基于北斗系統的農機信息化技術在四川的應用

邱云橋 張小軍 鄧佳 任丹華

1.四川省農業機械研究設計院，四川成都

2.四川省農機化技術推廣總站，四川成都

運用現代信息化技術，全面提高農機化管理服務和經營效益水平，已成為加快農機化轉型升級和新舊動能轉換的重要手段和有效途徑。《全國農業機械化發展第十三個五年規劃》將機械化信息化融合促進計劃列為重大行動計劃，實施“互聯網+”農業機械化，促進信息化與農機裝備、作業生產、管理服務深度融合。2018年以來，在四川省農業農村廳、四川省農業機械研究設計院、四川省農機化技術推廣總站等單位的推動下，基于北斗系統的信息化終端裝配到部分拖拉機、聯合收獲機上，四川開啟了機械化信息化融合技術應用步伐。

1 農機信息化管理平臺的構成

農機信息化管理平臺包括農機信息采集終端和綜合管理系統，集成了北斗定位技術、物聯網技術、無線移動通訊技術，遠程控制技術、大數據處理技術，對農機作業過程中的狀態數據，采用信息化的方式進行采集和處理，實時獲取農機的數量、分布情況、作業質量等數據信息，通過攝像頭拍攝農機作業時的高清照片與影像，實時監控農機作業狀態，通過管理平臺系統，實現對所有農機的管理與調度[1]。

1.1 農機信息采集終端

農機信息采集終端運用了北斗衛星定位技術、NB-IOT/ZIGBEE/4G-LTE等無線移動通訊技術，采用模塊化組合結構，由終端主機、定位天線、機具識別器、傳感器模塊、攝像頭模塊、數據儲存模塊等部件組成。

通過定位天線和圖像采集攝像頭，實時上傳農機運行軌跡和作業圖像信息，起到監測農機工作狀態、量化作業數據的目的；通過設計算法，精確計算作業面積，識別重耕、漏耕、并排作業、不規則作業等各類情況，統計作業數據；安裝各類傳感器，如耕深傳感器、噴藥壓力和流量傳感器、收獲留茬高度傳感器、行駛速度傳感器等，監管作業質量；通過CAN接口線，連接發動機，查看發動機轉速、能耗等工況信息，監控運行狀態；采用防水、防塵、防震的“三防”設計，滿足農機作業環境的特殊要求，不易損壞。農機信息采集終端可應用于拖拉機、旋耕機、插秧機、打捆機、植保機等多種農業機械。

1.2 信息化管理平臺

管理平臺由數據庫、應用軟件和應用終端構成。數據庫主要包括用戶信息數據庫、機具信息數據庫、作業信息數據庫、圖像信息數據庫和地理信息數據庫。應用軟件主要實現農機化信息管理平臺中的用戶管理、功能設置、作業信息的數據查詢、統計、分析等。應用終端主要包括PC端和手機APP端。手機APP通過移動通訊網絡實現無線接入應用軟件和數據庫，實時、便捷獲取機具位置信息、農機作業信息、面積統計查詢、技術信息服務等。

2 四川省農機信息化技術應用情況

近年來，在農業社會化服務項目的推動下，北斗農機終端及管理系統在四川省成都市、綿陽市、德陽市、瀘州市等地開展試點應用，主要安裝在拖拉機、插秧機、聯合收割機、旋耕機等農機具上，主要產品有黑龍江惠達、北京博創聯動、成都卓爾、山東科大等公司研發的農機信息采集終端及信息化管理系統，但由于產品可靠性、技術兼容性和用戶認可度等多種因素影響，相關技術及產品在四川尚處于試驗推廣階段。2018年4月1日，CCTV-1《新聞聯播》對四川省應用的農機信息化系統進行了報道。四川省安裝北斗農機終端情況見表1。

目前，綿陽市應用北斗農機終端及管理系統較為廣泛，安裝數量達到1 200臺/套左右，農機終端主要采集農機作業面積、運行軌跡、作業照片，并建設了農機作業綜合監管平臺。截至目前，綿陽市監測主要農作物耕、種、收等環節作業服務面積4.25萬hm2。2018～2019年，全市實施“農業生產社會化服務”項目，驗收的作業服務面積以農機作業綜合監管平臺數據作為基本依據。2020年，綿陽市安州區、江油市、三臺縣、梓潼縣開展農機購置補貼資金作業獎補試點，農機信息化管理平臺數據將作為項目驗收認定的主要依據。

德陽市、南充市、遂寧市、眉山市等地也在積極推廣農機信息化技術，分別安裝北斗農機終端100臺/套以上，其中，遂寧市安居區、眉山市東坡區等地區已建設農機信息化綜合管理平臺。根據農業農村部安排，四川作為唯一試點省份，2020年四川省農業農村廳組織開展薄弱關鍵環節機械化作業獎補、購機貸款貼息、擴大資質采信試點、“三合一”補貼試點等4項試點工作，擬建立“四川省農機購置補貼綜合獎補信息平臺”，全面推進四川省的農機信息化建設工作進程。

北斗農機終端和信息化管理系統，有助于農機所有者對機具的監管，有助于農業農村部門對農機作業面積的統計，有助于農機作業項目的實施，解決了人工驗收方法存在的工作量大、檢測效率低、檢查覆蓋面少等問題，提升了項目實施的精準性；通過物聯網、大數據、云計算，為農機生產企業和農機用戶提供農機信息管理平臺，方便農機生產企業對產品數據實時采集，建立自身的農機智能化數據庫，為產品的優化及開發提供數據支撐，推動農機產業技術創新，開發更多方便實用高效的農機裝備為社會服務；通過手機APP，發展“農機共享模式”，為農民與農機租賃戶之間搭建信息共享平臺，通過在線預約作業，讓農民方便使用身邊的農機資源，減少了不必要的農機采購投入，大幅提高了農機使用效率，增加了農民收入。

3 存在的問題和建議

3.1 存在的問題

1）信息采集終端兼容性差。硬件的接口標準和信息的傳輸協議沒有統一，生產企業根據各自的專利和設計生產終端、開發應用系統，不同企業的產品之間兼容性較差，信息難以實時共享。

2）農機信息采集終端使用故障率高。由于采集終端屬于農機裝備的加裝配置，沒有統一的安裝標準，安裝位置和線路等不規范，而農機作業環境惡劣，經常因為磕、絆等使線路斷裂，導致終端無法正常使用。

3）農機手操作水平差距大。農機手的不規范操作直接導致終端采集的作業數據存在偏差，常常需要對作業數據進行修正，以確保數據的準確性，這樣加大了后臺管理人員的工作量，造成數據統計效率低下。

表1 四川省安裝北斗農機終端情況統計表

4）產品鑒定難度大。目前雖然已制定了鑒定大綱，但是國內對該類產品可進行鑒定的機構很少，產品鑒定難度大，以至于在推廣運用與政策實施上存在銜接問題，農機信息采集終端雖已納入補貼范圍，但四川省用戶實際拿到購置補貼的較少。

5）終端售價和使用年費偏高。目前，在售的農機信息采集終端售價均在2 000元以上，且每年還需支付300～400元的使用服務費，增加了使用成本，推廣應用存在一定難度。

3.2 建議

1）加強協調，制定相關標準。農機管理部門要加強與相關單位的溝通協調，盡快制定規范的、兼容性較強的硬件接口標準和信息傳輸協議，真正實現信息共建共享，充分發揮大數據的優勢，促進機械化信息化融合發展。

2）加大研發力度，提升產品性能。對已安裝的農機信息采集終端進行回訪、跟蹤，收集使用過程中存在的問題，建議設備廠家繼續完善和優化產品性能，增強實用性，整合功能，模塊化設計，方便維修更換，全面提升產品使用的穩定性和可靠性。

3）加強人員培訓，普及相關技術。開展理論培訓和現場演示培訓，激發基層人員學習農機新技術、新裝備的熱情，提高機手的操作水平，使機手熟練掌握北斗農機終端使用技能，普及農機信息化技術，提升農機管理系統的使用效率。

4）爭取支持，加快推廣運用。爭取政府重視，將農機信息化建設納入現代農業發展整體規劃統籌考慮；爭取財政支持，對信息采集終端產品購置給予補貼，對安裝終端設備的農機作業給予補貼，引導廣大農機大戶和農機合作社安裝和使用終端設備，加快信息化技術在農業生產中的運用，助推全省現代農業發展。