江蘇省智能農機裝備發展現狀與對策建議

蔣婷婷

0 引言

智能農機裝備是指將物聯網、大數據、人工智能等技術引入農業生產過程，使作業場景與數字環境密切關聯，實現土壤監測、水肥控制、農業遙感、無人作業、自動駕駛和智能控制，為優化農業系統提供方案［1］。作為現代農業生產工具的代表，智能農機裝備將引領全面機械化、自主化和無人化作業，數字技術對農業的改造，將推動數據要素驅動下的農業生產力變革，為加快實現農業農村現代化提供全面支撐。

江蘇是農業大省，農機化工作一直走在全國前列。2021年，全省農作物耕種收綜合機械化率達83%。近年來，隨著互聯網、大數據、物聯網、云計算、衛星導航、人工智能等新興技術的發展，江蘇省智能農機裝備的研發與應用步伐加快，農業農村部南京農業機械化研究所、南京農業大學、江蘇大學、揚州大學在智能農機研發方面處于國內領先水平，江蘇北斗研究院、豐疆智能科技股份有限公司、南京天辰禮達電子科技有限公司、無錫卡爾曼航天應用技術有限公司已成為國內智能農機裝備領域的骨干企業。智能農機裝備助力農業生產，農機化技術推廣應用的社會效益、經濟效益和生態效益進一步凸顯。

1 智能農機裝備發展現狀

近年來，江蘇省加快發展智能農機裝備，農機深松監測、秸稈打捆監測等農機作業自動監管系統，精密播種、穩定噴藥、谷物烘干等農機作業自動控制系統，無人植保飛機、北斗導航輔助駕駛系統都已得到廣泛應用。

1.1 智能農機裝備發展情況

2021年江蘇省植保無人機和智能監測終端設備保有量在1.5 萬臺左右。智能拖拉機及配套耕整地機械協調發展，其中，58.8 kW 以上自動導航/輔助駕駛拖拉機總量達4 037 臺。動力機械、監測裝備智能化作業面積分別為31.97 萬hm2、22.78 萬hm2。植保環節、耕整地環節、種植環節智能化作業面積分別為225.82 萬hm2、22.81萬hm2、19.39 萬hm2。除植保環節外，農業生產其他各環節智能化作業水平差別不大。

1.2 “無人化”農場發展情況

2020年，江蘇省開始建設“無人化”農場。截至目前，已投入省級資金3 000 萬元，先后建成“無人化”農場20 個。各市縣結合實際，通過項目引領，示范推廣耕整地、插秧/直播、植保、收獲等環節智能機具，取得了較好的效果，為智能農機裝備技術水平進一步提升打下了基礎。

2022年江蘇省出臺《“十四五”農業機械化發展規劃》和《“十四五”數字農業農村發展規劃》，提出推進農業機械化與信息化深度融合，加強北斗導航、自動駕駛、無人機、農機傳感器等技術在農機裝備中的應用，推動傳統農機裝備智能化改造。未來幾年，江蘇“無人化”農場發展將進入快車道。

2 智能農機裝備發展中存在的問題

當前，江蘇省智能農機裝備的研發和應用尚處于初級階段，在技術應用和產業發展方面還面臨著一系列的問題［2］：

2.1 缺乏核心技術和裝備

目前，智能農機裝備的研發和應用主要集中在大田糧食作物生產領域，對設施農業以及果蔬茶生產、水產養殖、畜禽養殖等特色農業產業裝備涉及較少。在大田糧食作物生產裝備上的應用也僅限于自動導航輔助駕駛，諸如作業對象信息實時感知、作業負荷實時監測、作業效果在線評價、作業過程自適應調控、全田塊無人駕駛自主作業、不同地形/土壤兼容兼適等核心技術還不成熟。智能農機作業質量和作業效率不高，難以滿足農機化“兩全兩高”的發展需求。

2.2 配套產品發展滯后，產業鏈尚未成形

由于智能農機裝備種類多，單一產品市場規模小，工業控制類和IT 類企業參與研發的積極性不高，農機零配件企業又普遍缺乏研發能力，導致各類傳感器、控制器、電液執行元件、自動調控裝置、通訊模塊、顯示終端等智能農機關鍵零部件只能借用相近工業產品，或由高校、科研院所、小型科創企業小批量試生產，價格高、可靠性差、維護校準不及時等問題十分突出，制約了整個產業的發展。

2.3 數字化基礎薄弱，實施農機作業全面智能化管控仍有差距

數字化是智能農機裝備發展的基礎。高精度自動駕駛控制需要大量的土壤特性、車輛地面動力學數據支撐；農機裝備作業過程智能調控需要大量的農機作業機理模型和各因素相互耦合關系數據支撐；農情信息感知系統和農機裝備作業狀態監測傳感器的建模標定需要大量的樣本數據支撐。數字化基礎薄弱，制約智能農機裝備及其關鍵零部件的研發和升級?；A數據庫建設不僅需要較高的創新研究能力，而且需要大量的時間和經費投入，只有加大扶持力度，引導相關創新主體協同攻關，才能夯實產業發展基礎。

2.4 智能農機裝備標準體系不健全，機具檢驗鑒定和監管難度較大

智能農機裝備標準化工作滯后，相關標準定位不清，標準間交叉重復、配套性差，導致部分智能農機產品難以進行試驗鑒定，無法進行統一監管，阻礙了智能農機產業的發展。

3 對策建議

3.1 加強智能農機裝備關鍵技術研發

要加強高等院校、科研院所和生產企業間的合作，組織相關單位協同開展農機作業對象信息實時感知、作業負荷實時監測、作業效果在線評價、作業過程自適應調控、全田塊無人駕駛自主作業、不同地形/土壤兼容兼適等關鍵共性技術攻關，研發大田作物精準播種、精準施藥/施肥、高效收獲等智能化/無人化農機裝備和農情信息自動巡檢機器人，實現無人駕駛自主作業、按需變量作業、作業過程遠程監管、田間信息自動收集、作業信息的自動統計及可追溯。研究重點如下：

3.1.1 耕整地環節

完善拖拉機動力換擋技術、機械液壓無級變速傳動（CVT）技術、自動導航無人駕駛和自動避障技術，突破液壓懸掛伺服調控技術瓶頸，實現耕深的實時監測和自適應調控。

3.1.2 種植環節

完善播種機精密排種、氣力輸種、漏播監測和播種量檢測、播種量變量調控等關鍵技術，研發智能化高速精準變量播種機。完善無人駕駛、土壤肥力實時檢測和變量側深施肥技術，研發智能化高速插秧施肥復式作業機。

3.1.3 田間管理環節

完善施藥/施肥機噴桿自平衡、自動配藥、變量噴藥、自動導航無人駕駛、作業過程遠程監管等核心技術，研發變量精準施藥/施肥機。

3.1.4 收獲環節

完善作物信息自動檢測、喂入量/作業負荷自動監測、在線測產、損失率自動監測、負荷反饋調控、脫粒/清選裝置自適應調控、自動導航無人駕駛等關鍵技術，研發智能化/無人化高效聯合收割機，以提高聯合收割機的作業效率和作業質量，降低機收損失率和故障率。

3.2 完善產業鏈

引導工業控制類和IT 類企業參與智能農機關鍵零部件研發，培育中小型智能農機零部件科創型企業，確保各類農機專用傳感器、控制器、電液執行元件、自動調控裝置、通訊模塊、顯示終端和衛星定位模塊等關鍵零部件的研發和供應，完善智能農機裝備產業鏈。一要推進電動方向盤專用力矩電機和控制器、高精度衛星定位模塊、轉向角度傳感器、農田電子地圖自動生成系統和組合導航系統的自主研發，進一步提高噴霧流量傳感器、種子/肥料流量監測傳感器的精度和適應性。二要研制谷物產量傳感器、谷物水分傳感器、耕深監測及自適應在線調控裝置，實現核心技術的自主、領先、可控，形成智能農機裝備整機及其關鍵核心零部件的高端產業鏈，推進智能農機裝備產業又快又好發展。

3.3 加強智能農機基礎數據庫建設和基礎技術研究

充分發揮江蘇省高校和科研院所多、科研實力強的優勢，組織相關單位共建平臺，共享數據成果，共同開展土壤理化特性、車輛地面動力學、農機作業機理模型、農業動植物生理物化特性、病蟲害圖譜、農業知識模型、農業動植物環境閾值等農機基礎數據庫建設，開展智能控制和新一代人工智能技術在智能農機裝備上的應用研究，夯實產業發展基礎。

3.4 完善智能農機裝備標準體系

應加強國標、行標和團體標準的制修訂工作，規劃制定一批智能農機裝備檢測標準和試驗鑒定大綱，不斷增加智能農機標準的有效供給。要組織制定農機作業遠程監管和農機自動導航無人駕駛技術等級分類標準以及變量播種、變量施藥、變量施肥機械標準，為相關產品的性能檢測奠定基礎。

3.5 開展智能農機裝備試驗示范

應規劃建設智慧農場、智慧漁場、智慧養殖場、智慧果園，組織開展智能農機裝備試驗示范，總結形成智能農機裝備推廣應用新模式，規范引導智能農機裝備與技術有序發展。