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蒋婷婷
智能农机装备是指将物联网、大数据、人工智能等技术引入农业生产过程，使作业场景与数字环境密切关联，实现土壤监测、水肥控制、农业遥感、无人作业、自动驾驶和智能控制，为优化农业系统提供方案［1］。作为现代农业生产工具的代表，智能农机装备将引领全面机械化、自主化和无人化作业，数字技术对农业的改造，将推动数据要素驱动下的农业生产力变革，为加快实现农业农村现代化提供全面支撑。
江苏是农业大省，农机化工作一直走在全国前列。2021年，全省农作物耕种收综合机械化率达83%。近年来，随着互联网、大数据、物联网、云计算、卫星导航、人工智能等新兴技术的发展，江苏省智能农机装备的研发与应用步伐加快，农业农村部南京农业机械化研究所、南京农业大学、江苏大学、扬州大学在智能农机研发方面处于国内领先水平，江苏北斗研究院、丰疆智能科技股份有限公司、南京天辰礼达电子科技有限公司、无锡卡尔曼航天应用技术有限公司已成为国内智能农机装备领域的骨干企业。智能农机装备助力农业生产，农机化技术推广应用的社会效益、经济效益和生态效益进一步凸显。
近年来，江苏省加快发展智能农机装备，农机深松监测、秸秆打捆监测等农机作业自动监管系统，精密播种、稳定喷药、谷物烘干等农机作业自动控制系统，无人植保飞机、北斗导航辅助驾驶系统都已得到广泛应用。
1.1 智能农机装备发展情况
2021年江苏省植保无人机和智能监测终端设备保有量在1.5 万台左右。智能拖拉机及配套耕整地机械协调发展，其中，58.8 kW 以上自动导航/辅助驾驶拖拉机总量达4 037 台。动力机械、监测装备智能化作业面积分别为31.97 万hm2、22.78 万hm2。植保环节、耕整地环节、种植环节智能化作业面积分别为225.82 万hm2、22.81万hm2、19.39 万hm2。除植保环节外，农业生产其他各环节智能化作业水平差别不大。
1.2 “无人化”农场发展情况
2020年，江苏省开始建设“无人化”农场。截至目前，已投入省级资金3 000 万元，先后建成“无人化”农场20 个。各市县结合实际，通过项目引领，示范推广耕整地、插秧/直播、植保、收获等环节智能机具，取得了较好的效果，为智能农机装备技术水平进一步提升打下了基础。
2022年江苏省出台《“十四五”农业机械化发展规划》和《“十四五”数字农业农村发展规划》，提出推进农业机械化与信息化深度融合，加强北斗导航、自动驾驶、无人机、农机传感器等技术在农机装备中的应用，推动传统农机装备智能化改造。未来几年，江苏“无人化”农场发展将进入快车道。
当前，江苏省智能农机装备的研发和应用尚处于初级阶段，在技术应用和产业发展方面还面临着一系列的问题［2］：
2.1 缺乏核心技术和装备
目前，智能农机装备的研发和应用主要集中在大田粮食作物生产领域，对设施农业以及果蔬茶生产、水产养殖、畜禽养殖等特色农业产业装备涉及较少。在大田粮食作物生产装备上的应用也仅限于自动导航辅助驾驶，诸如作业对象信息实时感知、作业负荷实时监测、作业效果在线评价、作业过程自适应调控、全田块无人驾驶自主作业、不同地形/土壤兼容兼适等核心技术还不成熟。智能农机作业质量和作业效率不高，难以满足农机化“两全两高”的发展需求。
2.2 配套产品发展滞后，产业链尚未成形
由于智能农机装备种类多，单一产品市场规模小，工业控制类和IT 类企业参与研发的积极性不高，农机零配件企业又普遍缺乏研发能力，导致各类传感器、控制器、电液执行元件、自动调控装置、通讯模块、显示终端等智能农机关键零部件只能借用相近工业产品，或由高校、科研院所、小型科创企业小批量试生产，价格高、可靠性差、维护校准不及时等问题十分突出，制约了整个产业的发展。
2.3 数字化基础薄弱，实施农机作业全面智能化管控仍有差距
数字化是智能农机装备发展的基础。高精度自动驾驶控制需要大量的土壤特性、车辆地面动力学数据支撑；
农机装备作业过程智能调控需要大量的农机作业机理模型和各因素相互耦合关系数据支撑；
农情信息感知系统和农机装备作业状态监测传感器的建模标定需要大量的样本数据支撑。数字化基础薄弱，制约智能农机装备及其关键零部件的研发和升级。基础数据库建设不仅需要较高的创新研究能力，而且需要大量的时间和经费投入，只有加大扶持力度，引导相关创新主体协同攻关，才能夯实产业发展基础。
2.4 智能农机装备标准体系不健全，机具检验鉴定和监管难度较大
智能农机装备标准化工作滞后，相关标准定位不清，标准间交叉重复、配套性差，导致部分智能农机产品难以进行试验鉴定，无法进行统一监管，阻碍了智能农机产业的发展。
3.1 加强智能农机装备关键技术研发
要加强高等院校、科研院所和生产企业间的合作，组织相关单位协同开展农机作业对象信息实时感知、作业负荷实时监测、作业效果在线评价、作业过程自适应调控、全田块无人驾驶自主作业、不同地形/土壤兼容兼适等关键共性技术攻关，研发大田作物精准播种、精准施药/施肥、高效收获等智能化/无人化农机装备和农情信息自动巡检机器人，实现无人驾驶自主作业、按需变量作业、作业过程远程监管、田间信息自动收集、作业信息的自动统计及可追溯。研究重点如下：
3.1.1 耕整地环节
完善拖拉机动力换挡技术、机械液压无级变速传动（CVT）技术、自动导航无人驾驶和自动避障技术，突破液压悬挂伺服调控技术瓶颈，实现耕深的实时监测和自适应调控。
3.1.2 种植环节
完善播种机精密排种、气力输种、漏播监测和播种量检测、播种量变量调控等关键技术，研发智能化高速精准变量播种机。完善无人驾驶、土壤肥力实时检测和变量侧深施肥技术，研发智能化高速插秧施肥复式作业机。
3.1.3 田间管理环节
完善施药/施肥机喷杆自平衡、自动配药、变量喷药、自动导航无人驾驶、作业过程远程监管等核心技术，研发变量精准施药/施肥机。
3.1.4 收获环节
完善作物信息自动检测、喂入量/作业负荷自动监测、在线测产、损失率自动监测、负荷反馈调控、脱粒/清选装置自适应调控、自动导航无人驾驶等关键技术，研发智能化/无人化高效联合收割机，以提高联合收割机的作业效率和作业质量，降低机收损失率和故障率。
3.2 完善产业链
引导工业控制类和IT 类企业参与智能农机关键零部件研发，培育中小型智能农机零部件科创型企业，确保各类农机专用传感器、控制器、电液执行元件、自动调控装置、通讯模块、显示终端和卫星定位模块等关键零部件的研发和供应，完善智能农机装备产业链。一要推进电动方向盘专用力矩电机和控制器、高精度卫星定位模块、转向角度传感器、农田电子地图自动生成系统和组合导航系统的自主研发，进一步提高喷雾流量传感器、种子/肥料流量监测传感器的精度和适应性。二要研制谷物产量传感器、谷物水分传感器、耕深监测及自适应在线调控装置，实现核心技术的自主、领先、可控，形成智能农机装备整机及其关键核心零部件的高端产业链，推进智能农机装备产业又快又好发展。
3.3 加强智能农机基础数据库建设和基础技术研究
充分发挥江苏省高校和科研院所多、科研实力强的优势，组织相关单位共建平台，共享数据成果，共同开展土壤理化特性、车辆地面动力学、农机作业机理模型、农业动植物生理物化特性、病虫害图谱、农业知识模型、农业动植物环境阈值等农机基础数据库建设，开展智能控制和新一代人工智能技术在智能农机装备上的应用研究，夯实产业发展基础。
3.4 完善智能农机装备标准体系
应加强国标、行标和团体标准的制修订工作，规划制定一批智能农机装备检测标准和试验鉴定大纲，不断增加智能农机标准的有效供给。要组织制定农机作业远程监管和农机自动导航无人驾驶技术等级分类标准以及变量播种、变量施药、变量施肥机械标准，为相关产品的性能检测奠定基础。
3.5 开展智能农机装备试验示范
应规划建设智慧农场、智慧渔场、智慧养殖场、智慧果园，组织开展智能农机装备试验示范，总结形成智能农机装备推广应用新模式，规范引导智能农机装备与技术有序发展。
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