鄆城縣農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)中心

□ 魏玉峰

“十三五”時(shí)期，鄆城縣加快農(nóng)機(jī)化轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐，著力推廣高端智能農(nóng)機(jī)裝備和先進(jìn)適用綠色技術(shù)，一大批智能化技術(shù)獲得推廣應(yīng)用。

一、一批智能農(nóng)機(jī)裝備落地

1.農(nóng)機(jī)北斗導(dǎo)航輔助駕駛技術(shù)

按控制類(lèi)型分為液壓式和方向盤(pán)式。液壓式通過(guò)機(jī)頂天線接收衛(wèi)星信號(hào)并傳輸?shù)絻?nèi)置接收機(jī)，提供車(chē)輛當(dāng)前位置，角度傳感器向控制器發(fā)送高精度轉(zhuǎn)角信息，感應(yīng)車(chē)輛實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角度，控制器計(jì)算處理衛(wèi)星天線和角度傳感器接收到的信息，并向電磁液壓閥實(shí)時(shí)發(fā)送指令，電磁液壓閥接收控制指令直接作用在車(chē)輛液壓轉(zhuǎn)向油路上，實(shí)時(shí)控制液壓油流量和流向，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向控制，保證拖拉機(jī)始終按照導(dǎo)航設(shè)定路線行駛。其特點(diǎn)是，系統(tǒng)精度高，對(duì)車(chē)輛使用年限和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)磨損程度無(wú)要求，安裝時(shí)需要改裝原車(chē)油路，液壓閥安裝要求具備一定液壓專(zhuān)業(yè)技能。

方向盤(pán)式用電磁方向盤(pán)替換原有方向盤(pán)，在方向盤(pán)電機(jī)部分，高度集成了電機(jī)、編碼器、控制器、角度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換器等元件，由位置傳感器(GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))設(shè)計(jì)好行走路線，根據(jù)衛(wèi)星定位坐標(biāo)及車(chē)輪傳動(dòng)情況，控制器實(shí)時(shí)向方向直驅(qū)電機(jī)發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)控制車(chē)輛轉(zhuǎn)向操縱。其特點(diǎn)是，無(wú)需安裝大量液壓油管改裝原車(chē)油路，保持車(chē)輛原有結(jié)構(gòu)；安裝便捷，機(jī)具匹配性良好，轉(zhuǎn)向響應(yīng)快，修正更靈敏，作業(yè)精度更高。但控制精度會(huì)隨原車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)磨損降低。

2.衛(wèi)星平地技術(shù)

主要由基站、衛(wèi)星接收機(jī)、衛(wèi)星天線、控制器、顯示屏、液壓控制系統(tǒng)、車(chē)載終端計(jì)算機(jī)和平地鏟設(shè)備等組成，是采用衛(wèi)星信號(hào)作為反饋控制的農(nóng)田用平地機(jī)械系統(tǒng)，控制方式為衛(wèi)星控制。其工作原理和特點(diǎn)是，由衛(wèi)星接收機(jī)接收導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)基站發(fā)送的差分信號(hào)獲取農(nóng)田三維數(shù)據(jù)，控制器實(shí)時(shí)接收平地鏟絕對(duì)高程數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì)比測(cè)量點(diǎn)實(shí)際高程與基準(zhǔn)高程值，比較鏟體位置和參考基準(zhǔn)面，在通過(guò)算法得到限位油缸伸縮量，驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)控制限位油缸自動(dòng)伸縮，帶動(dòng)平地鏟起落達(dá)到土地平整目的。

3.精準(zhǔn)播種施肥智能控制技術(shù)

主要由顯示屏、傳感器控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、播種盤(pán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成，采用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取拖拉機(jī)速度信息，根據(jù)拖拉機(jī)行駛速度、種子監(jiān)測(cè)傳感器和目標(biāo)株距等信息，通過(guò)電動(dòng)播種施肥智能車(chē)速同步控制器，智能控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與車(chē)速同步，實(shí)現(xiàn)變量播種和施肥。其特點(diǎn)是，在系統(tǒng)工作前設(shè)定畝用種子和肥料數(shù)量，實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)智能精準(zhǔn)控制。

4.種肥播施智能監(jiān)控技術(shù)

也稱(chēng)農(nóng)機(jī)播種作業(yè)監(jiān)測(cè)終端，安裝在播種機(jī)組上，由車(chē)載顯示單元、報(bào)警單元、圖像采集單元、播種信息采集單元等組成，具有播種量統(tǒng)計(jì)、播種作業(yè)信息顯示、缺種堵塞報(bào)警、圖像采集、衛(wèi)星定位、作業(yè)信息遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和斷點(diǎn)續(xù)傳等功能。其工作原理和特點(diǎn)是，在每個(gè)播種機(jī)播種單元上，排種器底下的導(dǎo)種管上安裝紅外傳感器或激光傳感器，探測(cè)種子下種情況，一旦有空穴、漏播、少播或堵塞狀況，傳感器將信息傳送控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由機(jī)手及時(shí)處理；控制器還有數(shù)據(jù)上傳功能，通過(guò)電腦或手機(jī)就可監(jiān)測(cè)機(jī)器作業(yè)狀況。

5.變量噴藥控制技術(shù)

主要由顯示器、壓力傳感器、GPS 速度傳感器、控制閥組、流量計(jì)、壓力計(jì)、GNSS 接收機(jī)、數(shù)據(jù)回傳模塊等組成，可為自走式、背負(fù)式、牽引式等各種類(lèi)型傳統(tǒng)噴藥機(jī)增加精準(zhǔn)和變量噴藥功能。其工作原理和特點(diǎn)是，噴藥機(jī)作業(yè)前將“目標(biāo)速率”（每公頃噴藥量）輸入系統(tǒng)，實(shí)際速率可由系統(tǒng)根據(jù)“目標(biāo)速率”，再結(jié)合車(chē)速變化信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制噴藥壓力和自動(dòng)調(diào)節(jié)噴藥速率的目的，確保單位面積施藥量均勻一致；系統(tǒng)也具有數(shù)據(jù)上傳功能，提供車(chē)輛前進(jìn)速度、作業(yè)面積、噴藥量體積以及壓力、流量、噴藥速率等信息。

6.智能植保無(wú)人機(jī)技術(shù)

由飛行平臺(tái)(固定翼、單旋翼、多旋翼)、GPS 飛控、噴灑機(jī)構(gòu)三部分組成，通過(guò)地面遙控或GPS 飛控實(shí)現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。其工作原理是，通過(guò)裝有IMU芯片的智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量加速度與旋轉(zhuǎn)速度變化，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整姿態(tài)，保持飛行穩(wěn)定；機(jī)身上的RTK 天線，可提供精確位置信息，利用固定基站為基準(zhǔn)，定位精度可達(dá)到厘米級(jí)。其特點(diǎn)是，自動(dòng)規(guī)劃作業(yè)和避障航線，實(shí)現(xiàn)“全自主精準(zhǔn)飛行”。更重要的是施藥更加精準(zhǔn)，農(nóng)藥或葉面肥通過(guò)蠕動(dòng)泵精確出藥，通過(guò)離心噴頭高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力產(chǎn)生均勻霧滴；螺旋槳可產(chǎn)生向下氣流，帶著霧滴向下吹，加速霧滴下沉，也能吹動(dòng)作物葉子，讓農(nóng)藥或葉面肥均勻地落在葉子上下表面。植保無(wú)人機(jī)還可以播撒種子和粉劑，播撒系統(tǒng)由兩部分組成，即定量螺旋送料器和甩盤(pán)擴(kuò)散器。通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋送料器轉(zhuǎn)速可控制送料量，再調(diào)整播盤(pán)擴(kuò)散器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)均勻撒料。

7.水肥一體智能節(jié)水灌溉技術(shù)

主要由核心控制單元、肥料配比單元、水肥混合單元、肥料投加單元、過(guò)濾單元等組成，將灌溉與施肥融為一體，系統(tǒng)配備無(wú)線閥門(mén)控制器、智能灌溉控制器、土壤含水量傳感器以及土壤氮磷鉀傳感器。其工作原理和特點(diǎn)是，土壤含水量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，預(yù)先設(shè)定農(nóng)田濕度閾值，閥門(mén)控制器自動(dòng)啟閉水泵和電磁感應(yīng)閥，當(dāng)土壤濕度達(dá)到下限值時(shí)電磁閥自動(dòng)開(kāi)啟，在土壤含水量及液位達(dá)到預(yù)設(shè)灌水定額后自動(dòng)關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)，完成土壤含水量信息監(jiān)測(cè)及灌溉遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物按需精準(zhǔn)灌水。施肥控制與上述原理基本相同，通過(guò)土壤氮磷鉀傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由機(jī)器自動(dòng)完成施肥作業(yè)。該系統(tǒng)也具有數(shù)據(jù)上傳功能，能通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)查詢(xún)。

8.小麥智能聯(lián)合收割技術(shù)

由傳感器系統(tǒng)和控制器系統(tǒng)組成，在高性能小麥?zhǔn)崭顧C(jī)上安裝自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、高清攝像頭、AI 處理器、AI 控制器、傳感器等多種智能元件，融入多種人工智能軟硬件設(shè)備后形成的人工智能作業(yè)系統(tǒng)。其工作原理和特點(diǎn)是，具有作業(yè)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)、多參數(shù)融合智能化調(diào)控功能，由自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，利用谷物損失傳感器、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)時(shí)分析損失率指標(biāo)，智能調(diào)整整機(jī)相關(guān)部件參數(shù)，由系統(tǒng)AI 控制器完成功能部件智能調(diào)整，提高收獲精度，改善收獲質(zhì)量，減少收割過(guò)程中糧食損失，脫粒更干凈、損失更小、破損率更低，提高小麥?zhǔn)斋@效率和質(zhì)量，從而降低了駕駛員操縱勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)也具有數(shù)據(jù)功能，在作業(yè)時(shí)可統(tǒng)計(jì)畝數(shù)、產(chǎn)量和土壤濕度等數(shù)據(jù)，省去人工測(cè)量環(huán)節(jié)。系統(tǒng)還裝配了北斗運(yùn)維終端，方便生產(chǎn)廠家追蹤農(nóng)機(jī)位置和工況，根據(jù)系統(tǒng)提供的位置、熱點(diǎn)圖、收割面積、收割時(shí)長(zhǎng)等信息，圍繞熱點(diǎn)區(qū)域配置零配件和維修資源，為機(jī)手提供更加準(zhǔn)確和及時(shí)的售后服務(wù)。

二、建立智能農(nóng)機(jī)管理平臺(tái)

1.農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)管理平臺(tái)

由農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端、系統(tǒng)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等組成，實(shí)現(xiàn)深松作業(yè)管理和數(shù)據(jù)交換共享。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端安裝在深松機(jī)組上，包括機(jī)具識(shí)別器、姿態(tài)傳感器、衛(wèi)星天線、主控制器、顯示器、攝像頭、保險(xiǎn)等，具有衛(wèi)星定位、無(wú)線通信、

作業(yè)深度監(jiān)測(cè)、圖像采集、顯示報(bào)警、斷點(diǎn)

( 續(xù)傳等功能。其中，在此基礎(chǔ)上建立的農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，由接收終端接收作業(yè)信息，存儲(chǔ)管理作業(yè)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)計(jì)量深松作業(yè)面積，對(duì)深松作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析、統(tǒng)計(jì)匯總，支持重疊、遺漏和跨區(qū)域作業(yè)檢測(cè)與分析，提供數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能，用戶(hù)可通過(guò)電腦、手機(jī)查看平臺(tái)數(shù)據(jù)。

2.綜合智慧農(nóng)機(jī)管理服務(wù)平臺(tái)

相對(duì)于農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)管理平臺(tái)，智慧農(nóng)機(jī)管理服務(wù)平臺(tái)更具有綜合性，采用衛(wèi)星定位、無(wú)線通訊技術(shù)和機(jī)具狀態(tài)檢測(cè)傳感技術(shù)，接收智能農(nóng)機(jī)上傳的數(shù)據(jù)，對(duì)其位置、狀態(tài)、作業(yè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，集成了農(nóng)機(jī)調(diào)度指揮、作業(yè)軌跡查詢(xún)、作業(yè)面積統(tǒng)計(jì)、作業(yè)質(zhì)量監(jiān)控、作業(yè)信息發(fā)布、維修保養(yǎng)和農(nóng)機(jī)共享等功能，把農(nóng)機(jī)作業(yè)管理提升到更高一個(gè)層次。

“十四五”時(shí)期，我國(guó)智能農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)將進(jìn)一步加快發(fā)展。從鄆城縣推廣實(shí)踐看，這項(xiàng)系統(tǒng)工程不能操之過(guò)急，必須經(jīng)歷一個(gè)持續(xù)漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程，一方面，離不開(kāi)各級(jí)農(nóng)機(jī)化主管部門(mén)的支持指導(dǎo)；另一方面，更需要科研機(jī)構(gòu)、制造企業(yè)和經(jīng)營(yíng)主體之間的密切協(xié)作。圍繞地方農(nóng)業(yè)特色、因地制宜也很重要。Θ