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        北斗技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望

        2021-11-30 17:00:09
        現(xiàn)代農(nóng)機(jī) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:定位精度北斗農(nóng)機(jī)

        馬 翔

        (中國融通農(nóng)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司,100000,北京)

        農(nóng)業(yè)是一個(gè)國家的立足之本與重要基礎(chǔ),將我國人民的溫飽問題掌握在自己手里是當(dāng)前時(shí)代背景下黨中央在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提出的具體要求,在這一時(shí)代背景下,以機(jī)械化為主體、數(shù)字化技術(shù)為憑依的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)建設(shè)就成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由我國自主研發(fā)的,能夠?yàn)槲覈餍懈鳂I(yè)提供精準(zhǔn)的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù),而其自主性是我國順利進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要保障與核心支撐。當(dāng)前,我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了全球組網(wǎng)時(shí)代,能夠?yàn)槿蚍秶鷥?nèi)的用戶提供較為精確的定位、導(dǎo)航等服務(wù)。

        1 北斗技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究背景及意義

        農(nóng)業(yè)是立國之本與強(qiáng)國之基,早在新中國成立初期,我國早期領(lǐng)導(dǎo)人就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了發(fā)展農(nóng)業(yè)、將飯碗端在自己手里的重要性。從古至今,農(nóng)業(yè)都是人們賴以生存的重要基礎(chǔ)。在2019 年,為了滿足新時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中央網(wǎng)信辦出臺(tái)了《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃》,這份文件詳細(xì)闡明了我國在2019—2025 年農(nóng)業(yè)的發(fā)展路線與改進(jìn)思路,具體而言,就是要加大生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)字化改造力度,推進(jìn)管理服務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,進(jìn)而提升農(nóng)業(yè)農(nóng)村整體生產(chǎn)智能化水平[1]。

        在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,“靠天吃飯”的現(xiàn)象極為普遍,這是由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中農(nóng)民能夠主動(dòng)施加的、能夠大幅影響農(nóng)作物生長狀態(tài)及產(chǎn)量的措施較少。此外,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以人力耕種為主,其效率十分低下。雖然在現(xiàn)代化社會(huì),農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的繁育技術(shù)已經(jīng)得到了極大提升,但是與世界上其他發(fā)達(dá)國家相比,我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率并不高,甚至極為低下,這也是我國農(nóng)民階層生活質(zhì)量無法得到明顯改善的主要原因。

        而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)之間存在著較多的區(qū)別,其中最為明顯的就是數(shù)字化程度。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的數(shù)字化程度相當(dāng)高,以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)運(yùn)行的“北斗+農(nóng)業(yè)”發(fā)展模式顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)性,為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了更多方向。在實(shí)踐中,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)能夠與其他農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)有機(jī)融合,進(jìn)而充分提升農(nóng)作物生產(chǎn)效率[2]。

        2 北斗技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀

        我國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)起步較晚,當(dāng)前與其他發(fā)達(dá)國家之間存在一定的差距,但是在我國863 計(jì)劃等農(nóng)業(yè)項(xiàng)目及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)順利完成的前提下,近年來我國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展非常迅速,已經(jīng)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航等方面進(jìn)行了諸多實(shí)際應(yīng)用。

        2.1 農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)

        農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域最為前沿的應(yīng)用。具體而言,就是通過將大扭矩電機(jī)精確控制、農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向控制、北斗系統(tǒng)等內(nèi)容集于一體,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的遠(yuǎn)程操控。在傳統(tǒng)的農(nóng)田作業(yè)過程中,對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械定位精度具有一定的要求,在實(shí)踐中,這一精度要求隨著農(nóng)機(jī)作業(yè)種類的改變而不斷變化。例如,農(nóng)機(jī)導(dǎo)航、作業(yè)檢測(cè)只需要定位系統(tǒng)提供米級(jí)的定位精度即可完成,而類似于播種、插秧等精細(xì)化程度較高的農(nóng)業(yè)作業(yè)活動(dòng),則必須要求相關(guān)系統(tǒng)提供厘米級(jí)的定位精度[3]。

        近年來,我國北斗差分定位技術(shù)已經(jīng)能夠達(dá)到厘米級(jí)的定位精度為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù),幾乎能夠滿足全部農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)定位精度的要求。在實(shí)踐中,北斗差分定位技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)由車身傳感器、車載信號(hào)傳輸器、地面基準(zhǔn)站等組成。

        在工作過程中,首先由地面基準(zhǔn)站通過移動(dòng)數(shù)據(jù)技術(shù)向農(nóng)機(jī)發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù),其次,則由農(nóng)機(jī)通過車載信號(hào)傳輸器(天線)對(duì)這一差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行接收與計(jì)算,進(jìn)而為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供滿足其實(shí)際需求的定位精度。其具體工作流程如下:①根據(jù)農(nóng)業(yè)作業(yè)的需求,首先對(duì)農(nóng)機(jī)行進(jìn)路線進(jìn)行規(guī)劃,再結(jié)合車載信號(hào)接收器所接收到的厘米級(jí)差分信息,最終得出具體的行進(jìn)路線用于實(shí)際作業(yè)。②農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備能夠通過作業(yè)過程中車身周圍傳感器所提供的車身姿態(tài)、位置等信息調(diào)整自身運(yùn)行姿態(tài),包括車輪方向、車輪轉(zhuǎn)向角度、發(fā)動(dòng)機(jī)給油量的大小等。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制能夠?qū)r(nóng)機(jī)的行駛方向與行駛姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)而在保障作業(yè)質(zhì)量的前提下使其按照作業(yè)計(jì)劃完成后續(xù)操作。當(dāng)前,基于北斗技術(shù)的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)省份的多種型號(hào)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行了試裝,并發(fā)揮出了良好效果。

        2.2 農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管服務(wù)

        北斗技術(shù)也能夠應(yīng)用在農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管服務(wù)中。具體而言,以北斗技術(shù)為基礎(chǔ)建立的農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管平臺(tái)能夠結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、信息融合等技術(shù),對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中產(chǎn)生的信息進(jìn)行檢測(cè)與分析,并通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)增強(qiáng)其科學(xué)性與可視性,最終在技術(shù)人員的操作下為農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中存在的誤差提供相應(yīng)的安全監(jiān)管解決方案。在實(shí)際作業(yè)過程中,該技術(shù)已經(jīng)可以廣泛應(yīng)用到農(nóng)機(jī)作業(yè)的絕大多數(shù)情境中,包括施肥、耙地、滅茬、稻麥?zhǔn)崭睢⒏N等[4]。

        農(nóng)田是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)踐平臺(tái),脫離農(nóng)田的農(nóng)業(yè)技術(shù)根本不具備實(shí)用性,因此,對(duì)農(nóng)田信息進(jìn)行采集與檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化管理的重要基礎(chǔ),也是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升的關(guān)鍵所在。在實(shí)踐中,技術(shù)人員可以手持差分定位設(shè)備,對(duì)信息中心所傳遞的差分信息進(jìn)行獲取,進(jìn)而完成對(duì)農(nóng)田耕種中大量有效信息的獲取[5]。

        2.3 農(nóng)機(jī)作業(yè)遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用

        “北斗+”精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)融合了先進(jìn)的衛(wèi)星遙感技術(shù)、圖像處理技術(shù)及氣象監(jiān)測(cè)技術(shù),為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了新的發(fā)展活力與進(jìn)步空間。其中“北斗+遙感”技術(shù)是北斗系統(tǒng)與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合的綜合應(yīng)用,遙感系統(tǒng)能夠?yàn)楸倍废到y(tǒng)提供充分的空間信息,而北斗系統(tǒng)可以進(jìn)一步根據(jù)這些信息對(duì)遙感圖像進(jìn)行厘米級(jí)別的精確定位。這兩大信息處理系統(tǒng)還能夠與地理信息系統(tǒng)、圖像處理技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)配合,通過對(duì)土壤化學(xué)、物理指標(biāo)進(jìn)行分析,最終為農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供科學(xué)的耕種方案。而氣象檢測(cè)系統(tǒng)也能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供充足的氣象信息,幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者科學(xué)選擇合理的工作時(shí)間,進(jìn)而在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益[6]。

        3 北斗技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用展望

        上文對(duì)北斗技術(shù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)及當(dāng)前北斗技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。根據(jù)相關(guān)資料可知,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、減輕勞動(dòng)人民工作強(qiáng)度等方面能夠發(fā)揮出至關(guān)重要的作用,能夠在一定程度上推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)向技術(shù)型方向發(fā)展。在過去一段時(shí)間內(nèi),定位缺乏精度及相關(guān)專利掌握在其他國家手里是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中面臨的首要問題,而北斗衛(wèi)星能夠?yàn)槲覈r(nóng)業(yè)發(fā)展提供足夠準(zhǔn)確的定位技術(shù),進(jìn)而為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)創(chuàng)造全新的技術(shù)生態(tài)。從未來發(fā)展角度看,我國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)雖然與西方發(fā)達(dá)國家相比起步較晚,且存在一定的落后現(xiàn)象,但是在“北斗+”定位技術(shù)研發(fā)成功及國家政策大力扶持的背景下,我國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)一定會(huì)飛速發(fā)展。

        4 結(jié)論

        當(dāng)前我國正處在科技快速革新的階段,其中,在農(nóng)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域,北斗技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用極大地改善了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)效率低、生產(chǎn)成本較高的現(xiàn)狀,相關(guān)單位在發(fā)展過程中,應(yīng)該將目標(biāo)聚焦于我國北斗技術(shù)的更新,并積極地進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用與推廣,只有這樣,我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平才能真正得到提升,進(jìn)而保障全國人民的糧食安全。

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