農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析

黃合發(fā)

農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展分析

黃合發(fā)

（江西省上高縣人才交流服務(wù)中心 336400）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，全球定位系統(tǒng)被廣泛應(yīng)于各行各業(yè)，極大便利了人們的生活和工作等等。同樣給農(nóng)業(yè)也帶來了巨大的影響和變化。精準農(nóng)業(yè)還有更進一步的智慧農(nóng)業(yè)的提出和發(fā)展，便是機械化和3S（GIS、GPS和RS）結(jié)合得來的更精細化、智能化的產(chǎn)物——智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。而導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到收獲的全過程中有不可替代的作用。農(nóng)業(yè)機械的導(dǎo)航又是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。故而，其發(fā)展和展望對農(nóng)業(yè)發(fā)展和進步具有重要意義。本文于此就農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展進行分析。

農(nóng)業(yè)機械；導(dǎo)航；應(yīng)用；發(fā)展

近年來，我國的農(nóng)業(yè)在我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和工業(yè)不斷進步的帶動下，迅猛的發(fā)展起來。雖然我國的農(nóng)業(yè)機械起步較晚，但是經(jīng)過多年的不懈努力，已經(jīng)從無到有逐漸從人工到半機械化再到機械化再到目前的精準農(nóng)業(yè)發(fā)展甚至是向智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。在此過程中，農(nóng)業(yè)機械的導(dǎo)航技術(shù)占據(jù)著不可或缺的地位，起到了決定性的作用。對推動智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

1 農(nóng)用機械的簡介

目前農(nóng)業(yè)機械種類繁多，功能各異，如動力機械、播種機械、中耕機械和收獲機械等等。筆者從導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用角度來講，簡單地把農(nóng)業(yè)機械分為導(dǎo)航的農(nóng)業(yè)機械和非導(dǎo)航的農(nóng)業(yè)機械。非導(dǎo)航的主要是指沒有動力的、不可自走的以及比較固定的機械或是設(shè)備，比如農(nóng)機具和脫粒機之類的；而導(dǎo)航的機械主要有提供動力的拖拉機和多公用的一體機比如聯(lián)合收獲機械，當然還有其他像自走的播種機、插秧機、施肥機以及噴灑農(nóng)藥的機械等等。

2 導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用

導(dǎo)航技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)上應(yīng)用廣泛。精準農(nóng)業(yè)或者智慧農(nóng)業(yè)便是有“3S”基礎(chǔ)的機械結(jié)合計算機輔助的分析決策和執(zhí)行系統(tǒng)的智能化、精細化、數(shù)據(jù)化的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，以達到提高作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)效率和解放大量的勞動力的目的。“3S”具體指RS遙感技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)和GPS定位技術(shù)。在導(dǎo)航系統(tǒng)中，三者缺一不可，工作時候主要是GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)進行實時定位，通過GIS數(shù)據(jù)庫對田地和路況進行相關(guān)分析和調(diào)用，而RS遙感系統(tǒng)則是實時判斷和測量實際的地面信息和工作環(huán)境等等，除此之外，配合以計算機輔助系統(tǒng)的田地狀況、工作經(jīng)驗等決策出合理的方案和任務(wù)以便具體實施執(zhí)行。整個過程中，導(dǎo)航技術(shù)都不是單獨和獨立的，而是配合其他相關(guān)技術(shù)協(xié)同工作的，就仿佛是農(nóng)業(yè)工作的“眼睛”，起到導(dǎo)航、監(jiān)察等精密智慧作業(yè)的作用。這也是我國從無到有再到與國際接軌順應(yīng)時代變化的努力以及我國自身的內(nèi)在需求和發(fā)展上的重視共同結(jié)果。

我國目前應(yīng)用較多的導(dǎo)航方法有機器視覺、GPS導(dǎo)航、組合導(dǎo)航單元等；在聯(lián)合收獲機械和大中型拖拉機中應(yīng)用比較多，其中又有導(dǎo)航控制決策系統(tǒng)，其工作原理就是選擇合適的算法來控制車輛轉(zhuǎn)向，在車輛行駛過程中不斷調(diào)整車輪轉(zhuǎn)角，盡量選擇最佳路徑并減少與預(yù)定義路徑之間的偏差；所謂機械機器視覺便是一種工業(yè)攝像機結(jié)合計算機而模擬人類視覺的方法，主要是功能就是檢測障礙物和識別線路、檢測與目標物的航向和位置，從而實現(xiàn)自動路徑追蹤和自動避開障礙物作業(yè)；結(jié)合實況實現(xiàn)機械導(dǎo)航定位；慣性測量單元主要包括陀螺儀和加速度計，加速度計主要是用來測量農(nóng)業(yè)機械車輛的航向信息和陀螺儀的坐標信息等以提高導(dǎo)航精度。

具體應(yīng)用大致如下：

（1）土壤檢測，土地耕種之前，使用特種農(nóng)業(yè)機械對土壤進行科學(xué)采樣檢驗分析，以確定土質(zhì)以及適合的作物。這種農(nóng)業(yè)機械都必須裝載GPS系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)，通過GPS系統(tǒng)記錄農(nóng)業(yè)機械不同位置的不同樣本以及檢測結(jié)果，并記錄下來。

（2）控制播種施肥的用量，根據(jù)田地的土壤養(yǎng)分分布的狀況，利用帶導(dǎo)航的整地機械科學(xué)合理均勻精準地進行土壤的翻耕工作，疏松土壤等。

（3）田間管理，包括中耕施肥、保墑、除草、噴藥、灌溉等一系列工作，GPS技術(shù)可以提高位置精確度，在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)或者農(nóng)業(yè)機械中安裝了GPS定位系統(tǒng)，能夠得到農(nóng)業(yè)機械車輛在田間的準確位置，再結(jié)合RS以及機械機器視覺系統(tǒng)的工作，可以提高農(nóng)用物資投入的精確度，根據(jù)土壤的實際狀況和特征以及田間作物的生長狀況等進行物料的施放等。即使灌溉也可以聯(lián)網(wǎng)即時操作實現(xiàn)智能化，進一步解放勞動力。

（4）收獲運輸，作物成熟以后，根據(jù)不同作物的屬性要適時并及時的進行收獲，以期獲得最大的收益。大型聯(lián)合收獲機械上的輔助系統(tǒng)，諸如液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等是對于作物的收獲質(zhì)量的保證，而導(dǎo)航定位系統(tǒng)是收獲機械的“天眼”，是收獲工作盡可能的完美而不造成任何損失和浪費。作為運輸用途的農(nóng)業(yè)機械像大型懸掛式拖拉機等，更是離不開導(dǎo)航定位。

3 導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械的展望

GPS技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中的發(fā)展迅猛的同時，也存在著一系列的問題，一方面導(dǎo)航定位技術(shù)開發(fā)難度比較大、技術(shù)短缺、成本高、人才稀缺等等；另一方面我國農(nóng)業(yè)種植區(qū)不同地區(qū)地形環(huán)境氣候等差異較大，所需要的作業(yè)機械種類也不盡不同，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)作業(yè)機械品種多、型號雜，沒有一套統(tǒng)一有效的機制。

我國人口不斷增長，對糧食的需求也非常大。這是我國的現(xiàn)狀。與此同時，我國各方面快速發(fā)展的同時，不但需要提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，還對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求。新技術(shù)如機器人的應(yīng)用也越來越廣泛，機器人也可以用在農(nóng)業(yè)上；我國自主研發(fā)的北斗星導(dǎo)航系統(tǒng)也使我國的導(dǎo)航技術(shù)達到了新高度，農(nóng)業(yè)機械也將被大范圍應(yīng)用，因而在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中會起到非常重要的作用。故而，未來的農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航技術(shù)全程化是大勢所趨，甚至是整個農(nóng)業(yè)都會覆蓋在導(dǎo)航定位技術(shù)下進行。整個農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也最切實地受益于導(dǎo)航技術(shù)帶來的革新。

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1004-7344（2016）33-0221-01

2016-11-12