聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)路徑優(yōu)化

李秀明 鄒建淑

摘要：土地流轉(zhuǎn)政策的逐漸推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了種植產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)管理規(guī)?；镄履繕?biāo)，利用多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)械同步操作的方法，不僅提高了生產(chǎn)效率，還能夠盡量減少搶收搶種和自然災(zāi)害所帶來的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)階段需要針對(duì)聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)的規(guī)劃路徑進(jìn)行優(yōu)化，從總體作業(yè)時(shí)間和階段性作業(yè)入手，堅(jiān)持綜合優(yōu)化目標(biāo)對(duì)聯(lián)合收割機(jī)轉(zhuǎn)彎和作業(yè)沖突予以充分的考慮，充分的發(fā)揮出協(xié)同作業(yè)的優(yōu)勢與作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的有效控制，從而獲取良好的生產(chǎn)以及技術(shù)應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合收割機(jī);多機(jī)協(xié)同;作業(yè)路徑;優(yōu)化措施

農(nóng)田生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)展形勢具有集中化的特點(diǎn)，通過對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)、農(nóng)作物以及工程等措施的優(yōu)化與完善提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。農(nóng)業(yè)機(jī)械在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中具有廣泛應(yīng)用，在多臺(tái)收割機(jī)卸協(xié)同作業(yè)的基礎(chǔ)上，不僅能夠節(jié)省作業(yè)成本提高利用效率，還可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、分析聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)運(yùn)行問題

結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)田地頭作業(yè)的實(shí)施情況進(jìn)行分析，在多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)協(xié)同作業(yè)的過程中，一般情況下會(huì)采用并排作業(yè)的方法，在多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)相鄰并排的基礎(chǔ)上，以逐行的形式實(shí)施作業(yè)。需要注意的是，兩臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)之間需要保持一定的距離，確保間隔區(qū)域設(shè)置的合理性，避免出現(xiàn)碰撞、沖突等問題。采用機(jī)械并排作業(yè)的方法使每臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)在結(jié)束當(dāng)前行列的作業(yè)之后，還需要行駛較長的距離才能夠進(jìn)入到下一行作業(yè)當(dāng)中，不僅增加了實(shí)際的作業(yè)時(shí)間，也難以提升相應(yīng)的作業(yè)效率，而此類路徑并非屬于最佳作業(yè)路徑。根據(jù)農(nóng)田的寬度、聯(lián)合收割機(jī)在作業(yè)階段的幅寬，將農(nóng)田劃分成為寬度相等的若干個(gè)作業(yè)區(qū)域，將一側(cè)靠近聯(lián)合收割機(jī)的出發(fā)點(diǎn)設(shè)置為農(nóng)田左側(cè)，而另一側(cè)則屬于農(nóng)田的右側(cè)。聯(lián)合收割機(jī)在運(yùn)行的過程中，需要從農(nóng)田的左側(cè)開始操作，而結(jié)束時(shí)的位置則需要處于農(nóng)田的右側(cè)區(qū)域，每臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)都需要從出發(fā)點(diǎn)開始作業(yè)，待作業(yè)完成之后再次返回出發(fā)點(diǎn)。

若兩臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)在同一地頭以逆向的形式實(shí)施轉(zhuǎn)彎作業(yè)時(shí)，時(shí)間窗和路徑則會(huì)出現(xiàn)重疊，從而被認(rèn)定為作業(yè)沖突。當(dāng)兩臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)在同一地頭實(shí)施同向轉(zhuǎn)彎操作時(shí)，在時(shí)間、路徑等方面都具有重疊的效果，因而被認(rèn)定為作業(yè)沖突。多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)需要從出發(fā)點(diǎn)進(jìn)入到農(nóng)田作業(yè)當(dāng)中，以遍歷操作的方法完成農(nóng)田收割任務(wù)，最終再次返回出發(fā)點(diǎn)。每項(xiàng)作業(yè)行只能允許一臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)遍歷一次，聯(lián)合收割機(jī)在一行作業(yè)結(jié)束之后，需要在地頭內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，從而進(jìn)入到下一行作業(yè)期間，但卻會(huì)與其他聯(lián)合收割機(jī)之間產(chǎn)生沖突，以同向或者相向的形式導(dǎo)致實(shí)際的作業(yè)路徑出現(xiàn)了堵塞問題。

根據(jù)聯(lián)合收割機(jī)的實(shí)際作業(yè)幅寬以及最小轉(zhuǎn)彎半徑，明確兩者之間的關(guān)系，由于聯(lián)合收割機(jī)在地頭作業(yè)當(dāng)中具有Ω型轉(zhuǎn)彎和U型轉(zhuǎn)彎等兩種不同的模式，一方面在使用U型轉(zhuǎn)彎作業(yè)方法時(shí)所用的時(shí)長較短，且操作方法具有簡易性的特點(diǎn);另一方面，對(duì)于Ω型轉(zhuǎn)彎作業(yè)來說，不僅需要投入大量的時(shí)間，還會(huì)提升實(shí)踐操作階段的整體難度。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合收割機(jī)械作業(yè)路徑的優(yōu)化處理，需要盡量采用U型轉(zhuǎn)彎方法，避免使用Ω型轉(zhuǎn)彎。多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)需要同步從出發(fā)點(diǎn)駛出，明確提前分配完成的作業(yè)行，當(dāng)作業(yè)流程并未出現(xiàn)沖突或者約束情況時(shí)，需要對(duì)總體的作業(yè)時(shí)間和作業(yè)時(shí)長予以綜合性的考慮，并將此方面的問題歸納于車輛路徑問題，利用有效的優(yōu)化方法保障聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)無沖突協(xié)同作業(yè)路徑規(guī)劃效果。

二、優(yōu)化聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)的有效路徑

1.明確聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)的優(yōu)化方向

在依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上充分的彰顯出聯(lián)合收割機(jī)群智能化監(jiān)控核心技術(shù)的優(yōu)勢與作用，及時(shí)的解決相對(duì)位置測量與定位、多機(jī)協(xié)作導(dǎo)航與編隊(duì)控制、運(yùn)糧車裝糧位置與裝載情況、聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)與監(jiān)控管理等方面的問題，以動(dòng)態(tài)化識(shí)別的方法保障聯(lián)合收割機(jī)運(yùn)行的精準(zhǔn)度，提升協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用水平。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中需要遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，將聯(lián)合收割機(jī)協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)作為實(shí)際生產(chǎn)和作業(yè)階段的重點(diǎn)內(nèi)容，打破傳統(tǒng)聯(lián)合收割機(jī)群、收割機(jī)-運(yùn)糧車主從等協(xié)同作業(yè)所帶來的局限性。不僅如此，在打造聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)協(xié)同作業(yè)優(yōu)化路徑的過程中，還需要以提高聯(lián)合收割機(jī)群作業(yè)質(zhì)量為目的，提升整體運(yùn)維水平和服務(wù)效率，保障農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)應(yīng)用的靈活性與有效性，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的競爭能力、綜合實(shí)力以及自主創(chuàng)新能力，通過對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整，縮小不同地區(qū)在農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)水平研發(fā)和使用等方面的差距。通過對(duì)新型技術(shù)的開發(fā)與利用，在獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上打造以聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)為主的監(jiān)控和運(yùn)維系統(tǒng)，為實(shí)際的收獲作業(yè)提供良好的服務(wù)保障。

2.引進(jìn)新型收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，積極的研發(fā)聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)

現(xiàn)階段需要及時(shí)的打破機(jī)群相對(duì)定位、編隊(duì)控制、收割機(jī)運(yùn)糧車主從以及協(xié)同控制的局限性，并引進(jìn)先進(jìn)的收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況打造與目前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢相契合的聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，將從機(jī)田間作業(yè)導(dǎo)航和直線跟蹤精度設(shè)置為30cm，確保數(shù)據(jù)設(shè)置能夠被控制在30cm以內(nèi)，將主機(jī)田間作業(yè)導(dǎo)航與直線跟蹤階段的參數(shù)控制在5cm以內(nèi)，保障數(shù)據(jù)參數(shù)的精準(zhǔn)性，充分的滿足收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)需求。

3.打造以支持聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)為主的物聯(lián)技術(shù)

在開發(fā)并使用物聯(lián)技術(shù)的過程中，需要為聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)予以相應(yīng)的支持，并加大對(duì)監(jiān)控、運(yùn)維以及服務(wù)等系統(tǒng)的研發(fā)力度，為物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)提供基礎(chǔ)保障，充分的明確聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)的具體需求，打造完善的農(nóng)機(jī)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系，保障體系建設(shè)的合理性。在研發(fā)聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)、運(yùn)維服務(wù)中心以及監(jiān)督防控系統(tǒng)的過程中，不僅需要依托于物聯(lián)網(wǎng)，還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)群作業(yè)狀態(tài)的有效監(jiān)測，并加大對(duì)數(shù)據(jù)信息的管理力度，為機(jī)群故障維護(hù)作業(yè)的順利開展提供便利性保障。不僅如此，還需要將互聯(lián)環(huán)節(jié)劃分為三個(gè)不同的層次，首先為以網(wǎng)絡(luò)形式實(shí)現(xiàn)單臺(tái)收割機(jī)之間各項(xiàng)功能部件的互聯(lián)，其次屬于多臺(tái)收割機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，最后確保收割機(jī)械能夠與機(jī)群管理控制中心之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，保障農(nóng)機(jī)裝備集群協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)能夠達(dá)到互通、互聯(lián)的要求，并與國際標(biāo)準(zhǔn)保持高度的一致。

結(jié)論：

為了避免出現(xiàn)多臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)沖突問題，并達(dá)到提高作業(yè)效率的目的，需要根據(jù)聯(lián)合收割機(jī)多機(jī)無沖突協(xié)同作業(yè)等實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)協(xié)同作業(yè)路徑的優(yōu)化與完善，積極的引進(jìn)新型的收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，保障數(shù)據(jù)參數(shù)的精準(zhǔn)性，在基于物聯(lián)網(wǎng)的情況下使用物聯(lián)技術(shù)，為聯(lián)合收割機(jī)群協(xié)同作業(yè)提供有力支持，為系統(tǒng)的監(jiān)控、管理和維護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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