農業機械化的現狀及發展趨勢

    現代社會．衡量一個國家農業發展水平的一個重要標志即為農業機械化的程度。1999年秋．由美國工程院牽頭。《國家工程師周刊》、美國工程學會聯合會協同評選出20世紀20項最具代表性的工程技術成就 其中．農業機械化名列第7位 農業機械化在提高勞動生產率和推進經濟社會發展中發揮了巨大作用美國是最先實現農業機械化的國家．它以占世界0．3％的農業勞動者生產了占世界17．6％ 的谷物、46．5％ 的大豆、20％ 的棉花、16％的肉類和l5．7％的牛奶．成為世界上最大的農產品出口國[1] 。因此．要改造傳統農業生產方式進行擴大再生產．要提高農業的生產效率．就必須加快農業機械化的速度

    1 我國農業機械化政策的發展歷史

    新中國成立后．政府就十分重視農業機械化的發展。早在1937年，《矛盾論》中就指出“不同質的矛盾。只有用不同質的方法才能解決 在社會主義社會中工人階級和農民階級的矛盾．用農業集體化和農業機械化的方法去解決 ”

    1958年3月．中共中央成都會議提出“三個為主”的方針．即農業機器應以小型為主．農業機械的制造一般應以地方為主．實現農業機械化主要靠農業合作社自己的力量 ”

     1962年．在黨的八屆十中全會上．確定“我們黨在農業問題的根本路線是．第一步實現農業集體化，第二步是在農業集體化基礎上實現農業機械化和電氣化 ”

    20世紀80年代初． 由于農村實行了家庭聯產承包責任制，分田到戶，土地經營規模小．使農業機械化的發展一度受到挫折，發展速度減慢．甚至出現倒退[2]

　    2004年6月25日　．第十屆全國人民代表大會常務委員會第十次會議通過了《中華人民共和國農業機械化促進法》，標志著我國農業機械化走上了依法促進的新階段．對推進農業機械化，建設現代化農業．發揮長效機制，解決“三農”問題有著重要意義[3]。

    2008年，《中共中央、國務院關于切實加強農業基礎建設．進一步促進農業發展、農民增收的若干意見》中提出：“加快推進農業機械化。推進農業機械化是轉變農業生產方式的迫切需要，也為振興農機工業提供了重要機遇加快推進糧食作物生產全程機械化。穩步發展經濟作物和養殖業機械化。”

    2 主要發達國家的農業機械化發展狀況

    在20世紀60年代世界上大多數發達國家先后實現了農業機械化⋯．繼而相繼實現農業現代化。美國在農業上使用機械的歷史已有100多年。從19世紀中葉到20世紀初為半機械化時期。這一時期，由于工業革命的興起和發展．鋼鐵開始應用于農具制造．農具制造業也引進了蒸汽動力。1910年到第二次世界大戰為農業基本機械化時期，內燃機、電動機在農業機械上普遍應用。二次世界大戰后．美國進入了全面機械化時期．現在是農業機械程度最高的國家之一[5] 目前美國在谷物聯合收割機、噴霧機、播種機等農業裝備上已經開始采用衛星全球定位系統監控作業等高新技術．向精準農業方向發展已成趨勢[6--8]

    西歐國家在小麥、玉米的整地、播種、收獲、運輸等生產環節已全面實現了機械化，不少農業機械還裝備了GPS系統．進行精確農業作業[9] 。20世紀70年代．德國實現了農業機械化[10]。法國農業在歐盟中占有十分重要的地位．其農業產值4 200億法郎．農業產量占歐盟總產量的20％[11]。法國早在l9世紀6O年代就開始生產農業機械，二戰后幾乎全部實現了機械化

    日本的國土面積小．且70％是山地，糧食自給率僅為40％。而日本的農業生產每一個環節幾乎已實現機械化作業[l2]．對農業機械化的促進措施以經濟和法律手段為主[13]。在1995年開始的農業機械發展計劃和實用促進計劃中．包括了發展農業機器人和農田自動導航 [14]

 

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   3 我國農業機械化的發展狀況

    新中國的農業機械始于1958年．1958年新中國生產的第一臺拖拉機誕生在洛陽第一拖拉機廠。從此．中國農機工業跨上了一個新的臺階，新中國農業機械化的序曲在洛陽正式奏響。我國農機行業起步較晚．但發展很快。建國初期，農機行業總產值300萬元，職工4 000余人．只能生產一些簡單的農業機械，主要是依靠進口[15]。經過5O年的發展，我國已成為農機制造大國 2005年我國農機行業的工業總產值超過1000億元．躍居到世界第三，位居歐盟和美國之后[l6]。

    目前。我國農業機械化水平仍比較低．全國耕種收割綜合機械化水平只是36．5％。同時．由于各地的地理環境、經濟發展和勞動力素質等存在差異．綜合機械化水平發展極不平衡。

    隨著信息技術、計算機技術等高新技術的發展和大量應用．我國的農機行業在這方面也有大量的研究。侯學貴等[17]建立了除草機器人模型，應用VC++開發了基于機器視覺的除草機器人雜草識別和導航系統軟件．引導除草機器人沿農作物行自動行走。提出新的圖像分割算法，在RGB空間直接將農作物分割出來．再利用優化的Hough變換檢測出農作物行中心線．根據攝像頭姿態和透視變換原理確定除草機器人位姿劉繼展等[l8]基于多傳感器信息融合和開放式控制的智能型番茄采摘機器人而設計的末端執行器，其硬件主要包括執行系統、感知系統、控制系統和供電系統，執行系統中真空吸盤裝置使果實從果束中分離．手指夾持機構對番茄可靠抓持．果梗切斷裝置利用激光對果梗切斷中國農業大學的何卿等[19]為提高接觸式拖拉機導航系統性能和導航精度。針對玉米秸稈行間作業．設計了雙層控制器接觸式導航控制系統。張立彬等[20]在綜合分析設施農業用多功能作業機功能需求的基礎上．根據結構可重構模塊化設計方法的特點．對小型農業作業機的方案設計過程進行了研究．并應用運籌學的相關原理．將層次分析法與動態規劃等結合起來．對其進行尋優組合評價．為最終實現作業機可重構模塊化設計提供理論基礎

    4 農業機測試技術的發展狀況

    我國從20世紀50年代中期開始在農機測試中應用電測法．并用電測車跟蹤拖拉機或其它農業機械進行田間測試。70年代中期以后．由于大規模集成電路的應用．電子計算機技術、無線電遙控技術及快速試驗技術等．在農機試驗中也逐漸獲得廣泛應用我國于20世紀80年代出現的犁耕田間多信號測試系統，就可以同時測定耕深、耕寬、牽引力等參數。

    國外在小型農業作業機測試方面的研究明顯早于國內，目前已較成熟且頗具規模。1959年4月21日，由歐洲經濟合作組織制訂了第一個農用拖拉機的測試標準。2005年3月。歐共體給出了最新農用和林業拖拉機的官方測試標準 國外在拖拉機及其作業機組方面應用測試技術相比于國內其技術更為先進．對拖拉機的三點懸掛機構而言。早在1978年德國奔馳公司在其生產的農業拖拉機上就采用了電液控制的懸掛控制系統 意大利的研究人員為降低溫室中使用的農業機械的噪聲和煙氣排放．提出雙電力驅動的農業拖拉機方案[21]。

    目前．國內農業機械測試系統多為大型農用車或拖拉機的發動機、機架等單項測試系統，尚無小型農業作業機綜合測試系統及相關標準整機綜合測試多針對汽車、摩托車或助動車，基本沒有專門針對小型農業作業機的整機測試系統 且國內農業機械的測試大多集中在大型農機的發動機臺架測試等單項測試中。不能實現整機的綜合性能測試。整機測試農機的一些綜合性能．為農機設計與制造提供更多的、全面的理論指導，這是單項測試無法比擬的

    5 農業機械技術的發展趨勢

    5．1 CAD／CAE／CAM 技術廣泛應用

    目前．我國絕大多數的農機生產企業都已不同程度地實現了計算機二維繪圖，圖紙、文檔的計算機管理但三維制圖軟件相比與二維制圖軟件其應用還是偏少．一是由于三維制圖軟件的售價比二維制圖軟件要高：二是三維制圖軟件設計的機械產品須與加工中心的現代化的CAM設備相連．才能發揮其三維軟件的優勢．而加工中心等一類的設備其價格不菲 但是隨著國內三維機械制圖軟件和加工中心的上市．上述價格因素會隨之減少．其應用也必將更加廣泛以CAXA軟件為代表的國內三維實體造型設計軟件已在不少農機企業使用．在三維CAD基礎上，采用第三方產品如ANSYS、ABAQUS、MARC、LS—DYNA等，對一些大型農機和高精度要求的復雜曲面零件進行CAD／CAE／CAM技術應用

    5．2 農業機械大型化與小型化共同發展

    隨著農業耕作集體化、區域化發展，農業機械在有中國糧倉之稱的河南、吉林、黑龍江等地，由于農業耕作的集團化發展必將導致與之配套的農業機械的大型化而另一方面，江浙等地由于受到地理條件的限制．農業耕作不可能朝著集團化方向發展．由于多為山陵地帶．配套的農業機械不可能很大．且大量溫室大棚的存在也需要大量的小型化農業機械與之配套因此農業機械會朝著大型化和小型化的方向共同發展

    5．3 模塊化方向發展

    農業機械種類繁多．結構多樣．但其機械結構也有類似之處．現有的產品其零件基本上很難互換，導致農機產品生產周期的延長，難以適應快速變化的市場而模塊化技術能很好地解決這一問題。模塊化技術有利于促進農機產品技術和質量的提升、降低成本，也有利于滿足多樣化的客戶需求。

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