農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)教育發(fā)展策略

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了農(nóng)業(yè)院校計(jì)算機(jī)教育發(fā)展策略范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要:隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，智能化的農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展方向。文章對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械中智能化技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了研究，從自動(dòng)控制、新能源、電子智能技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人、導(dǎo)航技術(shù)、CAD技術(shù)等對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械中智能化技術(shù)的具體應(yīng)用情況進(jìn)行了梳理，指出了未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的主要方向。

關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械；智能化；技術(shù)

農(nóng)業(yè)是國(guó)家的根本，農(nóng)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r從一定程度上能夠反映出國(guó)家的發(fā)展?fàn)顩r。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的要求也在不斷提升，作為人口大國(guó)，為了滿足國(guó)內(nèi)人民的食品需求，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率勢(shì)在必行[1]。因此，近年來(lái)用于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率的各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械逐步被研制出來(lái)，在一定程度上滿足了現(xiàn)如今對(duì)提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的需求。但是我國(guó)地大物博，簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。隨著自動(dòng)化、人工智能、大數(shù)據(jù)等一大批新型技術(shù)的問(wèn)世，基于智能化技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究逐步進(jìn)入廣大農(nóng)業(yè)研究人員的視野，一度成為研究熱點(diǎn)。鑒于此，文章對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了討論和梳理。

1智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的不斷進(jìn)步，智能化和農(nóng)業(yè)化相結(jié)合的各類(lèi)設(shè)備逐步問(wèn)世，智能化實(shí)現(xiàn)了為機(jī)械化賦能，賦予機(jī)械設(shè)備以靈魂，讓機(jī)械可以按照人的思維工作，符合人的思想意識(shí)，在一定程度上提升了農(nóng)業(yè)的智慧化和數(shù)字化水平[2]。新一代技術(shù)如農(nóng)業(yè)新能源技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人和導(dǎo)航技術(shù)等已經(jīng)逐漸成熟，已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、作物的施肥和收割等領(lǐng)域，逐步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田管理的智能化，提升了農(nóng)業(yè)資源的利用率，降低了環(huán)境污染的概率，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)生態(tài)的同步快速健康發(fā)展。

1.1自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化最主要的手段之一，目前在發(fā)達(dá)國(guó)家中已經(jīng)使用得比較普遍。例如，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中大多安裝了電子視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在大型收割機(jī)械的駕駛艙內(nèi)安裝智慧屏幕，就可以實(shí)現(xiàn)不同作物在收割過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度[3]。美國(guó)等現(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物狀態(tài)的監(jiān)控和自動(dòng)管理，在日常管理過(guò)程中將植物生長(zhǎng)的溫度、濕度、土壤和光照參數(shù)通過(guò)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和處理后，再將其輸出給控制裝置，從而實(shí)現(xiàn)以上參數(shù)的實(shí)時(shí)自主調(diào)節(jié)。另外，歐美國(guó)家也已經(jīng)研發(fā)出了激光平地機(jī)，將激光信號(hào)發(fā)射出去，在接收到光信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)化，將輸出結(jié)果發(fā)送至液壓控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)刮土鏟進(jìn)行工作，最終實(shí)現(xiàn)高精度的土地翻整作業(yè)。在國(guó)內(nèi)，此種控制技術(shù)還比較滯后，目前仍處于研究階段。

1.2新能源技術(shù)的應(yīng)用

目前所謂的新能源主要包含水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能等。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，太陽(yáng)能可以為機(jī)械運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)能，可以為病蟲(chóng)害預(yù)防、種植和灌溉等提供能源支持，如建立以光能和電能為支撐的溫室大棚，為蔬菜等農(nóng)作物的種植提供能量；使用光照設(shè)備誘導(dǎo)有害昆蟲(chóng)，解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中農(nóng)藥使用量大的問(wèn)題，減輕農(nóng)藥殘留物對(duì)土壤的影響，土壤的肥力得到有效保障，農(nóng)業(yè)廢棄物也得到有效減少；還可以利用太陽(yáng)能光電水泵和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行微滴灌、提灌、農(nóng)田給水等作業(yè)；在機(jī)械駕駛艙內(nèi)使用基于太陽(yáng)能半導(dǎo)體的機(jī)械制冷器，借助集熱器和真空平板，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)冷卻裝置工作，為駕駛艙空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)提供能量，保障駕駛艙內(nèi)的工作人員在夏季高溫時(shí)能夠得到有效防暑降溫。

1.3電子智能技術(shù)的應(yīng)用

電子智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，主要是為了解決精細(xì)化和精準(zhǔn)化作業(yè)的問(wèn)題?，F(xiàn)如今在歐美和日本等國(guó)，已經(jīng)將高精尖的電子智能技術(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備箱融合，綜合運(yùn)用電子智能技術(shù)，已經(jīng)研發(fā)出了各類(lèi)采摘、耕作、收割等一系列智能化農(nóng)業(yè)裝備[4]。例如以色列已經(jīng)研發(fā)出多功能農(nóng)業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備兼具灌溉、施肥、檢測(cè)、預(yù)警等功能，基于先進(jìn)的智能控制技術(shù)，大幅提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，顯著提升了灌溉的精確度和效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型農(nóng)牧場(chǎng)、果園和田園的智能化灌溉。在北歐某些國(guó)家，已經(jīng)將電子監(jiān)控儀器集成至聯(lián)合收割機(jī)中，實(shí)現(xiàn)收割過(guò)程中對(duì)某些關(guān)鍵參數(shù)的智能化顯示，逐步替代了傳統(tǒng)的顯示模式，人機(jī)交互水平顯著提升，用戶(hù)的體驗(yàn)感更好。

1.4機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是最典型的一類(lèi)智能化技術(shù)，因?yàn)槠渌惴ㄟ壿嬍悄M人腦的思維過(guò)程，其功能也符合人類(lèi)分析事物的基本能力。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)主要是使用微型計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)等設(shè)備模擬人類(lèi)視覺(jué)的基本功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)農(nóng)作物的識(shí)別、檢測(cè)和跟蹤分析，并可有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)系K物的規(guī)避，對(duì)機(jī)器人行進(jìn)的路線進(jìn)行提前預(yù)判和分析。起初，視覺(jué)技術(shù)主要是用于對(duì)農(nóng)作物的等級(jí)分析和產(chǎn)品品質(zhì)的檢測(cè)，主要做作物的無(wú)損檢測(cè)，無(wú)須和產(chǎn)品進(jìn)行表面接觸，僅僅通過(guò)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行圖像分析，便可獲得規(guī)定位置內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量情況，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，再基于固定的規(guī)則分析，便可以得出農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)和圖形處理技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)逐步被用于田間護(hù)理、植物收割、植保和嫁接等領(lǐng)域中。例如使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，可以在復(fù)雜多變的農(nóng)田環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜信息的收集、環(huán)境狀況的分析、識(shí)別目標(biāo)作業(yè)植物的位置和生長(zhǎng)情況分析，為機(jī)器人提前規(guī)劃形式路線做數(shù)據(jù)支撐。

1.5機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)器人技術(shù)是一門(mén)綜合圖像識(shí)別、智能技術(shù)、柔性作業(yè)、自動(dòng)控制、信息交換和通信技術(shù)于一體的技術(shù)。借助機(jī)器人技術(shù)可以更好地利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的跟蹤定位、監(jiān)控、智能識(shí)別等功能，使機(jī)器人可以更好地模擬人類(lèi)行為，服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理。例如，美國(guó)某團(tuán)隊(duì)便研發(fā)出可以進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)的高清晰度、高光譜的熱成像相機(jī)和脈沖激光機(jī)器人。此機(jī)器人可以適時(shí)獲取農(nóng)作物的直徑、葉片大小、莖稈的高度等參數(shù)，也可對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)，獲取其含水量、溫度等環(huán)境信息，存儲(chǔ)后傳輸至中央控制器進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析計(jì)算，隨后基于分析結(jié)果構(gòu)建植物的3D模型，以此預(yù)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量等信息。法國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種可以用于大型蔬菜種植的除雜草機(jī)器人，此機(jī)器人配備了GPS視覺(jué)相機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)播種和雜草拔除等工作，工作過(guò)程中不會(huì)對(duì)農(nóng)作物構(gòu)成任何傷害。英國(guó)某科學(xué)家，研發(fā)了一種西藍(lán)花采摘機(jī)器人，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，其采摘西藍(lán)花的速度是人工采摘的6倍以上。

1.6導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用

GPS導(dǎo)航是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、速度快、精確度非常高，同時(shí)其成本比其他導(dǎo)航系統(tǒng)更低。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械中都安裝了GPS系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)化，同時(shí)GPS還能和互聯(lián)網(wǎng)建立信息鏈接，對(duì)收割區(qū)域的農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，為后期農(nóng)田維護(hù)和保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。日本等國(guó)家將GPS安裝至拖拉機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛，目前從農(nóng)機(jī)具倉(cāng)庫(kù)到農(nóng)場(chǎng)全程均可無(wú)人駕駛。另外，在農(nóng)作物的藥物噴灑、播種和灌溉等領(lǐng)域，各類(lèi)無(wú)人機(jī)也逐步將GPS等導(dǎo)航技術(shù)加入其中，通過(guò)GPS可以預(yù)定無(wú)人機(jī)飛行路線和高度，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化作業(yè)。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，無(wú)人機(jī)藥物噴灑，能夠減少近40%的農(nóng)藥用量，大幅降低了藥物購(gòu)買(mǎi)成本和農(nóng)藥對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成的影響，同時(shí)還增強(qiáng)了藥物噴灑對(duì)作物的穿透性，提升了對(duì)病蟲(chóng)害的治療水平。

1.7CAD技術(shù)的應(yīng)用

CAD技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的三維設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用軟件可以對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)裝配關(guān)系的預(yù)先校驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確與合理性。智能CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是借助模塊化變形設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)模塊的位置和裝配關(guān)系進(jìn)行預(yù)先模擬。另外，智能CAD技術(shù)，可以使得設(shè)計(jì)人員可以方便快捷地進(jìn)行模型參數(shù)的修改，從而使設(shè)計(jì)結(jié)果可以直接達(dá)到具備三維工程化應(yīng)用的狀態(tài)。通過(guò)三維CAD技術(shù)，可以使設(shè)計(jì)者直接利用三維的設(shè)計(jì)結(jié)果與客戶(hù)進(jìn)行對(duì)接交流，客戶(hù)也可基于三維模型快速提出自身需求，交流更加直觀和準(zhǔn)確。但是近年來(lái)由于三維模型標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，三維模型庫(kù)的構(gòu)建數(shù)量有限，三維工程化的具體應(yīng)用工作進(jìn)展比較緩慢，在未來(lái)研究農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的基于MBD技術(shù)的三維模型標(biāo)注技術(shù)、開(kāi)展三維模型標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)建工作是主攻方向之一。

2前景和趨勢(shì)預(yù)測(cè)

國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平是國(guó)家整體發(fā)展水平的標(biāo)志之一，然而農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化發(fā)展水平又直接決定了國(guó)家農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展水平，這也是各大發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展農(nóng)業(yè)的主要原因。農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升，可以較大程度地解決勞動(dòng)力問(wèn)題，對(duì)人口稀少的國(guó)家更是如此。我國(guó)想要提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化和智能化水平，就必須建立智能裝備的全方位技術(shù)體系，大范圍配備智能化裝備，將重點(diǎn)研究方向定位于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的智能化和精準(zhǔn)化研究。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)某些智能化裝備研發(fā)工作已經(jīng)取得了較好的成績(jī)，某些智能設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)銷(xiāo)海內(nèi)外，尤其農(nóng)作物收割機(jī)和植保設(shè)備，同時(shí)，我國(guó)也在積極研究智能化的農(nóng)機(jī)設(shè)備，推行智能化改造和智能工廠建設(shè)。另外，各種新能源等新興技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始滲透進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)領(lǐng)域，并起到了積極的指導(dǎo)性作用。沼氣、太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等新能源逐步替代煤炭、石油等非可再生資源，為自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對(duì)全球氣候變暖提供了幫助?？傊e極推進(jìn)農(nóng)業(yè)化和智能化的融合，研發(fā)信息化、集成化、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械向智能化發(fā)展，是推動(dòng)農(nóng)業(yè)整體水平提升的必經(jīng)之路，也是我國(guó)農(nóng)業(yè)科技工作者們義不容辭的責(zé)任。

參考文獻(xiàn)

[1]呂穎利.簡(jiǎn)析農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化､信息化和智能化的路徑選擇[J].廣東蠶業(yè),2019,53(11):34-35.

[2]敬雨浩.人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應(yīng)用[J].廣東蠶業(yè),2019,53(9):48-49.

[3]刁東偉.電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中的運(yùn)用淺析[J].大科技,2020(8):184.

[4]盧永泉.智能化技術(shù)在甘蔗聯(lián)合收割機(jī)中的應(yīng)用與前景[J].中國(guó)設(shè)備工程,2018(12):173-174.

作者：沈碩 張喜文 龔宇童 單位：荊楚理工學(xué)院