分析農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

房師尊

【摘? 要】農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制的技術(shù)，也是當(dāng)前國家農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)，回顧和分析其研究進(jìn)展，總結(jié)生產(chǎn)過程中的各種操作經(jīng)驗(yàn)和提高生產(chǎn)效率的措施，促進(jìn)中國農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，并為農(nóng)業(yè)機(jī)械科技進(jìn)步提供理論指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè);機(jī)械導(dǎo)航技術(shù);發(fā)展

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的研究成果已在我國各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。農(nóng)業(yè)機(jī)械化的加速發(fā)展不僅改變了傳統(tǒng)的耕作方式，而且逐步將信息技術(shù)融入農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)是航天衛(wèi)星技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，可提高田間作業(yè)的質(zhì)量和效率，改善駕駛員操作方法，并為農(nóng)民提供實(shí)用的耕作方法。

1.農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用的主要方向

1.1定位檢測田間土壤性質(zhì)

土壤的組成和質(zhì)量是影響農(nóng)作物的關(guān)鍵因素。在傳統(tǒng)模式中，通常使用大規(guī)模土壤采樣方法來收集有關(guān)該地區(qū)農(nóng)業(yè)種植土壤的信息。以農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的農(nóng)作物土壤信息監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對種植區(qū)土壤成分和質(zhì)量信息的快速采集與監(jiān)測。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)用于對需要監(jiān)測的土壤為之進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，制定最佳路線，快速完成該地區(qū)土壤信息的采集和監(jiān)測，而GIS系統(tǒng)對于土壤的檢測結(jié)果進(jìn)行接收整理、存儲(chǔ)并下載到主機(jī)。實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)土壤信息的精確收集跟蹤，并已用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

1.2實(shí)現(xiàn)對施肥數(shù)量的靈活控制

通過對土壤性質(zhì)的分析，可以精確地了解不同區(qū)域土壤的豐富和缺失成分。根據(jù)土壤養(yǎng)分的缺乏和不同生長時(shí)期不同農(nóng)作物對養(yǎng)分的需求，采用導(dǎo)航技術(shù)控制的噴霧器可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)農(nóng)作物的及時(shí)施肥，并補(bǔ)充其他養(yǎng)分，從而有效地控制了肥料的種類，施肥的頻率。用傳感器很好地檢測土壤環(huán)境的濕度，并根據(jù)計(jì)算機(jī)獲得的監(jiān)視信息確定是否需要灌溉農(nóng)作物?；虿捎迷摷夹g(shù)對農(nóng)作物進(jìn)行施肥和灌溉，結(jié)合植物的特定生長狀態(tài)和土壤成分的狀態(tài)，精細(xì)計(jì)算施肥量。這不僅減少了施肥的頻率和施肥的成本，而且考慮到了對作物進(jìn)行有效而精確的施肥的要求，減少了由于化肥過量使用而造成的環(huán)境污染。

1.3用無人種植技術(shù)節(jié)省勞動(dòng)力

無人種植作業(yè)是農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)分支，其特點(diǎn)是：利用農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)來進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械的種植和維護(hù)作業(yè)，在無人看管的條件下提供精確高效的農(nóng)作物。將多旋翼無人機(jī)用于植物保護(hù)操作是近年來出現(xiàn)的一種新的植物保護(hù)方法，也是農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用的良好方向。由于無人機(jī)對植物的保護(hù)消除了許多影響地面運(yùn)行的因素，因此它更適合于導(dǎo)航技術(shù)，主機(jī)側(cè)依靠無線網(wǎng)絡(luò)將播種操作信號傳輸?shù)教囟ǖ霓r(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，包括播種面積，農(nóng)作物數(shù)量和周圍環(huán)境信息;農(nóng)業(yè)機(jī)械和設(shè)備收到指令信號后，請遵循內(nèi)部導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無人值守種植操作;在操作過程中，實(shí)時(shí)收集導(dǎo)航信號并發(fā)送回主機(jī)，以判斷所植入的地理導(dǎo)航信息是否正確;無人機(jī)在接收到來自控制端的信號后可以按照預(yù)定的平面和軌跡進(jìn)行操作;無人駕駛飛機(jī)可以自我糾正導(dǎo)航偏差，并且可以在操作完成或電池不足且農(nóng)藥不足時(shí)自動(dòng)返回家中。

1.4對作物產(chǎn)量展開動(dòng)態(tài)監(jiān)控

準(zhǔn)確收集農(nóng)作物產(chǎn)量信息也是農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。具體而言，設(shè)計(jì)人員通常將GPS設(shè)備和傳感器安裝在聯(lián)合收割機(jī)和其他設(shè)備上，以實(shí)現(xiàn)此功能。其中，GPS設(shè)備主要用于精確定位農(nóng)作物收割地，并指導(dǎo)農(nóng)業(yè)機(jī)械和設(shè)備執(zhí)行精確和自主的操作。傳感器用于檢測產(chǎn)量信息并將結(jié)果中繼到主機(jī)。例如，質(zhì)量傳感器用于收集農(nóng)作物重量信息，水分傳感器用于收集農(nóng)作物水分信息。實(shí)現(xiàn)水稻收割的無人值守操作，并準(zhǔn)確控制水稻收割量。

1.5引導(dǎo)大面積農(nóng)業(yè)作業(yè)與航空作業(yè)

為了解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的問題，很難根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦魏蜌夂蚝侠淼亟M織線下空中作業(yè)，提高工作效率并制定相應(yīng)的運(yùn)行軌道，通過GIS技能，可以通過GPS獲得精確的位置，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提醒駕駛員。

2.農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

2.1農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航技術(shù)

隨著時(shí)代的變化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為新時(shí)代的象征，加速智能農(nóng)業(yè)和精確農(nóng)業(yè)的進(jìn)程將進(jìn)一步擴(kuò)大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)范圍。在農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將開始解決自主自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)功能組件之間的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)問題以及幾臺(tái)農(nóng)業(yè)機(jī)械之間的物聯(lián)網(wǎng)集群問題。近年來，物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展中的熱門領(lǐng)域。通過將其與農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)綜合的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航系統(tǒng)，也已成為農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域。GPS導(dǎo)航技術(shù)為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成多個(gè)農(nóng)業(yè)種植設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的連接操作。

2.2耕地障礙物探測技術(shù)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕地周圍的主要障礙物包含電線桿、植株、人等，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備如何在無人監(jiān)管的條件下對這些障礙物進(jìn)行精準(zhǔn)躲避，完成作業(yè)，是傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)功能設(shè)計(jì)無法解決的問題，而基于農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)能夠完成這一任務(wù)。當(dāng)然，還需要繼續(xù)完善，解決當(dāng)前存在的細(xì)節(jié)問題，包括分辨不同的障礙物品類，制定新作業(yè)路徑規(guī)劃等，都有待在今后的研究中進(jìn)一步解決。

現(xiàn)代農(nóng)田周圍的主要障礙包括電線桿、植物、人等。導(dǎo)航技術(shù)對于解決該問題非常便捷，當(dāng)然，仍然存在許多需要解決的詳細(xì)問題，包括識別不同類型的障礙物，避讓后規(guī)劃新的開發(fā)路徑等，這些都需要在未來的研究中進(jìn)一步解決。

2.3完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)信息庫

當(dāng)今中國的農(nóng)業(yè)已從傳統(tǒng)的粗放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝?yōu)質(zhì)生產(chǎn)模式之一。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法，成為新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的一部分。農(nóng)業(yè)機(jī)械的管理不僅要從農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用狀態(tài)以及使用位置上著手，還要從對農(nóng)業(yè)機(jī)械的測試、開發(fā)和身份驗(yàn)證入手，以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力和自主創(chuàng)新能力，從而發(fā)揮管理技術(shù)的智能創(chuàng)新作用。這有利于科學(xué)合理地利用有限的土地資源來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[3]。通過科技手段，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收入。同時(shí)，全面引入信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)τ谧匀毁Y源利用率實(shí)現(xiàn)最大化，融合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)生產(chǎn)力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.4加強(qiáng)對傳感器技術(shù)的利用

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。這對傳感器技術(shù)提出了更高的要求，以使傳感器在操作性能和測量方面將更加小型化、多功能化和互聯(lián)化，同時(shí)還應(yīng)該有更高的精度標(biāo)準(zhǔn)。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的大規(guī)模使用，新的傳感器技術(shù)可以通過智能系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作過程中執(zhí)行遠(yuǎn)程故障檢測和調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。例如，作為農(nóng)業(yè)機(jī)械的敏感設(shè)備，角度傳感器具有巨大的任務(wù)。角度傳感器收集的信息可以詳細(xì)包括輪胎的旋轉(zhuǎn)程度，可以詳細(xì)控制工作路線，并且通過調(diào)整系統(tǒng)的第一響應(yīng)可以防止發(fā)生農(nóng)業(yè)機(jī)械故障。降低農(nóng)作物損失的速度。角度傳感器的精確導(dǎo)航也提高了農(nóng)機(jī)的工作速度，大大減少了受地理環(huán)境和氣候影響的因素。

3.結(jié)束語

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是使人民受益的生產(chǎn)力，當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展水平基本可以滿足人們的需求。合理使用農(nóng)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)可以提高農(nóng)業(yè)水平，減少農(nóng)業(yè)勞動(dòng)時(shí)間，有效解決近年來，能源短缺、環(huán)境污染等問題。為中國農(nóng)業(yè)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)，對中國的綜合實(shí)力發(fā)揮了極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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