○浙江省杭州市萧山区农机水利技术推广中心 李鉴方

浙江农林大学光机电工程学院 马宇飞 黄佳男 赫广元 雷良育

随着传感器技术和物联网技术的飞速发展，传统农机正朝着数字农机的方向发展。数字农机可实现精确化、远程化操作，彻底改变传统农机的作业模式，极大提高农业生产力。杭州市萧山区政府通过政策扶持、项目带动、示范引领、培训推动等措施，推动农业机械往数字化方向发展。经过多年发展，基于传感器技术和农业物联网技术的数字农机在农业生产中得到了一定应用。

一、数字农机技术概述

数字化技术是指将信息通过网络技术、计算机技术和大数据技术，转换成数据形式的一种高科技技术。数字农机技术则是将数字化技术运用到农业机械中，按照人类的生产需求，将农业机械生产中涉及的对象和全过程实现数字化和可视化的表达、设计、控制和管理的一种技术。

将数字化技术应用到农业机械生产中，可使农业机械产品设计更加现代化和自动化，极大地提升农业机械的科技水平。结合3s技术、互联网技术、无线通信技术、远程监控技术、环境数据采集等技术，建立数字农机大数据平台，实现农机的网络化管理，各级管理部门可通过网络实时掌握作业农机的相关信息，查询农田地理信息、土壤信息以及农作物情况信息，提高农机管理水平和生产效率。同时集成大数据分析系统，利用智能算法为用户提供精准服务，实现智能化管理。数字农机系统主要技术架构如图1所示。

图1 数字农机系统主要技术架构

二、应用情况

到2020年底，萧山区农机总动力达36.64万千瓦，农机服务总收入达3.05亿元，全区基本形成了以市场化为导向、政府宏观调控的农机化服务体系。粮食、蔬菜、花卉、茶叶、畜牧等产业已基本实现全程机械化生产。萧山区大力发展先进高效的数字农机装备，推广应用5G、遥感、物联网等现代信息技术，进一步提高了农业生产效率。

1.蔬菜种苗智能分级分拣机。目前绝大多数的蔬菜种苗分级分拣工作都是由人工完成，效率低下且分级标准不统一。萧山舒兰农业（蔬菜）使用蔬菜种苗智能分级分拣机实现了在种苗培育期，根据种苗生长情况进行严格分级，同时对弱苗病苗进行剔除，提高了种苗一致性，保证种苗移栽质量。蔬菜种苗智能分级分拣机主要使用了机器视觉技术和PLC控制技术，利用机器视觉采集穴盘种苗图像，经计算机程序处理，运用目标区域像素统计的方法，根据幼苗生长状况（叶数、株高等）进行分级。蔬菜种苗智能分级分拣机如图2所示。

图2 蔬菜种苗智能分级分拣机

2.智能农机（大田作业）。智能农机正被逐步用于大田作业中，例如智能拖拉机、智能插秧机、智能整地机、智能喷药机、智能播种机等，这些机具利用卫星导航技术、图像识别技术、传感器技术等，实现了在指定农田区域无人操作情况下的自动行驶作业。近年来，萧山区大力鼓励“机器换人”的农业生产导向，并加大区级农机购置补贴政策，以一款售价为5万元的农用无人机为例，在萧山区通过中央和省市区联动补贴高达80%，农户仅需出资1万元。

3.智能化水肥一体机。智能化水肥一体机基于信息技术、传感技术、微灌技术以及自动控制等技术，将灌溉和施肥结合起来，通过计算机对施肥量、灌溉时间、灌溉频率等参数的控制实现自动灌溉施肥，将肥液直接输送到达作物的根系，肥料的利用效率提高，肥料深层流失的现象也能够得到遏制，同时还保护地下水免受肥料及化学药剂的污染。系统利用灌水器将水以滴灌渗透的形式直接作用到作物的根系中，不仅降低了作物与作物之间水分的蒸发量而且还减少土壤深层水的渗漏量，最大限度减少了水分的损失，灌溉水的利用效率大大提高。如萧山区艾维园艺使用水肥一体机实现了兰花栽培过程中的精准施肥灌溉，提高了兰花的品质，增强了产品竞争力，企业经济效益得到大幅提升。智能化水肥一体机如图3所示。

图3 智能化水肥一体机

4.数字化生物质颗粒热风炉。普通生物质热风炉通过燃烧生物质产生热量，和空气进行热交换产生热风，热量转化效率低，并产生大量的废气污染。为了响应国家提出的“互联网+”政策，杭州世荣农业开发有限公司将远程控制系统及恒温控制模块成功安装到产品，实现装备的数字化。恒温控制模块会在恒定温度（±5℃之间）对供料系统进行调整，根据温度高低情况减少或增加供料。远程控制系统使得监控平台及工程师手机可实时了解作业情况与报警信息，并通过系统自检功能确定问题部位，便于相关人员能及时发现问题、处理问题。除此之外，该设备还运用了燃烧废气零排放处理技术，将排出的烟气通过过滤、补氧、废气回收，经过燃烧室二次燃烧，循环利用，做到零排放、零污染。数字化生物颗粒热风炉如图4所示。

图4 数字化生物质颗粒热风炉

5.数字化水产养殖。数字化水产养殖技术是水产养殖技术与物联网技术的完美融合。萧山区杭州万爵农业（水产）便在水产养殖中运用了数字化水产养殖技术，通过使用多种智能传感器实现对养殖水质、水温、含氧量和光线等重要环境因素的监测，控制系统对数据进行分析后控制相应农机设备作业，降低水产养殖风险。例如运用溶解氧检测仪检测水中溶解氧，当氧含量低于水产品存活正常值时，控制系统控制叶轮增氧机进行增氧做作业。叶轮增氧机如图5所示。

三、存在的问题

近年来萧山区数字农机产业快速发展，但在数字农机应用方面仍然存在数字农机推广受阻、数字农机使用率差异大、专业技术人才不足、数据整合程度不够等问题。

1.数字农机推广受阻。近年来萧山区不断加大数字农机补贴，部分补贴甚至达到了80%，但数字农机推广步伐仍旧缓慢。主要原因在于农民并不想荒废投资的传统农机而去购买价格高昂的数字农机，尽管其补贴力度已经非常大。其次普通农民对于数字农机感到陌生又新奇，在使用方面仍存在较多疑虑，比如能否短时间收回成本，使用故障率高低等。

2.数字农机使用率差异大。通过调研发现不同单位数字农机使用率差异很大。在一些大型农场数字农机得到了很好的使用，数字农机的使用可以显著得提高农产品的质量，增强经济效益。与之相反的是小型农场或农民个体对数字农机使用率相对较低，一方面是小型农场或农民个体的作业量相对较小，作业一般都可由传统农机完成，数字农机优势并不显著；另一方面，数字农机的使用及维护相对传统农机花费较大，对于小型农场或农民个体负担较大。

3.专业技术人才不足。数字经济作为杭州的支柱产业，其重点在于做大做强电子商务、智能安防、互联网金融、高端制造等优势产业，数字农机产业相比较而言吸引力较低，导致从事农业机械化方面的“数字人才”较少。要想促进数字农机发展，政府就必须重视人才的引进，提高数字农机行业吸引力。

4.数据整合程度不够。与农业生产相关的数据信息例如土壤、气候、基础设施等均由不同部门独立统计，各部门之间没有能够实现数据信息整合联动，更好提升数据价值。此外，乡镇一级的农机站数据及相关分析报告也是长期“内部掌握”，未能与同级农机站进行很好的资源共享，共同对农业生产问题进行深入分析。

四、发展对策与思路

农业机械的数字化发展必定是我国农业发展的大趋势，为了解决上述存在的问题以及进一步促进数字农机的发展，提出了具体的发展对策与思路。

1.强化数字农机顶层设计。全面贯彻落实《浙江省数字乡村建设实施方案》和《杭州市数字乡村建设实施方案》文件精神，加快推进萧山区数字乡村建设。把发展数字农机产业作为数字乡村建设的重要内容，强化整体规划和顶层设计，完善体系架构和总体框架。突出政府引导和市场需求导向，以需求促建设，以建设促应用，以应用促创新，推动数字农机产业发展。

2.组建高业务素质的数字农机技术推广服务队伍。组建高业务素质的数字农机推广服务队伍对于数字农机发展至关重要。要加大专业技术人员对数字农机的宣传推广，尤其是乡、村级别，让农民清楚数字农机相对于传统农机的巨大优势，了解数字农机补贴政策，消除农民疑虑。对于购买数字农机的农民要提供完善的配套服务，例如定时对购买者进行培训，以便于更好使用数字农机；其次可以对数字农机作业出现的故障提供及时的无偿维护。

3.加强数字农机技术人才培养。加强数字农机的复合型人才培养，强化浙江大学等高等院校与涉农企业的校企合作，鼓励在农业物联网、智能监测、大数据等领域有所作为的高素质人才投身数字农机事业中，鼓励创建现代化涉农企业、投资创办数字农机服务组织、农产品电商企业。

4.建立集体农业，提高数字农机使用率。小型农场和农民个体数字农机使用率不高的根本原因在于相对于他们而言数字农机性价比不高。为解决此问题，可以在同一区域建立同一农产品的集体农业，增强与大型农场的竞争力，在此基础上使用数字农机可以显著体现其更高效的劳动生产力。

5.开拓市场，市场是数字农机发展的根本。市场是数字农机产业发展的根本动力。要加强研发能力和多样化供给能力，提升服务质量和产品质量，扩大竞争优势，满足社会多样化的需求，积极开拓国内和国外新兴市场。强化以需求促创新，以创新促发展的理念。

数字农机应用的普及能极大解放农村劳动生产力，提高生产效率，对于促进农业现代化发展具有重要意义。