基于北斗系統的農機信息化技術應用研究＊

張倫寧 ，周 驊 ， 智曉慧 ， 何 偉 ， 余國新

（1.新疆農業大學經濟與貿易學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 200000； 3.復旦大學工程與應用技術學院，上海 200433；4.上海華測導航技術股份有限公司，上海 201702）

農機信息化技術在初期投入后展現出了良好應用價值。農業農村部在《全國農業機械化發展第十三個五年規劃》中提出了農機信息化融合發展計劃，使得農機信息化技術開始與北斗系統結合。結合后，農機信息化技術逐漸趨于完善，功能和性能都有了顯著提升，提高了農機運作的效率、質量與穩定性，同時增設許多新的信息化功能，讓農機管理更加便捷。但北斗系統的農機信息化技術在我國農業領域中應用并未普及，原因是系統與技術結合時間比較短，且有關人員對結合后的技術應用方式還不夠了解。因此，有必要展開相關研究[1-4]，以推廣北斗系統農機信息化技術，助推農業發展。

1 北斗系統農機信息化技術應用方案

1.1 農機信息采集端

北斗系統農機信息化技術的農機信息采集端可分為北斗定位技術端、信息采集設備端。1）北斗定位技術端主要負責定位受管理農機，可以獲取農機具體位置、工作圖像等信息，便于監測農機運作情況；2）信息采集設備端主要安裝在受管理農機的線路、表面等位置，借助傳感器可以獲取農機在運行過程中的參數信息，具體能獲取哪些參數信息取決于傳感器的類型或功能，一般建議使用多功能傳感器，如果條件有限則要盡可能保障傳感器類型完整，且傳感器必須具備溫度信息采集、速率信息采集、振動率信息采集的功能（或者要有對應類型的傳感器）。農機信息采集端所得信息會通過信息通信系統傳輸到平臺終端，以便管理員查看。

1.2 信息通信系統

北斗系統農機信息化技術的信息通信系統處于農機信息采集端與信息管理平臺終端之間，負責將前者信息傳遞給后者，因此非常重要。受限于實際環境限制與信息采集端的兩個采集點，信息通信系統必須采用無線通信技術實現，同時要建立一個信息中轉站，這樣才能將北斗定位技術端與信息采集設備端兩個采集點所得信號集成，一并傳輸給信息管理平臺終端。出于這一目的，信息通信系統可以采用NB-IOT/ZIGBEE/4G-LTE無線通信技術實現，并建立一個信號中轉模塊即可。值得注意的是，針對信息采集設備端傳輸得來的信息，在信號中轉模塊中一定要設置信號格式轉換裝置，因為傳感器所傳遞來的信息是電信號格式，無法被終端計算機類設備讀取，所以借助信號格式轉換裝置可以將電信號格式轉換為數字信號格式，這樣即可被終端讀取。

1.3 信息管理平臺終端

信息管理平臺終端是北斗系統農機信息化技術中的管理應用端，可在計算機、移動手機等相同類型的設備上使用。不同情況下，信息管理平臺終端具備的功能存在差異，但有3項功能是必須具備的：1）多媒體信息展示功能，該功能主要負責用視頻、圖片、文字等信息展示形式將信息展示給管理員，即可以利用視頻直播展示農機運作、用圖片展示農機局部圖像、用文字展示農機參數信息等，這樣管理員才能確切了解農機運作情況；2）遠程控制功能，該功能主要是在管理員有需求的情況下讓管理員直接通過終端向農機發送控制指令，指令應當在終端界面上設定好，且必須包含所有農機控制要求，管理員直接選擇即可，而當管理員選擇了要發送的指令之后，系統會通過信息通道將指令發送給農機控制端，控制端會執行指令，改變農機的運作狀態，這個通信距離要盡可能的遠；3）數據處理與統計功能，該功能由大數據技術實現，可以對所有農機的識別編號、采集信息等進行分類處理，并統計農機在整個使用過程中的數據表現，管理員可通過各項數據判斷農機實際狀態，如某農機在近一年運作中出現了54次故障，說明該農機處于故障老化狀態，管理員可以考慮更換農機，做好農機管理工作[1]。

2 北斗系統農機信息化技術實際作用

北斗系統農機信息化技術在實際應用中主要起到的作用如下：1）提高農機管理信息化程度，即在農機信息化技術應用初期，雖然管理員可以通過信息技術來進行管理，但管理功能比較少，還要管理員在現場進行管理；而在與北斗系統結合后，農機信息技術的管理功能變得更加豐富，管理員也沒有必要通過現場觀察來做出管理決策，可以借助APP隨時隨地進行遠程管理。可見，農機管理信息化程度在北斗系統結合后得到提升，農機管理工作的便捷性也有顯著增長。2）提高農機運作可控性，即以往農機運作的可控性相對較低，管理員無法準確了解農機狀態，因此需要統一對農機進行管理；而在北斗系統結合后，管理員就能準確了解農機狀態，根據狀態可進行針對性管理，即狀態優秀的農機可以加大功率，承擔更多的工作要求，而狀態較差的農機則可以適當降低功率，承擔較小的工作要求。可見，在與北斗系統結合下，農機管理的可控性與準確性都有明顯提升，有利于農機持續性運作。

3 北斗系統農機信息化技術應用中的問題

3.1 通信端協同性差

根據一般的信息通信理論可知，要實現信息通信就必須保障通信硬件設備接口標準與信息通信協議統一、兼容，這樣信息收發兩端才能協同運作，這一點在北斗系統農機信息化技術應用中也不例外。但根據技術應用現狀了解到，因為目前還沒有技術硬件接口與信息通信協議的相關標準，所以用戶普遍是根據自身意愿來購入設備、選擇通信協議的，在這種情況下就可能出現通信端協同性差的問題，原因在于不同設備之間存在差異，因此盲目購入設備未必能保障設備與通信協議兼容，甚至某些用戶選擇不同企業的硬件設備，使得接口標準混亂，加重不兼容情況，通信端協同性也會變得更差。通信端協同性變差會導致信息通信質量缺陷，如信息終端、斷續、亂碼等，這些缺陷對農機運作效率有較大不利影響，因此需要得到解決[2]。

3.2 硬件設備易損壞

農機運作所處環境比較惡劣，很多環境因素都會與農機接觸，這時安裝在農機上的一些設備就會被這些因素影響，容易導致設備損壞，如比較常見的設備損壞是傳感器設備，此類設備受農機環境因素影響容易損壞，導致技術應用故障頻發，不利于技術作用發揮。另外，除傳感器以外，一些安裝在現場的線路也經常損壞，造成的影響是相同的。

3.3 農戶信息水平相對較低

北斗系統農機信息化技術的應用并不能讓農機管理工作完全脫離用戶或管理員，因此兩者還是要實際參與管理，這就要兩者具備一定的信息水平，如信息技術操作水平。但大部分技術用戶或管理員都是農戶，而這類用戶的信息水平相對較低，很可能不知道如何使用終端平臺進行管理，這也限制了技術作用發揮[3-4]。

4 北斗系統農機信息化技術應用建議

4.1 建立專屬供應鏈，盡快構建通信端協同標準

針對通信端協同性差的現實問題，在沒有協同標準的情況下，建議地方政府在各大北斗系統農機信息化技術應用點建立專屬供應鏈，該供應鏈的作用是保障技術硬件設備接口標準與通信協議相統一。因此，能提高通信端協同性，即專屬供應鏈使得所有設備都來源于一個供應商，這樣能夠避免設備無法統一或不兼容的問題發生。專屬供應鏈是治標不治本的方法，只能暫時解決問題，地方政府應當利用專屬供應鏈爭取時間，盡快在短時間內構建通信端協同標準，標準構建完成即可從根本上解決通信協同性差的問題。

4.2 強調設備保護，使用保護措施

農機運行易損壞，用戶或管理員不能忽視，應當在北斗系統農機信息化技術應用中強調設備的保護。在這種情況下，用戶或管理員就要使用多種有利于設備保護的措施，筆者主要提出兩種措施：1）建議在條件允許的情況下將相關設備集中安放，隨后對安放區域安設保護罩，加固后可以借助保護罩避免設備直接受到沖擊；2）設立專用線路放置槽，將所有線路安置在槽內后即可有效避免線路受損。另外，這些措施是目前比較有效的設備保護措施，使用簡便，但會增加一定的成本，在這種情況下更建議加大設備研發力度，有效提高設備自我保護功能。

4.3 設立服務站，做好技術培訓

地方政府可以在北斗系統農機信息化技術應用點設立技術服務站，服務站內工作人員要做好兩項工作：1）盡可能多地幫助農戶解決技術應用問題，并指出農戶以往技術應用中尚未發現的問題，這樣能夠初步保障技術效用發揮；2）有必要對農戶進行技術培訓，如當農戶向工作人員提出問題之后，工作人員除了要解決問題以外，還要將解決問題的方法告訴農戶，并確認農戶是否掌握了這些方法。

5 結語

綜上，北斗系統農機信息化技術具有較高應用價值，值得推廣。筆者提出了北斗系統農機信息化技術應用方案，并論述了技術的實際作用，同時分析了北斗系統農機信息化技術應用中的問題，提出了解決措施，以確保技術作用充分發揮，實現農機作業信息化的精準服務，推動農業現代化發展。