北斗 智慧农机关键实施技术分析

智慧农机生产在我国基本普及，近年来相关技术取得快速进步。农业机械使用的结构也逐渐由中小型智慧农机向大型高效农业机械转变，在一定程度上为农业机械向智能化发展创造了便利条件。通过分析智慧农机在农业生产中的应用优势，反映了智慧农机实施过程所依赖的核心技术，总结了现阶段智慧农机的应用。

随着社会科学技术的全面进步，许多行业的经营已经从自动化转向了智能化。农业作为我国的主要产业之一，正在逐渐向智能农业发展。智慧农机作为农业生产的实施者，传统的农业机械化自动化水平不高，对司机的依赖性很大。随着自动化技术和智能技术的普及，智慧农机的探索取得了显著的成果，许多技术已经形成并开始应用于机械化生产。

近年来，国家重视农业机械化和农机装备产业转型升级，强调要加强物联网、大数据、移动互联网、智能控制、北斗卫星定位等先进技术在农机装备上的应用，智慧农机的发展既符合行业发展趋势，也顺应了农业生产的实际需求，将能在未来的农业生产中创造巨大的效益。

1.智慧农机的应用优势

智慧农机是多学科融合的产物，其以机械技术为主体，结合了计算机技术、网络技术、通信技术、传感器技术、监测技术等众多先进科技，其应用于农业生产中具有诸多的优势。

（1）提高农业生产的安全性和农机使用寿命。多种传感器技术和监测技术的应用使农机具关键功能位置的运行状态能够实时被感知，方便将获取的数据进行传递并由处理器适时调整，对于故障问题能实现及时警报，自主停机，有效减少农机故障率和零部件损坏，并延长农机具的使用寿命。

（2）减少了人力劳动的工作负担。由于自动控制系统的引入，农机作业过程基本不需要人工进行干预，农民的工作多在农机管理方面，这显著改善了传统的农业劳作模式，且提高了农业生产效率，智慧农机化技术将会使农业生产的人力需求减少75%～90%。

（3）提高了农业生产的精细化程度。智慧农机由于通过计算机系统控制农业机械进行作业，其在实际作业中有效避免了传统人工驾驶和操作产生的失误和误差，使翻耕、播种、施肥、植保、收获等各个生产过程都精确实施，有效保证了不同工序机具之间的配合度。

（4）减少农机数量与作业次数。智慧农机将实现传统农机功能的进一步整合，使农机在作业时能够一次性完成更多的农业生产任务，这使农民不需要购置过多的农机就能完成全部的农业生产，不仅提高了劳动生产效率，更降低了农机购置和使用成本。

2.智慧农机关键技术

智慧农机技术主要是在传统农机基础上加设环境感知系统、自身检测系统、农机控制系统、农机功能实施系统，使农机达到智能行驶、智能作业、智能故障检测等多种技术要求，智慧农机功能系统如图所示。

2.1智慧农机智能环境感知技术

智慧农机对环境的感知主要通过三方面来实现，分别为卫星定位技术、雷达技术、视觉识别技术。其中北斗卫星定位技术主要用于农业机械的导航使用，由于农业生产过程中环境因素复杂，很容易受到周围环境的影响，导致卫星定位存在一定的偏差，或是在精准作业过程中卫星定位所能实现的误差值不能满足农业作业导航需求时，可通过激光雷达、视觉识别等辅助技术实现对农机行驶及方案实施的复合导航。

2.2工作状态检测技术

农机的工作状态获取对保障农机的正常作业具有重要意义，在智能农机设计过程中，需要对各个关键部件的运行状态实现实时的撑握，这就需要在农业机械的关键作业位置布置多种功能的传感器原件，用以检测工作过程中部件温度、压力、振动、噪音、转速等众多数据。并将获得的数据通过通信系统传递给控制器，由控制器进行数据分析后，判断农业机械的运行是否正常。现阶段应用较多的检测传感器包括光线传感器、压力传感器、温度传感器等。

2.3智慧农机的控制技术

智慧农机的控制技术主要由中央控制器来完成，其多采用专用的计算机芯片，要求控制器具有良好的可靠性、扩展性与兼容性，能够对环境感知和故障检测所获取的数据进行快速地分析与处理。并通过USB、DVI、以太网口等多种接口实现便捷的数据传输，为实现智慧农机数据处理的高效率，新形式的智慧农机很多采用双控制器的设计，其主控制器用于处理和分析所获得的数据，辅助控制器主要用于接收数据、程序调试和功能扩展，以实现系统控制的高性能要求。

2.4智慧农机功能实施技术

现阶段，智慧农机的主要功能研究在于智能驾驶、机具智能作业两大方面，针对于智能驾驶主要包括电动助力转向系统与环境感知技术相配合，很多农机在传统的机械控制方式上对结构进行一定的改进，即可通过控制电机实现对农机行驶状态的控制，也有很多研究机构致力于新的控制功能结构研究，逐渐简化了传统的人工驾驶结构，使机具只具备自动驾驶和遥控驾驶的两大功能。对于机具智能作业方面而言，主要依靠机电一体化技术与智能控制技术相配合，在现阶段成熟机型的基础上增加众多的检测与辅助结构，能够实现对耕地、播种、植保、收获等作业过程的质量监测与机具状态监测，有效保证智慧农机功能的实施。

3.智慧农机的发展未来

智慧农机技术作为农业生产力向更科学方向转变的核心技术，应得到农业机械工人和农业生产经营者的充分重视。北斗智慧农机的应用不仅可以显著提高劳动生产效率，而且可以从根本上改变农业生产的经营模式。对于北斗智慧农机，要实现实质性发展，必须依靠高度自动化的农业生产模式。这也要求中国政府和基层管理部门加快生产经营模式改革，促进我国农业向集约化、大规模发展，确保智慧农机设备在研究和应用过程中有更广阔的空间。

来源：北京新型智慧农业研究院。