中国蔬菜的播种面积、产量已经是当之无愧的世界第一，而绿叶菜在蔬菜中的占比又是最高的，与此不协调的是，截至2022年底，我国蔬菜生产机械化的水平仅42.05％。专家认为,设施蔬菜种植机械化水平处于初级发展阶段，蔬菜比主要农作物整体机械化计划水平低30个百分点，比主要粮食作物机械化水平低50个百分点,分环节而言，由于一部分机具可以通用，耕整地环节的机械化约86.4%，薄弱环节是移栽种植环节为24%、采收运输环节为13%。
蔬菜生产机械化以及智能化水平比较低的原因很多。蔬菜生产机械化，首先需要“设施、农机、农艺”形成一体化的机械化生产农艺标准。标准化、适度规模化是生产过程机械化、智能化的基础。行业而言，目前缺乏机械化蔬菜生产农艺标准，现有标准是手工种植时代的产物，市面上蔬菜种植科普读物，也是按照手工种植编写。最近在重庆涪陵召开的农业全过程无人作业试验大会上，有人呼吁业内专家多写科普类文章，为新农人、种植大户、蔬菜产业从业人员，普及蔬菜机械化、智能化的正确的规范，笔者认为此事甚为重要。
在水稻领域，比较前沿的研究表明，通过智能化可以实现无人化，例如，无人插秧机，无人收获机乃至无人农场。在蔬菜领域，生产过程的智能化刚刚开始起步，行业的目标是通过智能化实现少人化、减人化或者是通过集成智能化的一体化技术，实现作业效率的提升。例如，一部分大型蔬菜采收机械直接在机具本体上用人工处理腐烂叶片等，实际上是把整个蔬菜采收的作业流程、工作劳动进行合并、优化，符合工业工程学流程优化的基本规律。
叶菜采收机械最基本的模型包括土上切茎收割（例如鸡毛菜）以及土下切根收割（例如上海青），在输送方式方面，以无序、随机输送为主，有序的输送为辅。欧洲大量使用的叶菜采收机械，也是以无序输送为主。鉴于蔬菜精深加工、净菜以及预制菜市场的快速发展，半成品蔬菜对于整齐品相没有太多要求。笔者判断，未来市场的主流是普通的输送，而不是有序的输送，只有一些特殊的场景需要有序采收机具。
叶菜采收机械行走系统的主要发展趋势：第一是利用GPS 北斗导航技术可以实现自动驾驶，可以实现自动行走、自动的调头拐弯。基本原理与插秧机等农机的北斗导航应用有类似的地方，设施内信号干扰，较露地有一定难度。第二是利用激光雷达、图像识别实现自动驾驶，可以直线行走、自动的调头拐弯。在设施农业领域有比较好的应用前景。第三是使用无线遥控，确保机器的少人化和无人化、省力化。
叶菜采收机械输送系统智能化改造的路径：首先是自动仿行功能，在割台高度可以自由调整的基础上，针对畦面不平整自动调整。通过传感器检测地平面的高度自动调整割台高度，确保留茬高度一致。国外也有通过激光检测方式来调整割台高度。其次是对于长茎叶作物利用拨禾轮或者是压缩空气进行导流，拨禾轮转速或者气流自动调节，输送带速度根据物流自动调节。
叶菜采收机械的智能化发展，其电源系统也是业内比较关注的一个问题，目前，就全世界来看大致上有三种发展趋势。
第一类是普通铅酸电池；第二类是磷酸铁锂电池或者是三元锂电池，参考了电动汽车模式；第三类是通过增程器加锂电池方式来进行能量补充，实现无限续航；第四类是日本久保田公司提出的，电池加太阳能的供电方式；第五类是大型电池组，如欧洲Hortech公司30kW的大型采收机械，可连续供电15小时，通过PLC或专用微处理器优化供电策略，高效供能。第六类是利用220V电源在作业区域为机具供电，这主要是一些无土栽培模式，固定位叶菜收割。有文献报道，可利用氢能源等在拖拉机和其他农机上供电，在蔬菜采收机领域还没有看到实际的应用。
蔬菜机械的新能源利用应该是未来关注的重点。在电源系统具体指标方面，国内机具的供电时长在 6-8小时，欧洲大型机具可以达15小时。无论设施农业还是露地蔬菜种植场景，特别是丘陵地区，都应非常关注续航能力、供电成本以及电源系统在农业生产的适用性。
南通叶菜采收机械针对丘陵山区专门提出了一个“n+1”的方案，就是以一个轻量化的快充电池为机械提供一个“备胎”。
利用信息技术将采收纵向流程一体化，也是采收机械智能化的发展方向，纵向一体化的集成创新有两种模式，一种是全喂入式、一次性由机械完成收割、输送、去杂、包装直接形成工厂所需要的蔬菜原料。主要的代表机型包括日本与欧洲的韭菜、菠菜等叶菜收获机械。日本川崎公司小叶类蔬菜风送型叶菜收割机通过高压气流将切割后的蔬菜吹到收集袋，适于茎杆类蔬菜的收割机，借助输送带的钉齿将蔬菜拣拾收集。这些大型机械主要用于农场的大规模种植，近年来，我国部分农业公司也已经引进。
纵向一体化集成创新的另外一种模式是人工辅助，在大型叶菜采收机械的后方，人工进行蔬菜清理、分选包装等工作。可以满足订单式蔬菜生产需要，是未来大型种植场叶菜采收的趋势，可以延长蔬菜的保鲜期，最大限度的减短蔬菜采收期，田头采收、分级、包装后直接进入了冷链运输车。的
与纵向一体化完全相反，对于种植地块小、小规模种植的非标准化种植户有企业提出分段法叶菜采收的技术路线。
通过智能化的切根机来解决特殊地区种菜难题，切根机是叶菜采收机的切割单元，把切割单元独立开发，直接进行工作。主要适用场景包括对长机身机具不太适应的丘陵地区；作物根茎粗大、切割困难、种植条件有限，地块小不平整的情况，如江浙地区黑塌寨、乌塌菜，重庆地区的青菜头（榨菜），需要带长根采收的叶菜（小规模种植菠菜）等。
通过带遥控切根机、跟随控制的叶菜运输平台，形成了机械化智能遥控切根、人工捡拾、机械化运输的特色蔬菜采收一体化解决方案。
智能农机的共性要求是实现普通农机向数字化农机的转化，主要体现在相关信息的采集与分析，包括位置信息、设备信息（工作状态、速度、能耗、故障等）、环境信息（土地、墒情、人员、障碍物等）、作物信息（长势、密度、成熟度、病虫害等）、交互能力（与其他整机、终端的信息交互能力）。掌握、运用这些信息并进行控制与决策的机械便是智能化农机。
蔬菜收获的机械化、智能化不仅能够减轻人工劳动强度，提高作业效率，保证蔬菜品质，降低生产成本，同时可带动蔬菜全程机械化的发展。蔬菜智能化收获机械是未来发展的必然趋势。
山东科大集团
山东科大集团成立于1996年，属国家高新技术企业、双软企业，参与国家标准、团体标准、行业标准起草二十多项，已获国家发明专利近二十项实用新型专利近百项，致力于“智慧农业、智能农机（北斗导航自动驾驶系统、无人驾驶系统）等项目的研发、生产，携手山东理工大学共建【数字农业技术研究院】。
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来源：农机市场杂志
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