现代化进程，推动农业产业的可持续发展。

关键词：
传感器技术
信息技术
农业机械
农产品质量
生产成本
自动化控制
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农业作为国家的基础产业,在全球经济发展中占据着重要地位｡传统农业生产方式面临着劳动效率低下､资源浪费严重､农产品质量参差不齐等诸多问题｡电子信息技术的兴起为农业机械的革新带来了新的机遇｡通过将电子信息技术与农业机械相结合,可以实现农业生产的精准化､自动化､智能化,从而有效提高农业生产效益,保障农产品的质量与安全,促进农业的可持续发展｡

1、电子信息技术在农业机械中的应用

1.1 精准农业中的传感器技术

1.1.1土壤信息监测｡①土壤湿度传感器能够实时监测土壤中的水分含量｡在灌溉系统中,根据传感器反馈的数据,精准地控制灌溉水量和时间,避免过度灌溉或灌溉不足｡在干旱地区种植小麦时,当土壤湿度传感器检测到土壤含水量低于设定阈值时,灌溉系统自动启动,将土壤湿度维持在适宜小麦生长的范围内,提高了水资源的利用效率,同时保障了小麦的产量和质量｡②土壤肥力传感器可检测土壤中的氮､磷､钾等主要养分含量｡农业机械在耕地或施肥作业时,依据传感器数据,实现变量施肥｡如在一块肥力不均的农田里,肥力传感器检测到不同区域的养分差异,施肥机械能够针对肥力较低的区域适当增加施肥量,而在肥力较高的区域减少施肥量,既满足了作物生长需求,又减少了肥料浪费和环境污染｡

1.1.2作物生长状况监测｡①视觉传感器,如摄像头和多光谱相机,可用于监测作物的生长状况｡通过拍摄作物的图像,利用图像分析技术识别作物的株高､叶面积､病虫害情况等｡在玉米种植中,视觉传感器定期拍摄玉米植株图像,分析其生长态势,若发现叶片出现病斑或颜色异常,及时预警并采取相应的防治措施,有助于提高玉米的抗病能力,减少产量损失｡②光谱传感器能够测量作物反射或发射的光谱特性｡不同作物在不同生长阶段具有特定的光谱特征,通过分析这些光谱数据,可以判断作物的营养状况､水分胁迫情况以及成熟度等｡利用光谱传感器监测葡萄的成熟度,在葡萄达到最佳采摘成熟度时,精准安排采摘作业,提高葡萄的品质和酿酒的口感｡

1.2 农业机械的自动化控制

1.2.1自动驾驶技术｡①全球定位系统(GPS)和北斗导航系统在农业机械自动驾驶中发挥着关键作用｡农业拖拉机､收割机等配备了GPS或北斗导航接收机,能够精确确定自身的位置信息｡结合地理信息系统(GIS)中的农田地图数据,农业机械可以按照预设的作业路径自动行驶｡2023年,山东省费县引进天辰X7BD-2.5GD北斗导航农机自动驾驶系统,标志着该县农业机械智能化迈出重要一步｡通过精确定位和路径规划,农机可自主完成作业,在大面积农田中实现精准耕作,显著提升农业生产的智能化水平和作业效率｡②自动转向系统是农业机械自动驾驶的重要组成部分｡它根据导航系统提供的位置信息和预设的作业路线,自动控制农业机械的转向｡在耕地作业时,自动转向系统确保拖拉机的犁具能够按照规定的行距和深度进行耕地,保证耕地质量的一致性,降低了驾驶员的劳动强度,同时提高了作业的精准度｡

1.2.2作业参数自动调节｡农业机械的作业参数,如播种机的播种量､施肥机的施肥量､喷雾机的喷雾压力和流量等,可根据传感器反馈的数据进行自动调节｡在播种作业中,当播种机的速度发生变化时,播种控制系统根据速度传感器的数据,自动调整播种量,确保单位面积的播种数量符合农艺要求｡同样,在喷雾作业中,根据风速传感器､湿度传感器等反馈的数据,喷雾机自动调节喷雾压力和流量,以适应不同的气象条件和作物病虫害防治需求,提高农药的利用率,减少农药残留｡

1.3 农业机器人技术

1.3.1采摘机器人｡①水果采摘机器人是农业机器人的典型代表｡它利用视觉识别技术识别水果的位置､形状､成熟度等信息｡在苹果园里,采摘机器人通过摄像头拍摄苹果图像,运用图像分析算法确定苹果的位置和成熟度,利用机械臂精准地采摘成熟的苹果｡采摘机器人能够在夜间或恶劣天气条件下工作,延长了采摘作业时间,保障了水果的及时采摘和上市｡②蔬菜采摘机器人则针对不同种类的蔬菜特点进行设计｡黄瓜采摘机器人能够识别黄瓜的生长姿态和成熟度,通过柔性机械臂轻柔地采摘黄瓜,避免对植株和未成熟果实造成伤害｡

1.3.2除草机器人｡除草机器人采用机器视觉和人工智能算法区分杂草和作物｡在农田中,除草机器人通过摄像头扫描地面,识别出杂草的特征后,利用机械除草装置或激光除草装置精准地清除杂草｡

1.4 智能农机的远程监控与管理

1.4.1远程数据传输与监控｡①智能农业机械通过无线通信技术,如4G､5G网络,将农机的运行状态数据､作业数据等实时传输到远程监控中心｡监控中心可以实时查看农机的位置､速度､发动机转速､作业面积等信息｡农机制造商可以通过远程监控平台,了解销售出去的农机在各地的使用情况,及时发现农机故障隐患,为用户提供远程技术支持和维修服务｡②对于农业合作社或大型农场来说,管理人员可以在办公室通过电脑或手机应用程序远程监控农机的作业进度和质量｡在水稻收割季节,管理人员通过远程监控系统查看各个收割机的作业位置和收割面积,合理调配农机资源,提高整个农场的收割效率｡

1.4.2智能决策与管理系统｡①基于大数据分析和人工智能算法的智能决策系统,对农机传输回来的数据进行分析处理｡通过对历年农机作业数据､气象数据､土壤数据等的分析,预测不同地块的最佳播种时间､最佳收获时间等｡在种植小麦时,智能决策系统根据当地的气象变化趋势､土壤肥力状况以及小麦品种特性,为农户提供最佳的播种方案,包括播种日期､播种深度､播种量等,提高了农业生产的科学性和精准性｡②智能管理系统还可以对农机的维护保养进行管理｡根据农机的运行时间､发动机工况等数据,自动生成维护保养计划,提醒用户按时进行农机的保养和维修,延长农机的使用寿命,降低农机的故障率,保障农业生产的顺利进行｡

2、电子信息技术应用于农业机械的优势

2.1 提高农业生产效率

2.1.1精准作业减少作业时间｡电子信息技术使农业机械能够精准地执行各项作业任务,减少了作业过程中的重复劳动和无效劳动｡自动驾驶的农业机械在耕地､播种､收割等作业中,按照预设的最佳路径和作业参数快速､准确地完成任务,大幅缩短了作业时间｡在大规模的农田作业中,能够在更短的时间内完成播种､收割等季节性强的作业任务,确保农作物及时种植和收获[1]｡

2.1.2优化资源配置提高作业质量｡通过传感器技术和智能决策系统,农业机械能够根据农田的实际情况和作物的需求,优化资源配置｡在施肥作业中,根据土壤肥力传感器的数据,精准地控制施肥量和施肥位置,使肥料能够被作物高效吸收,提高了肥料的利用率,同时也保障了作物的营养均衡,促进作物健康生长,提高农产品的产量和质量｡在灌溉作业中,根据土壤湿度传感器的数据,适时､适量地灌溉,避免了水资源的浪费和过度灌溉对土壤环境的破坏,提高了灌溉作业的质量｡2024年,费县蔬菜产业中心的现代化园区呈现出智慧农业的新图景｡46座高标准日光温室大棚配备先进的物联网智能设备,借助传感器技术可随时随地监测和调节温室内的生长环境,精准调配光照､温度､湿度等关键要素[2]｡

2.2 降低生产成本

2.2.1减少人力成本｡农业机器人和自动化农业机械的应用,替代了大量的人工劳动｡采摘机器人在果园和菜园中的应用,减少了对人工采摘劳动力的需求｡在劳动力短缺或人工成本较高的地区,这一优势尤为明显｡一台采摘机器人可以替代多名采摘工人,大大降低了农业生产中的人力成本支出,提高了农业生产的经济效益｡

2.2.2节约资源成本｡电子信息技术辅助下的农业机械能够精准地控制资源的投入｡如前面所述,精准施肥和精准灌溉技术减少了肥料和水资源的浪费,降低了购买肥料和灌溉用水的成本｡费县入选2024年第一批农业生产全程机械化示范县创建名单,随着机械化水平的提高,智能农机的远程监控与管理系统也将进一步发挥作用,减少因农机故障导致的作业中断和维修成本,提高农机使用效率,降低总体运营成本｡

2.3 提升农产品质量

2.3.1精准管理保障作物生长环境｡传感器技术和智能决策系统对土壤肥力､土壤湿度､作物生长状况等的精准监测与管理,为作物创造了良好的生长环境｡通过土壤肥力传感器和施肥控制系统,确保土壤中各种养分的平衡供应,使作物能够充分吸收养分,促进作物的生长发育｡在病虫害防治方面,利用视觉传感器和光谱传感器及时发现病虫害迹象,采取精准的防治措施,减少了病虫害对作物的侵害｡费县主动对接科研机构,构建现代农业创新生态系统｡积极推进农业科技成果转化,建设智慧农业平台｡依托先进的监测预警系统,农业生产实现了精准化､智能化管理｡

2.3.2减少损伤提高产品品质｡农业机器人在采摘､运输等环节的应用,减少了对农产品的机械损伤｡水果采摘机器人采用柔性机械臂和精准的采摘控制技术,轻柔地采摘水果,避免了人工采摘过程中因用力不当造成的水果损伤,降低了水果的腐烂率,提高了水果的外观品质和储存期｡

3、电子信息技术下,农业机械的几点应用措施

3.1 降低技术成本

3.1.1技术创新与规模经济｡加大对电子信息技术在农业机械应用领域的研发投入,鼓励科研机构和企业开展技术创新,降低电子设备和传感器的制造成本｡通过研发新型的传感器材料和制造工艺,提高传感器的性能价格比｡同时,随着电子信息技术在农业机械中的应用规模不断扩大,实现规模经济,降低单位产品的生产成本｡临沂市费县在2023年发布了《关于组织开展2023年度临沂市重点研发计划项目申报工作的通知》,鼓励企业､科研机构等加大对电子信息技术等领域的研发投入,打破技术壁垒,推动技术创新[3]｡3.1.2共享经济模式探索｡探索农业机械电子设备的共享经济模式｡建立农业机械电子设备租赁平台,农户可以根据自己的需求租赁高精度的GPS导航系统､自动化控制系统等电子设备,而不必购买整台配备电子信息技术的农业机械｡这样可以降低农户的使用成本,提高电子设备的利用率,促进电子信息技术在农业机械中的广泛应用｡

3.2 提升农民操作技能

3.2.1优化培训内容与方式｡编写专门针对农民的电子信息技术在农业机械中应用的培训教材,教材内容应通俗易懂､图文并茂,结合实际农业生产案例进行讲解｡培训方式应多样化,采用现场演示､实际操作､视频教学等多种方式相结合｡在培训农业机械自动驾驶技术时,先通过视频教学让农民了解自动驾驶的原理和操作流程,在田间进行现场演示,让农民亲自操作农业机械,感受自动驾驶的效果,让农民在实际作业中逐步掌握自动驾驶技术｡

3.2.2建立长效培训机制｡建立健全农民电子信息技术培训长效机制｡政府和农业农村部门应将农民电子信息技术培训纳入常态化工作,定期组织培训活动｡每年在农闲季节举办多期电子信息技术在农业机械中应用的培训班,为农民提供持续学习和提升操作技能的机会｡同时,建立培训效果考核机制,对参加培训的农民进行考核,考核合格者给予一定的奖励或政策优惠,激励农民积极参加培训｡

3.3 加强数据安全与隐私保护

3.3.1技术保障措施｡采用先进的加密技术对农机数据进行加密处理,在数据传输和存储过程中,确保数据的安全性｡使用SSL/TLS加密协议对农机与远程监控中心之间的数据传输进行加密,防止数据被黑客窃取｡同时,建立完善的农机数据存储安全体系,采用防火墙､入侵监测系统等安全设备,保护数据存储服务器的安全,防止外部非法入侵｡

3.3.2法律与政策规范｡政府应制定相关的法律法规和政策,规范农机数据的收集､使用和共享行为｡明确规定数据收集的范围､使用的目的以及共享的条件等,保障农户的数据隐私权益｡规定农业机械制造商和相关服务提供商在收集农机数据时,必须征得农户的同意,并告知农户数据的使用方式和用途｡对于违反数据安全与隐私保护规定的行为,依法进行处罚,为电子信息技术在农业机械中的应用营造良好的法律环境｡

4、结语

综上所述,电子信息技术在农业机械中的应用为农业现代化带来了显著机遇与变革,提升了生产效率､降低了成本､改善了产品质量｡然而,技术成本高､农民技能不足及数据安全等问题仍需解决｡通过降低技术成本､提升技能和加强数据保护,可以更好地促进电子信息技术与农业机械的结合,推动可持续发展,保障国家粮食安全与产品质量｡

参考文献:

[1]郭瑞丽,颉瑞瑞.新时期电子信息技术在农业机械中的应用[J].现代制造技术与装备,2024(S1):77-79.

[2]周强,詹威,陈通.电子信息技术在农业机械中应用分析[J].中国机械,2024(23):83-86.

[3]卢永奇,刘相英.电子信息技术在农业机械工程中的应用[J].农业工程技术,2024,44(20):38-39.

文章来源:丰中广.电子信息技术在农业机械上的应用研究[J].农业开发与装备,2025,(03):107-109.