淺析農業機械導航技術的應用及發展

郭皓

摘? ?要：科學技術的不斷革新，使得現代農業生產活動逐漸朝著規模化、自動化、信息化、集成化的方向發展。在農業生產中，農業機械被廣泛應用，不斷取代了人為操作，其能自動完成除草、施肥、耕耘、種植與收獲等工作。而這些功能都要依賴機械的自動導航技術，也就是在農機上裝載傳感器以感知生產環境，并通過感知信息進行位置的變化，從而完成生產工作。

關鍵詞：農業機械;導航技術;應用;發展

文章編號： 1005-2690（2019）01-0119-02? ? ? ?中圖分類號： S220? ? ? ?文獻標志碼： A

農業機械導航技術是促進科技農業發展的核心，廣泛應用于農業生產活動中。此技術能準確對農機所處位置進行定位，并依據計算機模型和早期導航路徑對作物生長進行動態跟蹤分析。

通過農業機械導航技術，可以讓農業部門更快獲取當地的季度收成狀況，也能讓農民及時了解作物的生長信息，并根據自己所了解的信息處理方案制定合適的耕作途徑與模式。

1? ?現代農業機械導航技術的核心

現代農業機械導航技術的關鍵部分包括導航感知系統、控制決策系統和車輪轉向控制系統，這3個系統是決定導航技術應用成本的重要指標。導航感知系統能對機械的傳感器進行精準定位。當前我國多應用機器視覺、GPS導航、組合單元等導航模式，其精確度和自動化程度較高，減少了人為控制，避免了諸多誤差。控制決策系統是基于計算機數值處理技術來控制機械車輪的轉向，在機械的運行中能不斷調整車輪和角度，依據所規劃的路徑干預行駛條件，常用的控制方法有神經網絡控制法、最優控制法、PID控制法等。車輪轉向控制系統的控制方法有電驅動控制、液壓控制閥組等[1]。

本文主要分析導航感知系統中的機器視覺、定位系統和慣性導航單元技術。機器視覺是通過攝像機和計算機模擬出人的第一視角，在農機中的應用主要檢測障礙物、識別線路。農業機械以此來判斷目標物的相對位置與航向，并根據所定線路進行調整。此技術可用于全方位檢測，便于操作且成本不高，但由于生產環境的復雜性，在實際操作中難以準確控制好誤差，加之對機械運行的速度要求較慢，無法保證其平穩度和實時性。定位系統也被稱為GPS導航系統，是一種能全天候持續監控目標位置的系統，主要依據衛星定位來發現目標物。在生產活動中多應用實時差分技術來修正信號，以提高定位精確度。慣性導航單元（INS）通過慣性原件來計算出機械運行的加速度，從而推算出航位，以傳感器來傳遞信息，再利用數學運算得到機械的準確位置和速度，從而實現導航定位的目的。相較于其他導航技術，慣性導航單元的優勢更為明顯，如穩定性強、受外界因素干擾程度較小、精確度高等，一般將慣性導航單元與其他導航設備共同使用。

2? ?農業機械技術的應用

2.1? ?檢測土壤

農業生產的最初時期，均由農民通過種植經驗來判斷土壤的營養物質和墑是否滿足作物生長需求，再后來引入了農業機械，經過對土壤的原樣采集，再由技術人員進行對比分析。而當前所使用的農業技術突破了傳統技術的局限性，不同機械都能搭載GPS導航系統和GIS系統，通過系統實時記錄機械運行位置與方向，對大面積土壤進行快速檢測。GIS系統將這些檢測數據及時記錄下來，并反饋到計算機控制系統中，在較短時間內便能判定出土壤的實際情況。

2.2? ?監控作物產量

GPS導航技術與收割機的聯合使用，共同作用于作物產量與質量的監控和管理，再通過計算機記錄檢測數據，最終繪制出統計圖表。不同農作物要設定不同的監視器，如要檢測豌豆產量，就要在收割機的傳送帶上安置質量傳感器、含水量檢測器等，以便實時測量出豌豆的含水量，判斷其是否滿足收割需求。

2.3? ?控制施肥

當分析出某塊田地的養分含量之后，可以利用GPS導航技術對種植的最佳位置進行檢測和判斷，并利用計算機模擬計算出施肥標準。施肥量要根據作物的品種作出選擇。調查顯示，利用導航技術進行土壤施肥，能有效控制好施肥量，不僅能保障作物的正常發育需求，還能節約肥料，控制作物生產成本，提高市場競爭力。

3? ?機械導航技術的發展趨勢

我國地域遼闊，未來導航技術還要不斷提高其精確度，同時與傳感器技術、計算機技術、液壓技術等結合起來，提高農業機械的自動化程度，實現播種、施肥、撒藥、收割的一體化操作。并且在每一環節中都能通過系統自動檢測出作物生長指標，為后期品種的選擇與培養提供參照。如在收割機上安裝傳感器來感應作物的濕度、有機物質量等。

另外，要發展特色農業機械，完善配套設施。我國農作物種類較多，且有著規模化的發展趨勢，如果林、大棚蔬菜等。單純依賴進口是遠遠無法滿足我國的農業生產需求的，且不同地區的土壤條件不同，所引進的機械設備也存在較大差異，特別是大型復式機械，要提高作業效率、提升產品數量與質量，就要研發出新型、高效的機械設備和配套的技術措施，將其與導航系統連接起來，從而有效提高農作物生產效率[2]。

4? ?結語

農業是我國的第一產業，農機導航技術的應用也是推動現代農業生產模式轉型的第一步。因此，相關人員要增強機械自動化水平，提高作物產品的市場輸入率，將自動導航技術作為科研第一步，突破傳統技術的局限性，使操作人員從重復低效的工作模式中解脫出來，為農業發展提供廣闊的發展平臺。

參考文獻：

[ 1 ] 于小莎，董晨.淺析農業機械導航技術的應用及發展[J].南方農機，2018（17）.

[ 2 ] 于琦.農業機械中導航技術的發展及價值討論[J].南方農機，2018（04）.

（收稿日期：2018-12-13）