农机研发路在何方？深度剖析智能农机装备重点方向

2019年7月18—20日，由农业机械杂志社主办的“2019第七届中国农机高端论坛暨2018中国农业机械年度TOP50+颁奖盛典”在安徽省芜湖市隆重举办。

本届高端论坛主论坛上，中国农业机械化科学研究院杨炳南研究员作了题为《农业装备技术发展现状与趋势》的报告，他从历次农业科技革命中农业机械的作用、地位，农业生产过程中的技术与装备，“十三五”研发活动部署及研究重点，当下应该做的工作等方面，全面系统分析了我国农业装备技术发展现状与趋势，为相关科研单位、生产企业研制开发产品提供参考和借鉴。

农业机械的重要地位及发展机遇

杨炳南指出，在历史上的3次农业科技革命中，农业机械在前两次都具有标志性地位。

第一次农业科技革命的标志是农具科技革命。公元前770～476年，坚硬锋利的铁制农具替代了木制、石制和青铜农具，使生产效率大大提高，农业生产产生了飞跃式的发展。

第二次农业科技革命的标志是农业机械和农业化学的科技革命。19世纪中叶，蒸汽动力拖拉机及随后的内燃机动力拖拉机替代了人畜力，使农业生产效率迅速增长，农业经营规模大幅度增加。

第三次农业科技革命的标志是农作物品种改良与应用。20世纪40年代初，在充分机械化的基础上，以农作物品种为中心的革命是第三次农业科技革命，又称绿色革命。

即将发生的以生物、信息技术为代表的第四次农业科技革命，也必然包含农业机械新技术，而且将在其中扮演重要角色。新的农业科技革命为农业机械的发展提出了新的机遇和挑战。

首先，农业生产向社会化大生产快速迈进，农业的产业化、集约化是大生产的必然趋势。只有实现机械化，而且必须是经过农业新技术革命产生的农业机械才能胜任。

其次，人口、资源和环境协调发展问题的解决，只有依靠技术革命才能解决，而农业机械正是农业科技实施的有力武器。

再次，农业机械化的技术革命，意义远超过其技术系统应用本身。它提供的技术思想和改造客观世界的认识思维，其影响更为深刻，工程装备技术与各学科相互融合和渗透，是其孕育于农业科技革命发展必然性之中的标志。

“十三五”研发部署及重点方向

杨炳南介绍，国家一直高度重视农机行业的发展，“智能农机装备”被列为国家“十三五”8个重点研发专项之一，目的是要实现核心技术自主化、高端装备智能化和薄弱环节机械化。

1. “智能农机装备”研发内容

“智能农机装备”重点研发计划共设置3个层面11项重点研究任务，包含47个项目。

（1）基础技术研究。目的是突破土壤植物机器系统应用基础，农机作业传感器、智能决策与控制、智能服务等技术，提升原始创新能力。重点任务是“农机作业信息感知与精细生产管控应用基础研究”。

（2）关键共性技术与重大装备开发。目的是突破智能设计、作业管理关键技术，开发大型与专用拖拉机、田间作业及收获、设施精细生产等主导产品智能技术与制造质量提升，创立自主的农业智能化装备技术体系。

该层面包含8项重点任务，分别是“农机装备智能化设计与验证关键技术研究”“农机智能作业管理关键技术研究”“智能农业动力机械研发”“高效精准环保多功能农田作业装备研发”“粮食作物高效智能收获技术装备研发”“经济作物高效能收获与智能控制技术装备研发”“设施智能化精细生产技术及装备”和“农产品产后智能化干制与精细选别技术装备研发”。

（3）典型示范。目的是创制适合我国种植农艺和地域特色的丘陵山区、农产品产地处理等薄弱环节装备，支撑全程全面机械化发展。包含“畜禽与水产品智能化产地处理技术装备研发与示范”和“丘陵山区及水田机械化作业技术装备研发与示范”两项重点任务。

2. “智能农机装备”研究重点

（1）面向现实的迫切需求：增加品种。持续解决与完善主要农产品、重点环节、关键节点中突出的机械化装备技术问题，探索经济高效的机械化作业模式，提高集约化农业的综合机械化水平。

（2）满足全面全程机械化：拓展领域。完善以粮食生产为主的机械化装备体系，加快经济作物（纤维植物、果品、蔬菜、油料、糖料、能源作物）、畜禽水产养殖、微生物培养装备技术的研究开发。

（3）推进作业集成化：完善功能。掌握功能拓展的设计/管控平台技术，基于最低资源消耗、最短作业流程、最小环境负荷进行农业生产过程多环节作业一体化的多功能装置集成。

（4）追求智能精益高效化：提升水平。加强机电技术与现代液压、仪器与控制、现代微电子和信息等高新技术融合，强化动植物生产性能、疫病形态表征信息的获取和大数据解析、智能决策技术研究，开发高附加值具有精细作业能力的农业装备。

农业装备潜力空间及技术发展趋势

1. 3大潜力空间

（1）中国区域经济发展不平衡的特征仍将长期存在，后发地域的农业装备制造业、市场需求的空间将存续持久，具有战略纵深性。

（2）中国经济仍处于发展中的工业化初中期，农业机械化仍是初级水平，先进地区地域广大，农业产业结构多样，全程、全面的农业生产机械化仍需相当长的时间。

（3）中国农业装备的产业结构和产业布局，在体系完整性、全面性上具有比较优势。发达国家对南北纬35°以内的农业生产装备技术开发不足，与我国技术基础差距不大，是我国农业装备产业立足国内、走向国际的具有战略性机遇的市场。

2. 技术发展趋势

农业机械的作业对象是土壤、动植物等有系统组织结构和生物活性的客体，它与农业科学和生物与生命科学技术相互交叉、渗透、融合，才能满足现代农业生产工艺技术要求。

农业生产系统的开放性，要求农业机械适应农业生产环境的时空变化、动植物生理生态的变化，采取精确、恰当的作业，计算机辅助决策技术、信息技术等高新技术的应用必然成为农业机械技术发展变化的总体趋势。

（1）嵌入式信息技术全面进入农业生产系统。已开始配置的卫星导引、机器操控、数据获取、智能终端随农场多频接入能力提升得到普遍应用。

（2）几乎所有农场设备都将配置付费即用型机载智能系统，信息技术质优价廉。

（3）数据获取与分析功能强大、使用简便，采集器自动获取数据并充实农场信息系统，支持决策和报告生成。

（4）手机、拖拉机、喷药机、灌溉机组和办公室、轿车、仓库等农场所有设备和设施都将实现同步互联，车辆自动收集途经地块的作物数据并无线传输至办公室以供分析。

（5）基于传感器组网获取土壤持水量和更准确的天气预报，灌溉变得更加精确、均匀，更加高效智能；变量灌溉系统应用持续增长，水肥一体化的“全营养配置”灌溉系统应用更广。

（6）结合免耕、条耕或者永久苗带和固定轨迹行走系统的技术广泛推广，导航成为成熟的技术。

（7）喷药和除草机器人将在果园和葡萄园广泛使用，但大田作物生产还不会普遍使用。