中國步入農機裝備智能化時代

○文劉明

中國步入農機裝備智能化時代

○文劉明

2016年10月26日，在中國國際農機展覽會新機具作業(yè)演示現(xiàn)場，中國一拖集團有限公司（以下簡稱中國一拖）最新產品東方紅LF954-C驚艷亮相。這是該企業(yè)發(fā)布的首臺無人駕駛拖拉機，標志著我國農機裝備正式步入智能化時代。

近年來，隨著互聯(lián)網技術與傳統(tǒng)農機的深度融合，以及3S系統(tǒng)在農業(yè)領域的深入應用，農機自動駕駛、農業(yè)裝備自診斷、精準作業(yè)系統(tǒng)于一體的智能農機得以快速發(fā)展。智能化是農機發(fā)展的必然趨勢，而智能化的實現(xiàn)必須依賴電子化、數(shù)字化、自動化、網絡化，這些技術的載體就是互聯(lián)網。從智能農業(yè)和農機發(fā)展需求分析，適應我國農業(yè)現(xiàn)代化的智能農機及大數(shù)據(jù)應用，主要涵蓋農機定位監(jiān)控與自動駕駛、農機作業(yè)參數(shù)智能監(jiān)測與計量、作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集與處理、智能設備協(xié)同與精準作業(yè)、數(shù)據(jù)遠程傳輸與分析決策、數(shù)據(jù)共享與應用等領域。

“三化”融合催生智能拖拉機

2015年，中國一拖專門就美國的智能農機裝備現(xiàn)狀進行市場調研，調研顯示，2015年，GPS及自動駕駛占美國智能裝備中的83%（圖1）。

圖1

圖1 是2015年美國農業(yè)智能化現(xiàn)狀。圍繞農業(yè)的相關應用種類非常多（包含電子設備、管理系統(tǒng)、物聯(lián)網技術等）。顯著特點一是衛(wèi)星定位技術應用非常普遍，特點二是自動駕駛應用度高。高精度提供的時間和空間信息是實現(xiàn)精準農業(yè)的基礎，而自動駕駛是最直接的切入點。

作為國內最早從事精準農業(yè)和智能農機研發(fā)和技術推廣的企業(yè)之一，早在2009年，中國一拖便向市場推出了基于衛(wèi)星定位導航的自動駕駛系統(tǒng)。但受制于當時價格、前裝政策、國內市場不成熟等因素的影響，加裝自動駕駛系統(tǒng)的機型主要用于出口，而國內市場主要是預留自動駕駛系統(tǒng)的安裝接口。

2013年，中國一拖開始工況監(jiān)控軟硬件系統(tǒng)的自主研發(fā)。工況監(jiān)測和機器的電控水平有直接關系，一拖公司工況監(jiān)控項目是伴隨國Ⅲ發(fā)動機、動力換擋等產品研發(fā)同步進行。中國一拖自主研發(fā)的工況監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對機車位置和工況信息進行實時監(jiān)測，通過GPS或者北斗系統(tǒng)獲取機車的位置信息、通過ECU和TCU采集機車的工況信息，通過遠程通信終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

2016年，隨著國Ⅲ切換、動力換擋產品在市場上的大面積推廣，中國一拖開始啟動智能監(jiān)控平臺項目。中國一拖電商部經理任賓賓說，我們認為智能化農機的趨勢就是信息化、電子化、機械化三者融合，我們在發(fā)展過程中要注重信息技術的開發(fā)和應用，注重電子化和機械化的融合，注重自動化的探索和實踐。而自動駕駛拖拉機的推出正是這一精神的體現(xiàn)。

此次中國一拖發(fā)布的無人駕駛拖拉機，搭載的信息和控制系統(tǒng)包括自動轉向系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、雷達及視覺測量系統(tǒng)、遠程視頻傳輸系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)以及遠程遙控系統(tǒng)等。

其中，自動轉向系統(tǒng)好比拖拉機的“雙腳”，能夠實現(xiàn)規(guī)定區(qū)域內車輛自動轉向；整車控制系統(tǒng)好比“肌肉和神經”，能根據(jù)具體情況自動調節(jié)發(fā)動機轉速、車輛方向、剎車及電控懸掛等；雷達及視覺測量系統(tǒng)好比“耳朵”和“眼睛”，對地理環(huán)境信息進行識別及測量，借助遠程視頻傳輸系統(tǒng)，發(fā)送至操控終端并進行顯示。

此外，借助監(jiān)測顯示系統(tǒng)和遠程遙控系統(tǒng)，用戶還可以根據(jù)車輛工作信息對車輛工作模式進行遠程設置。

“全方位配置的系統(tǒng)升級，可以使拖拉機實現(xiàn)真正意義上的無人駕駛。”中國一拖技術中心工程師張躍輝介紹，目前國內一些大型農機企業(yè)推出了安裝有導航駕駛系統(tǒng)的拖拉機，不過根據(jù)業(yè)界的說法，此類拖拉機被稱為“自動駕駛拖拉機”更為合適，但在實際操作的時候，其駕駛室中往往還要安排專人進行輔助操作。

張躍輝表示，“自動駕駛”和“無人駕駛”的區(qū)別首先在于是否需要專人在駕駛室內進行操作，其次表現(xiàn)為拖拉機是否能夠滿足兩點要求：一是進行復雜化的線路行進，二是完成動態(tài)識別障礙物。東方紅LF954-C依靠配備的相關系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)規(guī)定區(qū)域內自動路徑規(guī)劃及導航、自動換向、自動剎車、發(fā)動機轉速的自動控制、農具的自動控制、障礙物的主動避讓和遠程控制等一系列功能，因此被中國一拖稱為首臺真正意義上的無人駕駛拖拉機。

東方紅LF954-C拖拉機應用毫米波雷達測量、雙目相機視覺識別等先進技術，結合北斗高精度定位技術，可適用于農田耕、整、植保用途的無人駕駛。

大數(shù)據(jù)和服務業(yè)的融合

當前，國際主流農機制造企業(yè)從精量控制著手，不斷提升自身產品的自動化和智能化水平，通過多年的積累都建立了相應的精準作業(yè)系統(tǒng)。以迪爾、凱斯紐荷蘭、愛科為代表的三大農機制造廠商非常重視數(shù)據(jù)的收集，并建立自己的農機作業(yè)監(jiān)控平臺，把農機相關的位置和作業(yè)面積、作業(yè)效率，油溫、油耗機械參數(shù)收集回來，并進行處理和分析，為變量施肥和收獲處理提供服務。長期以來，國內的農機制造企業(yè)在大數(shù)據(jù)方面一直相對滯后。

當前，中國一拖也正在搭建基于智能控制、大數(shù)據(jù)分析、移動互聯(lián)為一體的智能農機綜合管控平臺。平臺搭建完成后將實現(xiàn)：遠程控制、遠程診斷、遠程調度、自動駕駛、智能控制、工況監(jiān)測、故障預警、用戶直連、數(shù)據(jù)共享、大數(shù)據(jù)分析、管理決策、市場預測、研發(fā)改進等功能。任賓賓稱，一拖后續(xù)還計劃把平臺功能擴展，將遠程監(jiān)控、在線服務、數(shù)據(jù)分析、產品支持、作業(yè)模型集于一體，為用戶提供作業(yè)指導，并為企業(yè)的生產、服務和領導決策做支撐，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與服務業(yè)的融合。

當前，中國一拖已推出調動平臺。調動平臺基于移動智能終端的遠程故障申報系統(tǒng)，在拖拉機上加裝定位模塊，對機器的位置、狀態(tài)等進行監(jiān)控管理，實時查看拖拉機作業(yè)軌跡和周邊服務信息，并實現(xiàn)農機調度管理。用戶通過下載APP，一旦機器出現(xiàn)問題，可以實時通過照片和發(fā)送相關語音描述等多種形式在線申報故障、在線服務指導，協(xié)助呼叫中心、服務站提前預判故障，可以實現(xiàn)精準定位，促進服務及時性、有效性提高。

除了調動平臺，中國一拖還在搭建智能控制監(jiān)控平臺，通過對土壤監(jiān)測、地理信息數(shù)據(jù)，包括農機作業(yè)的實施數(shù)據(jù)進行邏輯分析、邏輯判斷，從而對農機發(fā)布更為準確的作業(yè)指令，真正實現(xiàn)精準作業(yè)。