北斗+智慧農(nóng)機關(guān)鍵實施技術(shù)分析
智慧農(nóng)機生產(chǎn)在我國基本普及，近年來相關(guān)技術(shù)取得快速進步。農(nóng)業(yè)機械使用的結(jié)構(gòu)也逐漸由中小型智慧農(nóng)機向大型高效農(nóng)業(yè)機械轉(zhuǎn)變，在一定程度上為農(nóng)業(yè)機械向智能化發(fā)展創(chuàng)造了便利條件。通過分析智慧農(nóng)機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢，反映了智慧農(nóng)機實施過程所依賴的核心技術(shù)，總結(jié)了現(xiàn)階段智慧農(nóng)機的應(yīng)用。
隨著社會科學技術(shù)的全面進步，許多行業(yè)的經(jīng)營已經(jīng)從自動化轉(zhuǎn)向了智能化。農(nóng)業(yè)作為我國的主要產(chǎn)業(yè)之一，正在逐漸向智能農(nóng)業(yè)發(fā)展。智慧農(nóng)機作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實施者，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械化自動化水平不高，對司機的依賴性很大。隨著自動化技術(shù)和智能技術(shù)的普及，智慧農(nóng)機的探索取得了顯著的成果，許多技術(shù)已經(jīng)形成并開始應(yīng)用于機械化生產(chǎn)。
近年來，國家重視農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，強調(diào)要加強物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制、北斗衛(wèi)星定位等先進技術(shù)在農(nóng)機裝備上的應(yīng)用，智慧農(nóng)機的發(fā)展既符合行業(yè)發(fā)展趨勢，也順應(yīng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際需求，將能在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中創(chuàng)造巨大的效益。
1.智慧農(nóng)機的應(yīng)用優(yōu)勢
智慧農(nóng)機是多學科融合的產(chǎn)物，其以機械技術(shù)為主體，結(jié)合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)等眾多先進科技，其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有諸多的優(yōu)勢。
?。?）提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和農(nóng)機使用壽命。多種傳感器技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用使農(nóng)機具關(guān)鍵功能位置的運行狀態(tài)能夠?qū)崟r被感知，方便將獲取的數(shù)據(jù)進行傳遞并由處理器適時調(diào)整，對于故障問題能實現(xiàn)及時警報，自主停機，有效減少農(nóng)機故障率和零部件損壞，并延長農(nóng)機具的使用壽命。
（2）減少了人力勞動的工作負擔。由于自動控制系統(tǒng)的引入，農(nóng)機作業(yè)過程基本不需要人工進行干預，農(nóng)民的工作多在農(nóng)機管理方面，這顯著改善了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)勞作模式，且提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，智慧農(nóng)機化技術(shù)將會使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人力需求減少75%～90%。
?。?）提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細化程度。智慧農(nóng)機由于通過計算機系統(tǒng)控制農(nóng)業(yè)機械進行作業(yè)，其在實際作業(yè)中有效避免了傳統(tǒng)人工駕駛和操作產(chǎn)生的失誤和誤差，使翻耕、播種、施肥、植保、收獲等各個生產(chǎn)過程都精確實施，有效保證了不同工序機具之間的配合度。
?。?）減少農(nóng)機數(shù)量與作業(yè)次數(shù)。智慧農(nóng)機將實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)機功能的進一步整合，使農(nóng)機在作業(yè)時能夠一次性完成更多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，這使農(nóng)民不需要購置過多的農(nóng)機就能完成全部的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅提高了勞動生產(chǎn)效率，更降低了農(nóng)機購置和使用成本。
2.智慧農(nóng)機關(guān)鍵技術(shù)
智慧農(nóng)機技術(shù)主要是在傳統(tǒng)農(nóng)機基礎(chǔ)上加設(shè)環(huán)境感知系統(tǒng)、自身檢測系統(tǒng)、農(nóng)機控制系統(tǒng)、農(nóng)機功能實施系統(tǒng)，使農(nóng)機達到智能行駛、智能作業(yè)、智能故障檢測等多種技術(shù)要求，智慧農(nóng)機功能系統(tǒng)如圖所示。
2.1智慧農(nóng)機智能環(huán)境感知技術(shù)
智慧農(nóng)機對環(huán)境的感知主要通過三方面來實現(xiàn)，分別為衛(wèi)星定位技術(shù)、雷達技術(shù)、視覺識別技術(shù)。其中北斗衛(wèi)星定位技術(shù)主要用于農(nóng)業(yè)機械的導航使用，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)境因素復雜，很容易受到周圍環(huán)境的影響，導致衛(wèi)星定位存在一定的偏差，或是在精準作業(yè)過程中衛(wèi)星定位所能實現(xiàn)的誤差值不能滿足農(nóng)業(yè)作業(yè)導航需求時，可通過激光雷達、視覺識別等輔助技術(shù)實現(xiàn)對農(nóng)機行駛及方案實施的復合導航。
2.2工作狀態(tài)檢測技術(shù)
農(nóng)機的工作狀態(tài)獲取對保障農(nóng)機的正常作業(yè)具有重要意義，在智能農(nóng)機設(shè)計過程中，需要對各個關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)實現(xiàn)實時的撐握，這就需要在農(nóng)業(yè)機械的關(guān)鍵作業(yè)位置布置多種功能的傳感器原件，用以檢測工作過程中部件溫度、壓力、振動、噪音、轉(zhuǎn)速等眾多數(shù)據(jù)。并將獲得的數(shù)據(jù)通過通信系統(tǒng)傳遞給控制器，由控制器進行數(shù)據(jù)分析后，判斷農(nóng)業(yè)機械的運行是否正?！，F(xiàn)階段應(yīng)用較多的檢測傳感器包括光線傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等。
2.3智慧農(nóng)機的控制技術(shù)
智慧農(nóng)機的控制技術(shù)主要由中央控制器來完成，其多采用專用的計算機芯片，要求控制器具有良好的可靠性、擴展性與兼容性，能夠?qū)Νh(huán)境感知和故障檢測所獲取的數(shù)據(jù)進行快速地分析與處理。并通過USB、DVI、以太網(wǎng)口等多種接口實現(xiàn)便捷的數(shù)據(jù)傳輸，為實現(xiàn)智慧農(nóng)機數(shù)據(jù)處理的高效率，新形式的智慧農(nóng)機很多采用雙控制器的設(shè)計，其主控制器用于處理和分析所獲得的數(shù)據(jù)，輔助控制器主要用于接收數(shù)據(jù)、程序調(diào)試和功能擴展，以實現(xiàn)系統(tǒng)控制的高性能要求。
2.4智慧農(nóng)機功能實施技術(shù)
現(xiàn)階段，智慧農(nóng)機的主要功能研究在于智能駕駛、機具智能作業(yè)兩大方面，針對于智能駕駛主要包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與環(huán)境感知技術(shù)相配合，很多農(nóng)機在傳統(tǒng)的機械控制方式上對結(jié)構(gòu)進行一定的改進，即可通過控制電機實現(xiàn)對農(nóng)機行駛狀態(tài)的控制，也有很多研究機構(gòu)致力于新的控制功能結(jié)構(gòu)研究，逐漸簡化了傳統(tǒng)的人工駕駛結(jié)構(gòu)，使機具只具備自動駕駛和遙控駕駛的兩大功能。對于機具智能作業(yè)方面而言，主要依靠機電一體化技術(shù)與智能控制技術(shù)相配合，在現(xiàn)階段成熟機型的基礎(chǔ)上增加眾多的檢測與輔助結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對耕地、播種、植保、收獲等作業(yè)過程的質(zhì)量監(jiān)測與機具狀態(tài)監(jiān)測，有效保證智慧農(nóng)機功能的實施。
3.智慧農(nóng)機的發(fā)展未來
智慧農(nóng)機技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力向更科學方向轉(zhuǎn)變的核心技術(shù)，應(yīng)得到農(nóng)業(yè)機械工人和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者的充分重視。北斗智慧農(nóng)機的應(yīng)用不僅可以顯著提高勞動生產(chǎn)效率，而且可以從根本上改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)營模式。對于北斗智慧農(nóng)機，要實現(xiàn)實質(zhì)性發(fā)展，必須依靠高度自動化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。這也要求中國政府和基層管理部門加快生產(chǎn)經(jīng)營模式改革，促進我國農(nóng)業(yè)向集約化、大規(guī)模發(fā)展，確保智慧農(nóng)機設(shè)備在研究和應(yīng)用過程中有更廣闊的空間。