中聯(lián)重機股份有限公司研究院

□ 貢 軍 王 強 孫亞紅

近年來，隨著我國現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展，農業(yè)機械導航技術借助智能化、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術支撐，不斷顛覆傳統(tǒng)農業(yè)的發(fā)展思維，呈現(xiàn)出平臺化、可視化和定制化的新特點和新趨勢。研究農業(yè)機械導航技術的應用和發(fā)展，是農業(yè)發(fā)展新舊動能轉換的技術手段，也是實現(xiàn)傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)轉型升級的客觀需要。

一、農業(yè)導航技術的實際應用

（一）土壤環(huán)境勘察

在智慧農業(yè)示范應用過程中，農作物種植前需要對農田種植環(huán)境進行檢測，對土壤環(huán)境進行技術勘察，并且根據(jù)相關技術參數(shù)做好農作物種植方案的選擇。以往人工方式的勘察活動，結果準確率得不到保障?；谵r業(yè)導航技術的應用，準確獲取采樣位置信息，將化驗后的土壤養(yǎng)肥信息與位置信息結合，獲得土壤肥力分布圖，實現(xiàn)對擬種植土地土壤環(huán)境的檢測與分析，收集土壤中水分、營養(yǎng)物質以及化學結構信息，為農作物選擇與種植提供數(shù)據(jù)保障。

（二）作物成長監(jiān)控

農業(yè)生產(chǎn)中，農作物成長周期較長，其生長效果受到天氣條件、土壤、水源以及施肥量等多種因素影響。在此過程中，針對農作物進行必要監(jiān)控，強化種植過程管理工作，具有重要意義和價值。然而，傳統(tǒng)工作模式下，人工監(jiān)測方式存在管理不足、監(jiān)視工作效率低等問題。而農業(yè)導航技術的應用，可利用衛(wèi)星定位技術發(fā)現(xiàn)目標農作物，期間利用傳感器裝置傳遞農作物生長、病蟲害信息。提升對農作物成長環(huán)境的技術監(jiān)控，并對生產(chǎn)管理決策提供技術支撐。

（三）農機作業(yè)質量監(jiān)控

傳統(tǒng)農機作業(yè)監(jiān)控工作效率較低，對于現(xiàn)代化技術的應用能力不夠，農田作業(yè)機械化發(fā)展水平將受到限制，并且以往農機作業(yè)監(jiān)控技術集約化程度也不夠?；谵r業(yè)導航技術的應用，有利于農田作業(yè)監(jiān)控能力提升。技術應用中，農業(yè)機械導航感知單元，安裝在農業(yè)機械上的攝像頭、耕深傳感器等，可實現(xiàn)對農田現(xiàn)場作業(yè)質量監(jiān)控，通過后臺算法可實現(xiàn)對農業(yè)機械作業(yè)面積的統(tǒng)計與計算，為政府管理部門提供較好的參考。

二、農業(yè)導航技術的發(fā)展

（一）GPS/北斗定位系統(tǒng)的引入

GPS/北斗技術在農業(yè)生產(chǎn)中的應用，是農業(yè)生產(chǎn)水平進步的表現(xiàn)，同時也有利于農業(yè)生產(chǎn)能力的提升。隨著科學技術的發(fā)展與進步，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式與管理模式和現(xiàn)代化農業(yè)理念不相匹配，需要利用先進技術，提高農業(yè)發(fā)展水平。隨著農業(yè)機械化技術發(fā)展，GPS/北斗全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)將被應用在現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)領域中，提升整體農業(yè)生產(chǎn)效率?；贕PS/北斗技術的應用，未來農業(yè)機械應用將實現(xiàn)智能操作甚至無人操作。

同時，由于GPS/北斗全球定位系統(tǒng)操作技術的引入，可實現(xiàn)對農作物生長條件的分析與數(shù)據(jù)收集，并且在種植活動開展前，GPS/北斗導航技術與GIS 地理信息技術的結合應用，可分析土壤結構中的營養(yǎng)元素，對農作物品種的選擇提供技術支持。基于土壤肥力數(shù)據(jù)分析技術的應用，可開展精準施肥、除草技術應用，根據(jù)不同地塊養(yǎng)分不同，通過投放農作物生長所需的微量元素，促使農田管理效率顯著提升，同時降低農田肥、藥的使用，生態(tài)環(huán)保意義重大，未來GPS/北斗導航技術將廣泛應用在農場智慧生產(chǎn)過程中，并且對農業(yè)生產(chǎn)中精準變量作業(yè)產(chǎn)生重要影響。

GPS/北斗技術應用中，將GNSS 天線固定在農業(yè)機械頂部，通過電臺可接收參考站的相關信號，達到RTK 解析狀態(tài)，并將相關定位信息準確傳送至電子控制單元ECU。同時，基于GPS/北斗技術應用，也可控制設備的電磁閥、開關等，以此完成農業(yè)機械遠程操作控制。

（二）傳感與液壓技術的應用

農業(yè)機械化發(fā)展進程中，可通過液壓技術對機械設備進行控制與管理，也能加強農業(yè)機械耕作全程監(jiān)控。液壓技術與傳感技術的結合應用，成為農業(yè)機械智能化控制的主要形式，為農業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)自動化、無人化奠定良好基礎，同時，相關技術應用也將促進農業(yè)生產(chǎn)效率的進步與提升。例如，播種施肥機、自走式噴藥機在農業(yè)機械化中的應用。

農業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)技術，對提高農業(yè)管理效率具有積極作用。未來農業(yè)發(fā)展中，傳感技術的普及與應用，可實現(xiàn)農作物生長的智能管理與監(jiān)測，并且在管理過程中，可對相關數(shù)據(jù)信息資源收集整理，形成農業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，為日后生產(chǎn)與管理工作提供可靠數(shù)據(jù)支持。例如，技術人員在推廣現(xiàn)代化農業(yè)機械導航技術時，可將傳感器裝置內置在播種機和收割機上，在相關機械設備應用中，通過傳感器對播種時溫度、水分、濕度等數(shù)據(jù)信息獲取，將為農業(yè)生產(chǎn)決策提供幫助。在此過程中，通過傳感裝置與GPS/北斗導航技術的結合應用，將實現(xiàn)對農作物生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測，提高農田作業(yè)管理效率。

基于GPS/北斗全球定位系統(tǒng)的應用，農業(yè)機械可實現(xiàn)自動駕駛。通常情況下，農機自動駕駛系統(tǒng)由固定參考站和車載系統(tǒng)兩個部分組成。其中，固定參考站系統(tǒng)集衛(wèi)星接收系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)為一體，自動化管理能力強。以拖拉機農業(yè)機械設備為例，具體工作前，需要將自動化控制系統(tǒng)安裝在機械中央控制區(qū)，并設計導航模式，通過RTK 基站發(fā)出的差分數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高精度衛(wèi)星定位，并且通過車輪角度傳感裝置向中心控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，實現(xiàn)農機機械導航技術的實際應用。通過對機械液壓部分的控制，配合導航技術也可實現(xiàn)對農機行進路線的優(yōu)化設計，提升農業(yè)生產(chǎn)中的智能化水平。當前在拖拉機自動駕駛應用中，播種、起隴作業(yè)水平的精度可控制在±2cm。

（三）智能技術信息技術的發(fā)展

在智能信息技術輔助下，使生態(tài)化管理的設想成為現(xiàn)實。研究表明，要想在農業(yè)生產(chǎn)過程中全面應用機械導航技術，使其作用得到充分發(fā)揮，關鍵是加大農業(yè)生產(chǎn)方式改革，以規(guī)?；N植為前提，以實際需求為依據(jù)，在傳統(tǒng)機械耕作方式，加大智能信息技術應用。只有在農業(yè)生產(chǎn)過程中，精準應用智能技術、信息技術，才能將傳統(tǒng)作業(yè)模式打破，提高農業(yè)機械運行效率和作業(yè)質量，農業(yè)生產(chǎn)成本自然會大幅降低。

農業(yè)機械作業(yè)效率與GPS/北斗技術的結合程度存在一定關聯(lián)性，針對GPS/北斗技術在農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中的應用，可實現(xiàn)對農業(yè)機械實時作業(yè)性能分析，尤其是在未來農業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，GPS/北斗農業(yè)機械導航技術將發(fā)揮主要作用。農業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化與智慧農業(yè)是發(fā)展趨勢，在以往農業(yè)生產(chǎn)中，由于技術水平能力有限，農業(yè)生產(chǎn)人員效率普遍較低，未能實現(xiàn)農田管理效率提升。而新時期，隨著智能技術、信息技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸速度加快，農業(yè)機械導航技術將獲得發(fā)展機遇。

另外，智能技術信息技術的發(fā)展與應用，還使農業(yè)生產(chǎn)資源獲得了前所未有的保護，不僅土地資源利用效率顯著提高，資源浪費問題也得到了有效解決。當然，智能信息技術的價值，還體現(xiàn)在為農業(yè)生態(tài)環(huán)境提供保護，使農業(yè)所具有生態(tài)化水平得到提升。未來一段時間，農業(yè)發(fā)展的重心都將放在“如何解決生態(tài)問題”方面，農業(yè)機械化發(fā)展方向，自然集中表現(xiàn)為生態(tài)化管理，將農業(yè)生產(chǎn)中對智能信息技術加以應用的比重加大，既有利于生態(tài)保護目標的實現(xiàn)，又為生態(tài)化管理及相關工作的開展奠定了基礎。未來，農業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中，GPS/北斗導航技術與農業(yè)機械的結合，將提升農業(yè)生產(chǎn)效率，為農業(yè)集約化、大規(guī)模生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

三、結論

綜上所述，在農業(yè)機械化生產(chǎn)與管理中，需要加強GPS/北斗全球定位導航技術的應用，并且對傳感技術、液壓技術以及現(xiàn)代化智能網(wǎng)絡信息技術的應用發(fā)展趨勢進行研究，為農業(yè)生產(chǎn)技術進步與發(fā)展貢獻主要力量。同時，相關技術的應用，也促使了農業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，對提升生產(chǎn)效率、作業(yè)質量將產(chǎn)生重要影響。Θ