我國人工智能化農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用及發(fā)展分析.pdf

32 農(nóng)機化研究 Agriculture Mechanization Research 2020 年 5 月下 我國人工智能化農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用及發(fā)展分析 徐東升 濟南市鋼城區(qū)里辛街道辦事處 山東 濟南 250000 摘 要 當前 我國的人工智能技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展日趨成熟 在多個領(lǐng)域嶄露頭角 農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者轉(zhuǎn)變觀念 將人工智能和 互聯(lián)網(wǎng) 滲透在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 由此開啟了我國智能化農(nóng)業(yè)機械新一代科學(xué)技術(shù)的變革 人工智能化在農(nóng)業(yè)機械和生產(chǎn)中的運用開始增多 運用人工智能化技 術(shù)輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 能大幅度提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率 有效促進農(nóng)民的增產(chǎn)增收 增加其經(jīng)濟效益 文章重點對人工智能化在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域中 的應(yīng)用進行了分析 并對其未來發(fā)展進行了深入研究 關(guān)鍵詞 人工智能化 農(nóng)業(yè)機械 應(yīng)用 發(fā)展 中圖分類號 S23 文獻標志碼 A 文章編號 1672 3872 2020 10 0032 02 作者簡介 徐東升 1973 男 山東萊蕪人 大專 工程師 研究方向 農(nóng)業(yè)機械 人工智能 是近年來各企業(yè)家口頭和研究者筆下的熱 點話題 已然形成一門廣泛的多學(xué)科交叉和前沿科學(xué) 在我 國提出 感知中國 的發(fā)展戰(zhàn)略后 農(nóng)機行業(yè)正面臨著智能化 數(shù)字化 自動化 信息化的大變革 同時 互聯(lián)網(wǎng) 農(nóng)機 使得企業(yè)與用戶直接對接 用戶定制與參與企業(yè)組裝由過去 的不可能成為可能 1 2 人工智能在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用 農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化是新時代鄉(xiāng)村振興的基石 可以有效規(guī)避農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險 提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益 3 4 人們需要進一步研究人 工智能和農(nóng)業(yè)機械人工智能化 大力推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)事業(yè)又好 又快發(fā)展 顯然 農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展與農(nóng)機人工智能化息息 相關(guān) 農(nóng)業(yè)發(fā)展正在努力邁向4 0時代 而 物聯(lián)網(wǎng) 大 數(shù)據(jù) 云服務(wù)計算和人工智能等新技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 已然成了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展新的動力和支撐 大數(shù)據(jù)時代下 農(nóng)機制造企業(yè)將會成為整個農(nóng)業(yè)價值鏈中的重要環(huán)節(jié) 如何 讓人工智能在農(nóng)機領(lǐng)域更好地應(yīng)用并滿足當下的農(nóng)機化需求 是農(nóng)機企業(yè)未來謀發(fā)展的一個新的方向和維度 5 1 人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用 我國自然資源豐富 但是也面臨著土地資源緊缺 耕作 過度依賴化肥農(nóng)藥 土壤過度使用從而造成環(huán)境破壞等問題 如何使用有限的耕地資源增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出 同時滿足綠色可持 續(xù)發(fā)展需求呢 人工智能技術(shù)的成熟告訴了人們答案 并向 人類展示了其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力 1 人工智能化在土壤 病蟲害防治等農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用 人工智能化目前已在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了基于土壤探測 病 蟲害防護等功能的合理化農(nóng)機精準服務(wù) 新型無人機和人工 智能農(nóng)機機器人的結(jié)合 利用類似核磁共振的成像技術(shù) 無 人機快速精準拍下土壤和農(nóng)作物的照片 通過電腦人工智能 分析 得出土壤成分和肥力等相關(guān)數(shù)據(jù) 跨領(lǐng)域的科學(xué)家將5 萬多張農(nóng)作物葉子的照片導(dǎo)入該智能農(nóng)機系統(tǒng) 并運行智能的 深度學(xué)習(xí)算法 使該智能農(nóng)機系統(tǒng)探測土地肥力 識別病蟲害 并在化肥庫和農(nóng)藥庫中找到所需物品 進行下一步噴灑作業(yè) 大幅度節(jié)省了人工成本 提高了大面積種植的效率和產(chǎn)能 目前 該人工智能農(nóng)機機器人系統(tǒng)功能可檢測14種作物的26 種疾病 識別準確率高達98 95 實現(xiàn)了精準施肥和病蟲防害 農(nóng)戶只需要定期維護和保養(yǎng)人工智能農(nóng)機機器人即可 2 人工智能化基于耕作 播種 采摘等智能機器人的應(yīng)用 學(xué)者將人工智能識別技術(shù)與智能機器人技術(shù)完美結(jié)合 可深入 廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)播種 耕作 采摘等場景 提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率 降低人工成本 同時降低農(nóng)藥和化肥消耗 在播種環(huán)節(jié) 科 學(xué)家最新研發(fā)的智能播種機器人通過前端探測裝置獲取土壤 信息 然后通過人工智能優(yōu)化算法得出最優(yōu)化的播種密度及 路徑規(guī)劃 并自動播種 在耕作環(huán)節(jié) 基于人工智能化的農(nóng) 業(yè)智能機器人可以在耕作過程中為沿途經(jīng)過的植株拍攝照片 利用電腦識別和機器學(xué)習(xí)技術(shù)判斷是否為雜草或長勢不好 間距不合適的作物 從而對癥作業(yè) 這樣的農(nóng)業(yè)智能機器人 每年可以幫助農(nóng)民減少90 的農(nóng)藥 化肥使用 在采摘環(huán)節(jié) 新的農(nóng)業(yè)智能采摘機器人通過攝像裝置獲取果樹的照片 用 圖片識別技術(shù)識別適合采摘的水果 結(jié)合智能機器人的精確 操控技術(shù) 可以實現(xiàn)一秒一個采摘 大幅度降低了人工成本 2 農(nóng)業(yè)機械的人工智能化發(fā)展 未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式是人工智能化 機械自動化 人 工智能化將改變農(nóng)業(yè)機械的所有權(quán) 1 農(nóng)業(yè)中的人工智能化時代在發(fā)展中成長 表現(xiàn)為農(nóng)機 自動化種植和收割 或用于耕種和土壤采樣的無人駕駛工具 以及人工智能化機器人無人駕駛飛機的活動 農(nóng)作物搜尋等 人工智能技術(shù)已經(jīng)從理論學(xué)到設(shè)計學(xué)躍遷為實用場景農(nóng)田 簡而言之 隨著AI技術(shù)的實施 未來的無人駕駛農(nóng)業(yè)機器已 經(jīng)越來越多地在田間運行 這意味著不久的將來許多農(nóng)場運 營將發(fā)生重大變化 2 未來AI技術(shù)的發(fā)展通向大社交時代 連接人和人 人和物 人和服務(wù) 大社交時代 發(fā)展人工智能化的農(nóng)業(yè)機 械成為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大勢所趨 而當下農(nóng)機行業(yè) 正面臨著智能化 數(shù)字化 自動化 信息化的大變革 這恰 恰與大社交時代的概念不謀而合 未來人工智能化的農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展要達到四點要求 可 支 可控 避免危害大自然利益 可用 是否能應(yīng)用于更 多農(nóng)業(yè)機械以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程 可靠 能否修復(fù)漏洞 自我升級學(xué)習(xí) 實現(xiàn)穩(wěn)定和可靠運行的目標 人工智能說 到底還是為人所用 歸根究底得從人類和大自然的利益出發(fā) 人工智能化農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)及使用是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標志 能有效提高農(nóng)業(yè)作業(yè)及管理效率 促進農(nóng)業(yè)發(fā)展 保障人類糧 食及經(jīng)濟作物安全 顯然 農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展與農(nóng)業(yè)機械的 人工智能化息息相關(guān) 如何讓人工智能在農(nóng)機領(lǐng)域更好應(yīng)用 正是當下農(nóng)業(yè)機械人工智能化未來發(fā)展的一個新的思考方向 3 農(nóng)機管理人工智能化 在發(fā)揮農(nóng)機作用方面 體現(xiàn)的 是一個系統(tǒng)工程 需要形成一個有效的管理網(wǎng)絡(luò) 這樣亦可 提高農(nóng)機的前期和農(nóng)閑時段的利用率 人工智能化對農(nóng)機信 息的采集 存儲 傳遞和狀態(tài)分析等操作 能使特殊環(huán)境下 人工智能化農(nóng)業(yè)機械真正發(fā)揮其實用價值和效率 未來該系 統(tǒng)的使用出現(xiàn)在農(nóng)場辦公室中 計算機能通過無線通信與在 農(nóng)場里作業(yè)的機械交換數(shù)據(jù) 這樣 農(nóng)機服務(wù)中心的計算機 就可以收集和整體分析機械數(shù)據(jù) 并存入數(shù)據(jù)庫 農(nóng)機服務(wù) 中心的計算機在信息存儲 處理 知識庫和管理決策系統(tǒng)上 要比機械中的設(shè)備更加強大 例如 互聯(lián)網(wǎng) 對農(nóng)機進行智 能化管理以及 智慧農(nóng)機 服務(wù)平臺的發(fā)展 主要用于對農(nóng) 機的定位 調(diào)度以及作業(yè)面積的統(tǒng)計等 對農(nóng)業(yè)耕作有較好 的效果 農(nóng)機化研究 33 Agriculture Mechanization Research 2020 年 5 月下 3 我國農(nóng)業(yè)機械的人工智能化發(fā)展的建議 目前我國農(nóng)業(yè)機械的人工智能化發(fā)展已經(jīng)進入瓶頸期 為突破瓶頸 還需要進一步加大研發(fā)力度 文章結(jié)合研究方 向提出以下建議 1 朝大規(guī)模農(nóng)業(yè)機械的人工智能化建設(shè) 農(nóng)業(yè)機械的人 工智能化建設(shè)應(yīng)當對小規(guī)模農(nóng)業(yè)經(jīng)營現(xiàn)狀進行改革 結(jié)合國 家相關(guān)的惠農(nóng)補貼政策 在當?shù)剞r(nóng)業(yè)機構(gòu)支持下大力建設(shè)大 規(guī)模的農(nóng)業(yè)機械人工智能化網(wǎng) 集中進行大面積農(nóng)業(yè)種植 著力提高農(nóng)業(yè)機械化水平 推廣先進技術(shù) 進而提高農(nóng)業(yè)種 植的先進水平 提高土地產(chǎn)出率 加強推廣力度 提高農(nóng)業(yè) 技術(shù)的先進性 2 完善農(nóng)業(yè)機械的人工智能化標準建設(shè) 目前農(nóng)業(yè)機械 的人工智能化的接口標準不統(tǒng)一 影響農(nóng)業(yè)機械的人工智能 化的集中管理 為此 需要針對各農(nóng)業(yè)機械的人工智能化情況 積極加強不同地區(qū)之間的合作 我國需要積極參與國際標準 建設(shè) 引進國際先進標準 讓農(nóng)業(yè)行業(yè)內(nèi)對農(nóng)業(yè)機械的人工 智能化達成共識 3 推進農(nóng)業(yè)機械的人工智能化的發(fā)展 必須加強對深度 學(xué)習(xí)算法的研究 并以此為創(chuàng)新點 構(gòu)建數(shù)據(jù)實時處理模式 4 大力投入研發(fā)人工智能化的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備 對農(nóng)業(yè)機 械而言 需要大力發(fā)展精細化農(nóng)機和人工智能化農(nóng)機 我國 當前使用的農(nóng)機設(shè)備只能完成粗糙的種植和收割工作 智能 化水平較低 為推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展 還需要大力研發(fā)智能化 農(nóng)機設(shè)備 提高農(nóng)機精細化水平 為此 需要不斷學(xué)習(xí)國外 農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的設(shè)計 本著綠色發(fā)展和農(nóng)業(yè)科技的目標 不 斷提高農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的先進水平 只有創(chuàng)新農(nóng)業(yè)機械發(fā)展 才能賦予農(nóng)業(yè)事業(yè)動力 推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展 4 結(jié)束語 建設(shè)人工智能化的農(nóng)業(yè)機械 對我國農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展有重 大意義 我國要對人工智能化的農(nóng)業(yè)機械技術(shù)投入大量人才 和資金 進行自我知識產(chǎn)權(quán)研發(fā) 推動農(nóng)業(yè)機械人工智能化 的標準建設(shè) 降低農(nóng)業(yè)機械使用成本 讓人工智能化農(nóng)業(yè)機 械助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 進一步提高我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展水平 參考文獻 1 劉晨 人工智能在農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中的前景和意義 J 農(nóng)業(yè)工程技 術(shù) 2019 39 36 89 90 2 杜岳峰 傅生輝 毛恩榮 等 農(nóng)業(yè)機械智能化設(shè)計技術(shù)發(fā)展現(xiàn) 狀與展望 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2019 50 9 1 17 3 陳向東 李軍輝 人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用 J 農(nóng)業(yè)機 械 2018 12 66 68 4 吳莉麗 薛益 農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)研究 J 電子世界 2018 18 154 5 岳耀虎 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械中智能化技術(shù)的應(yīng)用與研究 J 南方農(nóng)機 2018 49 5 5 15 收稿日期 2020 4 16 上接第 28 頁 力裝置 傳動裝置以及進出料口 在碾白艙內(nèi) 碾白輥與篩筒壁之間存在一定的間隙 形成了一個環(huán)狀的圓 柱形空間 糙米經(jīng)集料口進入碾白艙以后就會發(fā)生激烈的碾 白運動 使得米糠層和糊粉層被碾出 目前使用的碾白輥主 要有鐵輥和砂輥兩種類型 鐵輥表面為凸起的直筋或者斜筋 砂輥則為光面或者有槽 根據(jù)碾白輥的安裝方式不同可以分 為橫式碾米機和立式碾米機 現(xiàn)有的碾米機普遍存在一些問 題 例如碎米多 留胚率低以及米糠淀粉含量高等 同時 由于碾白的過程中會產(chǎn)生一些灰塵和米糠等 如果不及時清 理就會造成碾米機通道的堵塞 影響機器的正常使用 使得 碾白后的米質(zhì)量并不高 在碾米機的未來發(fā)展過程中 留胚 米機的發(fā)展是主流趨勢 4 碾米機的發(fā)展趨勢 留胚米機 碾米機碾出的普通大米已經(jīng)不能滿足人們的需求 留胚 米的營養(yǎng)價值更高 留胚米機就是未來發(fā)展的趨勢之一 從 留胚米的加工原理方面來看 糙米的品種 原料的特性 稻 谷的新陳度 碾米機的碾白道數(shù) 碾輥孔隙 碾輥長度以及 碾輥轉(zhuǎn)速等 均會影響到留胚米的產(chǎn)量和質(zhì)量 所以 為了 進一步提高留胚米機的碾白效果 提高糙米的留胚率 在發(fā) 展留胚米機的時候 要從上述方面進行全面的優(yōu)化 對傳統(tǒng) 的碾米機進行參數(shù)調(diào)整和結(jié)構(gòu)改變 例如減少碾白艙的壓力 讓糙米在碾白艙內(nèi)有序排列 減少糙米的翻滾等 都可以達 到提高留胚率的目的 留胚米機在工作中具有快速碾白 多 道出白的優(yōu)勢 同時 留胚米機應(yīng)該采用砂輥和鐵輥組合應(yīng) 用的模式 先用砂輥進行頭道碾削 再使用鐵輥進行擦離碾白 并在碾白的過程中使用噴風(fēng)系統(tǒng)進行負壓引糠 減少碾米機 通道堵塞的問題發(fā)生 5 結(jié)束語 碾米機不斷發(fā)展 應(yīng)該看到碾米機的發(fā)展趨勢 并立足 于碾米機的現(xiàn)狀 將碾米機向高效率 低能耗 智能化 成 套化的方面發(fā)展 同時 還要加強企業(yè)聯(lián)合 形成集約化的 發(fā)展模式 提高碾米機制造企業(yè)的市場競爭力 進而全面推 動碾米機的發(fā)展 參考文獻 1 吳利 碾米機技術(shù)在我國的發(fā)展狀況 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014 42 18 6076 6078 2 謝有發(fā) 加工精度對輕碾營養(yǎng)米的應(yīng)用成分變化及質(zhì)構(gòu)特性的影 響 D 南昌 南昌大學(xué) 2012 3 王萌 賈健斌 陳釗 等 加工精度對大米留胚率的影響 J 食 品科技 2015 40 2 197 199 4 薛福連 碾米機提高碾米質(zhì)量的方法 J 南方農(nóng)機 2008 39 4 31 收稿日期 2020 4 7