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人工智能在农机装备智能化中的应用分析摘要：农机装备是提高土地产出率、资源利用率与劳动生产率的核心支撑与物质保障，采取人工智能技术，有利于推进装置智能化发展，建设现代化农业。基于此，该文简要分析农机装备智能化发展现状，阐述了人工智能在农机装备智能化中的图像识别、自动控制及虚拟技术等关键技术，并提出应用措施，以期为相关工作者提供参考。关键词：人工智能；农机装备；智能化应用中国是农业大国，农业是中国基础产业与支柱产业之一，其竞争力与生产力对社会稳定、经济发展具有直接影响。伴随科技发展，人们致力于将人工智能用于农机装备中，建设“智慧农业”，集成人工智能、物联网等技术，实现农机装置的智能预警、智能环境感知、智能分析，为农业提供可视化管理、精准化种植与智能化决策，提高农业经济效益。1、农机装备智能化发展现状中国自改革开放起对现代化农业建设极为重视，以建设现代化农业为发展农业经济的目标，通过党与国家的领导，社会民众参与，成功从农业1.0走到农业3.0,正向农业4.O发展，逐步提高农业生产质量与效率，减少农业成本。农业4.O是第四次工业革命下，利用人工智能、物联网等技术推动农业管理、生产全面升级的概念，最早出现于德国农业部农业4.0：数字化农业的未来白皮书，通过农业与技术的结合，实现农业智能、高效发展1。中国农机装备智能化起步较晚，20世纪90年代初期，研发了联合收割机与智能拖拉机等装置，采取遥感技术、传感器技术进行自动监控。21世纪后，加大智能装备研发力度，开发自动化植保机、智能拖拉机、无人机等，农机装置迅速发展。技术方面，有智能拖拉机电控技术、农机装备导航技术、植保机图像识别技术等；产品方面，有全自动播种机、智能化收获机等多种类型。未来农机装备将持续发展，积极应用人工智能技术，为现代化农业提供支持。2、人工智能在农机装备智能化中的关键技术1.1 图像识别技术农机装备智能化中，可基于图像识别技术，利用相机传感器采集田地图像信息，通过图像分析处理，采取智能算法提取特征图像信息,包括形状、纹理、颜色等，根据特征信息对农机方向、位置进行判断，不受信号干扰、整体成本低、识别能力强2。农机装备操作中，多采取K210开发板作为处理系统，以低功耗执行卷积神经网络，针对设计边缘推理场景，内置64位双核400MHz的RISC-V处理器，迅速捕捉移动物体，了解目标坐标、大小及种类信息，完成图像识别任务。1.2 自动控制技术农机装置自动化控制中，主要是将传感器放置在田间，根据农作物类型，采集外界环境光照、温湿度、土壤肥沃度等参数，利用总线或接口传输数据至LED显示屏，实现系统监控，把控作物生长情况。而系统则自能控制技术，通过系统分析，对施肥装置、空调装置、光改装置自动化控制，改善环境条件,保证农作物拥有良好环境。此外，农作物种植、收获中，也可采取自动控制技术，对翻土机、插秧机、收割机等装置进行控制，通过精密分析，明确最佳劳作环境、播种条件等，避免出现资源浪费情况，推动农机操作可控化、数据化3。例如，德惠市岔路口镇2019年10月建设300亩数字农田，插秧使用被动导航无人驾驶技术，夏季无人机质保，秋季水稻无人驾驶收割,全镇6个村4500公顷稻田，每公顷收获89t,在降低劳动成本、提高水稻产量上有明显的作用。2. 3虚拟技术虚拟技术能够让人们在虚拟环境下体验真实场景，利用虚拟界面实现物理设备互动，为农民借助平台控制机械提供可能，具有实时监控、模拟仿真、操作留痕的优点。农机装置中，应用虚拟技术可根据现有生长条件、灌溉施肥参数等,模拟未来作物长势，预判作业时间，减少装备出错率，按照农作物生长规律，优化生长条件，做到精耕细作，提高生产质量国。并且，农业播种、收割、灌溉施肥等农业工艺，均可采取虚拟技术进行模拟分析，结合结果确定农机参数，保证与实际环境匹配，发挥农机作用。例如，收割机虚拟控制中，可对收割路线、过程合理安排，确定装备运行时间，以免长期在高温环境下工作，提高作物收割效率的同时，维持稳定装备运行状态。3、人工智能在农机装备智能化中的应用分析3.1智能播种机智能播种机是利用机器人操作系统，配置多个高清摄像头，实时拍摄和监控播种机周围环境，利用人工智能算法，深度学习、识别拍摄图像，准确判断土壤、种子信息，完成播种机智能控制、管理操作，提高播种效率与准确度。播种包括开沟、施肥、播种等操作，根据种植要求、农作物种类把控，满足播种条件。例如，国内研发基于GPS智能变量播种、旋耕、施肥复合机，集CAN收发、无线通信、导航定位技术于一体，可提前将播种参数输入系统内，如水稻播种行距2535cm,株距1013cm,保证参数适配，开展水稻种植。水稻智能播种机是可以直接使用稻田浆泥作育秧基质，一次性完成播种所需全部工序，每小时可完成62亩秧苗播种，是人工作业的30倍。3. 2智能收获机智能收获机利用GPS与传感器系统，收获粮食作物的同时，能够准确测量小区产量、作物含水量参数，生成作物产量图，为精准农业提供支持。RootAI采摘机器人能够在复杂、混乱生长环境下，检测种植果蔬是否成熟，做好采摘准备，主要是利用视觉算法进行分辨,能够精准判断果实空间位置。对于草莓、葡萄、西红柿等较软果实,夹持器带有多个传感器，以3D方式感知环境，深入缠结藤蔓采摘成熟果实。还有卫西弗格森公司在收获机上安装产量计量器，收集产量信息，绘制产量分布图，便于农民确定下一季农药化肥用量及种植计划。在具体应用中，以苏州市吴江区为例，2022年6月收割小麦时，通过提前设置数据，无人驾驶收割机精准作业，根据田块大小、作业幅宽规划作业路径，机收损失率设。3. 3智能植保机3. 3.1智能喷药机农机装置利用人工智能技术进行智能喷药，可减少农药对水体、土壤、作物污染，维护生态环境。该装置主要利用GPS.GIS及深度学习算法,根据历史施药路径,对现有田块准确识别，判断最佳路径。还具备识别病害能力，能够合理控制药量。例如，在青枯病防治中，根据作物顶端嫩梢萎蕉、植株迅速青枯、脱水、凋萎，及茎秆中空特点，判断病害情况，提醒农户喷洒800倍液甲霜灵50%或500倍液代森镒锌70%,及时防治病害。并在喷药中，装置可自动调节喷雾，使药液均匀分散至植株，提高施药精准性，优化防治效果。3. 3.2智能除草机智能除草机利用机器算法、摄像头监控农田，使得设备穿过农田即可识别杂草，将其精准灭杀。例如，FarmWise人工智能农业机器人利用计算机视觉技术，结合学习算法，感知每株作物信息，迅速分辨杂草与作物，将现场数据反馈至农民，根据作物、土壤生长阶段,调整刀片精度，剪除杂草，优化作业过程。See&SprayUltimate装置则安装36个摄像头，Al数据库30万张图像，利用Al控制扫描地面，0.2s即可识别农作物与杂草，精准喷涂除草剂，减少除草剂用量。PrecisionAI除草无人机装载摄像头，分辨率0.5mm,以此分辨杂草，不受湿气、风力影响，昼夜均可作业，可减少80%除草成本。4、结语“十四五”阶段是中国从农业大国向农业强国转变重要时期，应加快科技驱动发展，推动农机装备智能化，将其用于现代化农业建设,方能提高劳动生产率、资源利用率。因此，农机装置应合理应用人工智能技术，研发智能播种机、智能收获机、智能灌溉机等设备，做到机群协同、人机协同作业，促进农业高效发展。
