河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 王澤坤 徐佳男 王新鑫

引言

2019 年7 月27 日由中國(guó)農(nóng)科院組織的全自動(dòng)化無(wú)人收割試驗(yàn)在金昌市金川區(qū)試驗(yàn)成功，使用的是國(guó)內(nèi)首個(gè)主從導(dǎo)航收獲機(jī)系統(tǒng)。我國(guó)有大面積的農(nóng)田，無(wú)人農(nóng)機(jī)在中國(guó)有很好的發(fā)展前景，同時(shí)也存在許多待解決的問(wèn)題。

1 無(wú)人農(nóng)機(jī)工作原理

無(wú)人農(nóng)機(jī)的工作要想實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，其中最重要的技術(shù)部分就是自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，無(wú)人農(nóng)機(jī)主要的作業(yè)部分，比如收割、糧食秸稈剝離、輸送、收集存儲(chǔ)部分，和人為控制的農(nóng)機(jī)大致相同，無(wú)人農(nóng)機(jī)比有人農(nóng)機(jī)增加的部分就是自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)。其中包括了同導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行信息交流的導(dǎo)航模塊，一般在無(wú)人農(nóng)機(jī)最頂部會(huì)安裝信號(hào)傳送與接收導(dǎo)航部件。中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展的比較完善，我國(guó)現(xiàn)在對(duì)無(wú)人農(nóng)機(jī)的生產(chǎn)主要是結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行工作。另外比較先進(jìn)的無(wú)人農(nóng)機(jī)上還會(huì)在多個(gè)角度安裝攝像頭，同樣通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)，將農(nóng)機(jī)作業(yè)鏡頭實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)，以便對(duì)作業(yè)環(huán)境更好的了解，從而進(jìn)行避障和正常工作。

2 淺談無(wú)人農(nóng)機(jī)發(fā)展前景

2.1 無(wú)人農(nóng)機(jī)在中國(guó)的市場(chǎng)和技術(shù)前景

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，同樣是人口大國(guó)，人均耕地面積也能達(dá)到1.2 畝，中國(guó)必須利用有限的耕地面積來(lái)達(dá)到更高的產(chǎn)量，這也是對(duì)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)效率的一種考驗(yàn)。如此多的耕地每年都需要大量的人力來(lái)主持生產(chǎn)，農(nóng)用機(jī)械雖然已經(jīng)在全國(guó)普及地比較完善，但是全自動(dòng)化的無(wú)人農(nóng)機(jī)還沒(méi)有在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行普及，無(wú)人農(nóng)機(jī)生產(chǎn)方式是中國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展所向，龐大的耕地?cái)?shù)量必須要高端的農(nóng)用機(jī)械來(lái)支持，實(shí)現(xiàn)高效率農(nóng)業(yè)生產(chǎn)同樣也需要高效率的生產(chǎn)機(jī)械支持。

5G 技術(shù)突然闖入人們的生活，同樣也為科研界帶來(lái)了新的福音，要保證無(wú)人農(nóng)機(jī)的工作效率，實(shí)時(shí)傳輸將會(huì)發(fā)揮極其重要的作用。耕田作業(yè)要實(shí)現(xiàn)及時(shí)避障和精準(zhǔn)收割才能保證生產(chǎn)效率，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)環(huán)境的變化，對(duì)人畜進(jìn)行及時(shí)的避讓，盡最大可能避免無(wú)人模式對(duì)人畜造成的安全威脅。中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完善，是無(wú)人農(nóng)機(jī)自動(dòng)控制的左膀右臂，無(wú)人農(nóng)機(jī)所在的耕田工作環(huán)境面積大，環(huán)境相似度很高，因此要想保證高效率和高精度的作業(yè)成果，必須利用高精度的定位系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和5G 技術(shù)為我國(guó)無(wú)人農(nóng)機(jī)的發(fā)展帶來(lái)了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2.2 無(wú)人農(nóng)機(jī)可以應(yīng)用的生產(chǎn)模式及優(yōu)勢(shì)

中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式大多為自家管理，并且對(duì)大型農(nóng)用機(jī)械進(jìn)行租賃使用的模式。這種最原始的作業(yè)模式在未來(lái)的無(wú)人農(nóng)機(jī)普及后同樣可以使用，只不過(guò)將會(huì)對(duì)大型農(nóng)用機(jī)械擁有者有更高的技術(shù)要求。這種生產(chǎn)模式可以在將來(lái)完成無(wú)人農(nóng)機(jī)的普及，并且大幅度提高生產(chǎn)效率。

無(wú)人農(nóng)機(jī)的普及同樣可以延伸出新型的生產(chǎn)模式，可以通過(guò)成立私有或者公有的組織或公司，建立更加完善的無(wú)人農(nóng)機(jī)使用系統(tǒng)，組織體或公司可以建立專業(yè)的無(wú)人農(nóng)機(jī)控制平臺(tái)，并且購(gòu)入多樣化的無(wú)人農(nóng)機(jī)，例如無(wú)人收割機(jī)、無(wú)人播種機(jī)等，然后采用對(duì)農(nóng)民進(jìn)行按時(shí)租賃付費(fèi)使用的方式。這種方式相對(duì)前者具備更加完善的管理體制，有很高的可操作性和經(jīng)濟(jì)性，可以盡最大可能發(fā)揮無(wú)人農(nóng)機(jī)普及后的使用效率問(wèn)題，生產(chǎn)效率也將會(huì)在完善的管理體制下進(jìn)一步提升。

3 無(wú)人農(nóng)機(jī)生產(chǎn)普及將會(huì)面臨的問(wèn)題

雖然無(wú)人農(nóng)機(jī)在世界上少數(shù)地區(qū)開(kāi)始投入使用，但是無(wú)人農(nóng)機(jī)在中國(guó)普及仍然有很長(zhǎng)的路要走。首先面臨著技術(shù)人員短缺的問(wèn)題，無(wú)人農(nóng)機(jī)的操作完全不同于傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)耕作，操控大型的自動(dòng)化農(nóng)機(jī)需要很多的新型人才，并且需要建立更加完善的地面控制平臺(tái)，要想建立這種結(jié)合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高技術(shù)平臺(tái)需要社會(huì)多方力量共同努力配合，而且中國(guó)耕地面積數(shù)目龐大，需要建立的控制平臺(tái)也就相對(duì)較多，對(duì)無(wú)人農(nóng)機(jī)的需求量大，需要基層付出大量的資金來(lái)積累無(wú)人農(nóng)機(jī)數(shù)量，同時(shí)需要時(shí)間來(lái)培養(yǎng)出大批的相關(guān)工作人員。

另外無(wú)人農(nóng)機(jī)在全國(guó)范圍內(nèi)的普及需要結(jié)合新型的農(nóng)作模式，通過(guò)基層農(nóng)民、政府部門和相關(guān)技術(shù)部門長(zhǎng)期嘗試摸索，由于中國(guó)的農(nóng)耕模式不同于西方一些農(nóng)場(chǎng)主性質(zhì)的農(nóng)耕模式，耕地?fù)碛姓叻稚⑶胰藬?shù)眾多，所以需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)磨合解決此類問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人農(nóng)機(jī)發(fā)展已經(jīng)具備關(guān)鍵技術(shù)，但是更難解決的是中國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)模式向無(wú)人農(nóng)機(jī)轉(zhuǎn)化需要時(shí)間和各方投入磨合的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)人農(nóng)機(jī)化生產(chǎn)新模式需要大家共同努力！