王文麗 畢方淇 宮玉敏 蔣 鑫

近年來，隨著土地流轉，我國農業(yè)逐步進入規(guī)?；?、自動化、智能化發(fā)展階段。為滿足我國農業(yè)高質量生產的重大需求，在“十四五”規(guī)劃和二〇三五遠景目標中提出“強化農業(yè)科技和裝備支撐，建設智慧農業(yè)”，研發(fā)傳統(tǒng)農機作為載體，統(tǒng)合農機作業(yè)狀態(tài)、作物、土壤、環(huán)境等信息的智能感知，經數(shù)據(jù)匯總，決策指導農機裝備精準運行、智能管理的農機裝備已成為我國農業(yè)持續(xù)發(fā)展、高質量發(fā)展的主要方向。

一、智能感知技術

智能感知技術即農機作業(yè)信息采集技術，通過不同類型傳感器對機具作業(yè)運行狀態(tài)、作物生長信息等進行采集。當前作為重點研究方向的智能感知技術主要包括圖像識別技術、光譜探測技術、光電測距技術、超聲測距技術等，可用于監(jiān)測土壤電導率、土壤養(yǎng)分、農機運行速度、作物稠密度、作物生長狀況、病蟲害等指標。相對前沿的技術中，采用光電傳感器、超聲波傳感器、激光圖像等對果樹樹冠、枝杈和果實位置監(jiān)測技術已較為成熟，采用機器視覺對大田作物的作物行感知、雜草位置及特征感知和病蟲害感知技術依然不夠成熟。

二、數(shù)據(jù)傳輸技術

在對農機具及作物生長狀況等信息進行采集后，需要將采集到的信息傳輸至下一個處理環(huán)節(jié)。近些年，隨著農機裝備分布式構建理念的逐漸強化，控制器局域網（CAN）通信及相關技術的研究和應用已經成為農機信息傳輸主流方式。在我國，現(xiàn)行數(shù)據(jù)傳輸技術標準為GB/T35381《農林拖拉機和機械串行控制和通信數(shù)據(jù)網絡》。在拖拉機主機廠，符合該標準的CAN協(xié)議制定和應用較多，但由于不具備農機具智能測控系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)平臺和不同監(jiān)測功能對數(shù)據(jù)傳輸有獨特要求，相當一部分研發(fā)團隊依然采用了自定義的應用層協(xié)議，從而影響了農機數(shù)據(jù)的互通性和共享性。

三、智能決策與管理技術

在收集到智能感知模塊傳輸來的信息后，通過云平臺，可以實現(xiàn)對農機作業(yè)的遠程管理、作業(yè)質量監(jiān)測和智能決策。伴隨著智能決策技術的發(fā)展，農機監(jiān)管平臺隨之產生。農機監(jiān)管平臺最主要的作用之一為農機遠程調度決策。農機的遠程調度決策是農田環(huán)境、農機作業(yè)路徑、作業(yè)時間等多因素控制下的最優(yōu)解問題，最優(yōu)目標包括最優(yōu)成本、時間等。

四、現(xiàn)狀問題分析

1.高性能傳感器和個別核心部件依然受限于國外技術，國內依然不具備某些高性能傳感器生產能力。

2.作業(yè)管理體系不完善。以數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)為例，該環(huán)節(jié)存在數(shù)據(jù)結構不夠規(guī)整，數(shù)據(jù)收集不夠全面等問題，由此導致數(shù)據(jù)采集體量不足，大數(shù)據(jù)分析不夠智能，較難形成作業(yè)全過程的質量評價體系。

五、發(fā)展趨勢

當下，我國智能農機裝備相關技術研究已經取得了較大發(fā)展，但在田間無人作業(yè)、精準作業(yè)方面與世界先進水平仍存在一定差距。我國在農機傳感器自主研發(fā)、采集數(shù)據(jù)信息通信、大數(shù)據(jù)深入挖掘和智能作業(yè)決策模型研究方面依然需要進行更加深入的研究。

1.研發(fā)適用于復雜田間環(huán)境的農機裝備傳感器，克服相關技術壁壘，是我國農機裝備邁向智能化的關鍵。此外，傳感器材料研發(fā)，結構改進和耐用性提升也是重要研究方向。

2.基于大數(shù)據(jù)的農機作業(yè)決策模型研究?；?G甚至6G高速網絡支持，依托智能感知信息交互平臺，構建具備相當體量的數(shù)據(jù)云平臺，發(fā)展以AI人工智能為引領的農機作業(yè)決策技術，推進大數(shù)據(jù)與人工智能深度融合。