鄆城縣著力推廣智能農(nóng)機裝備

鄆城縣農(nóng)業(yè)機械服務(wù)中心

□ 魏玉峰

“十三五”時期，鄆城縣加快農(nóng)機化轉(zhuǎn)型升級步伐，著力推廣高端智能農(nóng)機裝備和先進適用綠色技術(shù)，一大批智能化技術(shù)獲得推廣應(yīng)用。

一、一批智能農(nóng)機裝備落地

1.農(nóng)機北斗導(dǎo)航輔助駕駛技術(shù)

按控制類型分為液壓式和方向盤式。液壓式通過機頂天線接收衛(wèi)星信號并傳輸?shù)絻?nèi)置接收機，提供車輛當前位置，角度傳感器向控制器發(fā)送高精度轉(zhuǎn)角信息，感應(yīng)車輛實時轉(zhuǎn)向角度，控制器計算處理衛(wèi)星天線和角度傳感器接收到的信息，并向電磁液壓閥實時發(fā)送指令，電磁液壓閥接收控制指令直接作用在車輛液壓轉(zhuǎn)向油路上，實時控制液壓油流量和流向，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向控制，保證拖拉機始終按照導(dǎo)航設(shè)定路線行駛。其特點是，系統(tǒng)精度高，對車輛使用年限和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)磨損程度無要求，安裝時需要改裝原車油路，液壓閥安裝要求具備一定液壓專業(yè)技能。

方向盤式用電磁方向盤替換原有方向盤，在方向盤電機部分，高度集成了電機、編碼器、控制器、角度傳感器信號轉(zhuǎn)換器等元件，由位置傳感器(GNSS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))設(shè)計好行走路線，根據(jù)衛(wèi)星定位坐標及車輪傳動情況，控制器實時向方向直驅(qū)電機發(fā)出指令，實現(xiàn)控制車輛轉(zhuǎn)向操縱。其特點是，無需安裝大量液壓油管改裝原車油路，保持車輛原有結(jié)構(gòu)；安裝便捷，機具匹配性良好，轉(zhuǎn)向響應(yīng)快，修正更靈敏，作業(yè)精度更高。但控制精度會隨原車轉(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、衛(wèi)星天線、控制器、顯示屏、液壓控制系統(tǒng)、車載終端計算機和平地鏟設(shè)備等組成，是采用衛(wèi)星信號作為反饋控制的農(nóng)田用平地機械系統(tǒng)，控制方式為衛(wèi)星控制。其工作原理和特點是，由衛(wèi)星接收機接收導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)基站發(fā)送的差分信號獲取農(nóng)田三維數(shù)據(jù)，控制器實時接收平地鏟絕對高程數(shù)據(jù)，通過實時對比測量點實際高程與基準高程值，比較鏟體位置和參考基準面，在通過算法得到限位油缸伸縮量，驅(qū)動液壓系統(tǒng)控制限位油缸自動伸縮，帶動平地鏟起落達到土地平整目的。

3.精準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)動電機控制器、播種盤驅(qū)動電機等組成，采用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，實時獲取拖拉機速度信息，根據(jù)拖拉機行駛速度、種子監(jiān)測傳感器和目標株距等信息，通過電動播種施肥智能車速同步控制器，智能控制電機轉(zhuǎn)速與車速同步，實現(xiàn)變量播種和施肥。其特點是，在系統(tǒng)工作前設(shè)定畝用種子和肥料數(shù)量，實現(xiàn)作業(yè)自動智能精準控制。

4.種肥播施智能監(jiān)控技術(shù)

也稱農(nóng)機播種作業(yè)監(jiān)測終端，安裝在播種機組上，由車載顯示單元、報警單元、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、播種作業(yè)信息顯示、缺種堵塞報警、圖像采集、衛(wèi)星定位、作業(yè)信息遠程傳輸、數(shù)據(jù)本地存儲和斷點續(xù)傳等功能。其工作原理和特點是，在每個播種機播種單元上，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)出報警信號，由機手及時處理；控制器還有數(shù)據(jù)上傳功能，通過電腦或手機就可監(jiān)測機器作業(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、壓力計、GNSS 接收機、數(shù)據(jù)回傳模塊等組成，可為自走式、背負式、牽引式等各種類型傳統(tǒng)噴藥機增加精準和變量噴藥功能。其工作原理和特點是，噴藥機作業(yè)前將“目標速率”（每公頃噴藥量）輸入系統(tǒng)，實際速率可由系統(tǒng)根據(jù)“目標速率”，再結(jié)合車速變化信息，實現(xiàn)實時控制噴藥壓力和自動調(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，提供車輛前進速度、作業(yè)面積、噴藥量體積以及壓力、流量、噴藥速率等信息。

6.智能植保無人機技術(shù)

由飛行平臺(固定翼、單旋翼、多旋翼)、GPS 飛控、噴灑機構(gòu)三部分組成，通過地面遙控或GPS 飛控實現(xiàn)噴灑作業(yè)，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。其工作原理是，通過裝有IMU芯片的智能控制系統(tǒng)實時測量加速度與旋轉(zhuǎn)速度變化，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)及時調(diào)整姿態(tài)，保持飛行穩(wěn)定；機身上的RTK 天線，可提供精確位置信息，利用固定基站為基準，定位精度可達到厘米級。其特點是，自動規(guī)劃作業(yè)和避障航線，實現(xiàn)“全自主精準飛行”。更重要的是施藥更加精準，農(nóng)藥或葉面肥通過蠕動泵精確出藥，通過離心噴頭高速旋轉(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。植保無人機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擴散器。通過調(diào)節(jié)螺旋送料器轉(zhuǎn)速可控制送料量，再調(diào)整播盤擴散器轉(zhuǎn)速實現(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、過濾單元等組成，將灌溉與施肥融為一體，系統(tǒng)配備無線閥門控制器、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。其工作原理和特點是，土壤含水量傳感器實時監(jiān)測土壤水分數(shù)據(jù)，預(yù)先設(shè)定農(nóng)田濕度閾值，閥門控制器自動啟閉水泵和電磁感應(yīng)閥，當土壤濕度達到下限值時電磁閥自動開啟，在土壤含水量及液位達到預(yù)設(shè)灌水定額后自動關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)，完成土壤含水量信息監(jiān)測及灌溉遠程自動化控制，實現(xiàn)對農(nóng)作物按需精準灌水。施肥控制與上述原理基本相同，通過土壤氮磷鉀傳感器實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，由機器自動完成施肥作業(yè)。該系統(tǒng)也具有數(shù)據(jù)上傳功能，能通過遠程網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)查詢。

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，在高性能小麥收割機上安裝自動導(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)。其工作原理和特點是，具有作業(yè)參數(shù)在線監(jiān)測、多參數(shù)融合智能化調(diào)控功能，由自動導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛，利用谷物損失傳感器、機器視覺技術(shù)實時分析損失率指標，智能調(diào)整整機相關(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，減少收割過程中糧食損失，脫粒更干凈、損失更小、破損率更低，提高小麥收獲效率和質(zhì)量，從而降低了駕駛員操縱勞動強度。系統(tǒng)也具有數(shù)據(jù)功能，在作業(yè)時可統(tǒng)計畝數(shù)、產(chǎn)量和土壤濕度等數(shù)據(jù)，省去人工測量環(huán)節(jié)。系統(tǒng)還裝配了北斗運維終端，方便生產(chǎn)廠家追蹤農(nóng)機位置和工況，根據(jù)系統(tǒng)提供的位置、熱點圖、收割面積、收割時長等信息，圍繞熱點區(qū)域配置零配件和維修資源，為機手提供更加準確和及時的售后服務(wù)。

二、建立智能農(nóng)機管理平臺

1.農(nóng)機深松整地作業(yè)管理平臺

由農(nóng)機深松作業(yè)遠程監(jiān)測終端、系統(tǒng)平臺和計算機通信網(wǎng)絡(luò)等組成，實現(xiàn)深松作業(yè)管理和數(shù)據(jù)交換共享。遠程監(jiān)測終端安裝在深松機組上，包括機具識別器、姿態(tài)傳感器、衛(wèi)星天線、主控制器、顯示器、攝像頭、保險等，具有衛(wèi)星定位、無線通信、

作業(yè)深度監(jiān)測、圖像采集、顯示報警、斷點

( 續(xù)傳等功能。其中，在此基礎(chǔ)上建立的農(nóng)機深松作業(yè)遠程監(jiān)測系統(tǒng)平臺，由接收終端接收作業(yè)信息，存儲管理作業(yè)數(shù)據(jù)，精準計量深松作業(yè)面積，對深松作業(yè)數(shù)據(jù)進行質(zhì)量分析、統(tǒng)計匯總，支持重疊、遺漏和跨區(qū)域作業(yè)檢測與分析，提供數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能，用戶可通過電腦、手機查看平臺數(shù)據(jù)。

2.綜合智慧農(nóng)機管理服務(wù)平臺

相對于農(nóng)機深松整地作業(yè)管理平臺，智慧農(nóng)機管理服務(wù)平臺更具有綜合性，采用衛(wèi)星定位、無線通訊技術(shù)和機具狀態(tài)檢測傳感技術(shù)，接收智能農(nóng)機上傳的數(shù)據(jù)，對其位置、狀態(tài)、作業(yè)等數(shù)據(jù)進行管理，集成了農(nóng)機調(diào)度指揮、作業(yè)軌跡查詢、作業(yè)面積統(tǒng)計、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)機共享等功能，把農(nóng)機作業(yè)管理提升到更高一個層次。

“十四五”時期，我國智能農(nóng)機裝備技術(shù)將進一步加快發(fā)展。從鄆城縣推廣實踐看，這項系統(tǒng)工程不能操之過急，必須經(jīng)歷一個持續(xù)漸進的發(fā)展過程，一方面，離不開各級農(nóng)機化主管部門的支持指導(dǎo)；另一方面，更需要科研機構(gòu)、制造企業(yè)和經(jīng)營主體之間的密切協(xié)作。圍繞地方農(nóng)業(yè)特色、因地制宜也很重要。Θ