农业机械发展趋势

1我国农机必须走自动化、智能化的道路

1.1降低农产品生产成本的需要

近年来,随着农业生产技术的不断进步,我国的农产品产量有了大幅度的提高,由于加入WTO后农产品价格受到国际市场的冲击,造成价格持续下滑,对我国农业生产造成很大的压力,使得许多地方出现有地无人种的大面积撂荒现象。如内蒙古全区的撂荒土地面积达到近4万hm2[1]。为降低农产品成本,需对我国农产品成本的主要构成进行分析,并与国外进行对比(农产品生产成本与国外对比。我国的农产品生产成本较国外高的主要原因是劳动力所占比例太高,机械成本占有比例较低。所以如果我国农业生产若能大幅度提高机械化和自动化水平,必然可以提高农业生产率,达到降低农产品成本的目的。

1.2从业人员出现高龄化、女性化

随着改革开放的不断深化,农村大量青壮年劳动力都转到第二、三产业,使得从事农业生产的人口出现老龄化的趋势。如1990年调查,我国农村60岁以上人口达7285万,估计到本世纪20～30年代,我国农村60岁以上老年人口将达到22%～24%[3];农村劳动力转移的另一个结果是农村劳动力的女性化[4]。据经济发达国家的发展经验,随着社会工业化水平的高度发展,这一现象将不仅不会减缓,而是会加剧。如日本的农业生产从业人员平均年龄已达60岁以上。这样,要保证农业生产按农时及时完成,减少农业生产的劳动量和劳动强度,并提高农业生产的作业效率,必须使农业机械具有高度自动化和智能化的功能。这样,才能保证在农业时令允许的范围内及时完成作业任务。

1.3提高农产品品质的要求

随着我国经济的发展,人们对农产品的需求已经从过去的温饱型变为对农产品品质的追求,如国内的水果市场,过去由于产品稀缺,人们对其品质、外观没有太多要求。但近年来,由于水果生产规模的不断扩大以及产量的提高,供给也越来越充足,人们开始对水果外形、色泽以及口感等提出了严格的要求;另外,我国加入WTO后,国内大量农产品需出口到国外,参与国际竞争,更提高了对农产品品质的要求(如出口日本的山东大葱,对农药残余量以及大葱的长短、粗细和形状都有严格的要求)。显然,要对种类繁多、数量很大、区分精细和作业单调的农产品进行产前管理、产后分类和加工,必须借助于自动化和智能化的作业机械,才能在较高工作效率的前提下满足对农产品生产—分类—加工的需求。

1.4国外农业生产方式竞争的压力

国外的发展经验证明,采用智能化、自动化的作业方式是农业生产的必然趋势,是发展高效节本农业的有效途径。世界农业发达国家在采用了高度自动化的作业机械后,不仅提高了工作效率,降低了作业成本,而且提高了其农产品在国际市场上的数量和价格的相对优势。如果忽视高新技术在农业生产上的应用,那么与农业发达国家在农业机械装备方面的差距会越来越大,国外自动化、智能化程度很高的作业工具将占领我国市场,使我国农业机械行业陷入困境。

2实现我国农业机械自动化、智能化的技术基础

2.1传感器技术

我国传感器技术取得了很大进步,其应用领域日益广泛。如在农业、水利上所用的水位测定传感器,实现了恶劣条件下对水位数据的直接读取和数据的快速采集;在粮食干燥、储存、生物肥加工、菌种发酵等领域传感器的使用,解决了温度测量的精度问题和远距离非接触式的测量;在收获机上,通过谷物流量传感器的应用,可以快速测出收获机单位时间收获的谷物量,通过谷物湿度传感器的使用,可以实现对收获谷物和储藏谷物湿度的在线测量和监控。其他诸如速度传感器、位移传感器、力传感器等的应用技术更是广泛,这些科研成果的取得为农业机械的自动化、智能化打下了基础。

2.2电子技术和计算机技术

20世纪90年代以来,我国的高新技术得到了迅速发展。小型化、微型化芯片的出现,加快了电子技术在农业机械领域中的应用。农业、渔业、森林、禽牧、农产品加工等8大类电子技术正在兴起,仅“九五”期间,国家农业电子总投资超过20亿元,开发项目1000种以上[5];另一方面,计算机技术经过短短十多年的发展,已经成功研制了超大规模集成芯片,从而使其处理数据的能力越来越强,速度越来越快,为农业技术的数字化、智能化、便携化发展创造了条件。

2.3遥测遥感技术

近年,我国的航天遥测在服务于航天测量的同时,开始大范围的辐射于其他领域。先后研制出几代遥测系统,服务于海、陆、空军及民用领域,甚至实现了小型化、系列化、模块化[6]。遥感技术在我国起步较晚,但由于该技术在国民经济中的重要作用,其发展也非常迅速。如我国研制的遥感器,具有宽视场、远距离全景扫描等特点;研制的返回式卫星遥感,可以根据需要视场角在70°～120°范围调整,分辨率达到米级,且目前建成的返回式卫星遥感地面应用系统,在测绘及国土资源调查中发挥了的巨大作用。气象卫星的应用为防御自然灾害提供了先进手段。

2.4机器人技术的日益成熟

机器人技术在很大程度上可以体现该国家智能化、自动化技术水平。对机器人技术的研究,使得我国的机器人技术有了长足的发展,并从实际出发,研制出了工业用的焊接、装配机器人;细小管道裂缝探测、疏通机器人[7];在农业方面也随着蔬菜嫁接机器人、植物栽培用机器人[8]农产品收获机器人、农产品分级机器人的出现,使我国农业生产技术的发展进入了新的阶段。

2.5设施农业技术

我国工厂化农业得到一定推广发展,为我国农业实行智能化、自动化提供了许多机遇。在工厂化农业中,可以使在大田作业中诸如温度、湿度、二氧化碳浓度等对农业生产有很大影响、难以控制的环境因素得以人为控制,从而大大简化了作业难度,为实现自动化、智能化生产创造了良好的条件;另外,设施农业由于环境可控、生产效率高、生产周期短,特别适宜使用高效、精密的作业机具,因此为智能化、自动化的新型作业机具的开发提供了发挥作用的广阔天地。

3我国农业生产自动化、智能化的发展方向

3.1加强基础技术研究

在日本,由于对蔬菜特性的研究比较充分,所以在蔬菜的育苗、栽植、收获等环节上基本实现了自动化,不仅减轻了农民的劳动强度,而且大大提高了作业效率。美国在大力开发自动化作业机具的基础上,充分利用卫星定位系统,试验了如谷物收获作业等环节的无人操作。我国尽管不可能短期内实现农业生产的自动化和智能化,但必须将其作为农业生产的发展方向,加快该领域技术的研究。

3.2调整高校学科发展方向,培养专业人才

近年来,由于种种原因,从事农业装备的科研人员越来越少。要改善这种局面,应该调整相关专业的发展方向,大力培养农业装备自动化、智能化专业人才,从而吸引更多的人投入到农业和农业机械的研究行列。

4结束语

实现农业生产的自动化和智能化,在我国还需一个比较长的过程。因为该技术不仅需要其他方面的技术支持,而且要与我国农业作业体系充分结合起来,所以除应加快开发研究智能化、自动化作业机具,还应加大对作业对象标准化的研究与推广,为最终实现农业生产的自动化和智能化打好基础。