北斗技術(shù)在農(nóng)機(jī)作業(yè)管理中的探索應(yīng)用

朱駿強(qiáng)潘增輝蔣雅妮

近年來(lái)，東陽(yáng)市作為浙江省首批農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“機(jī)器換人”示范縣創(chuàng)建單位，在上級(jí)人民政府和農(nóng)業(yè)部門的關(guān)心領(lǐng)導(dǎo)下，全市農(nóng)業(yè)“機(jī)器換人”腳步明顯加快，一大批農(nóng)機(jī)新裝備、農(nóng)藝新技術(shù)得到深入推廣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平不斷提高，為全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)向上高品質(zhì)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。目前全市農(nóng)機(jī)總動(dòng)力48.15萬(wàn)kW，其中作業(yè)機(jī)械占比較大，擁有大中型拖拉機(jī)736臺(tái)，聯(lián)合收割機(jī)594臺(tái)，水稻插秧機(jī)238臺(tái)，無(wú)人飛機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)等高新植保設(shè)備18臺(tái)，糧食烘干機(jī)281臺(tái)，批次烘干能力突破4 000 t，主要糧食作物水稻的耕種收機(jī)械化水平超過(guò)81%，水稻機(jī)械烘干水平達(dá)60%以上。隨著農(nóng)機(jī)化的不斷高速發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)管理方式較難跟上發(fā)展步伐，亟需向更高效的信息化管理模式轉(zhuǎn)變。

1 農(nóng)機(jī)作業(yè)傳統(tǒng)管理方式的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)作業(yè)管理方式，依賴于各級(jí)農(nóng)機(jī)工作人員的人工調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、分析與管理，對(duì)照現(xiàn)在高速發(fā)展的信息化管理模式，有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)。

1.1 管理成本高

人工監(jiān)管、核查，如農(nóng)機(jī)作業(yè)面積和作業(yè)質(zhì)量由基層農(nóng)機(jī)管理部門或第三方核查，涉及人員廣、面積分散、數(shù)量多、工作量巨大，專業(yè)水平要求高，造成農(nóng)機(jī)管理成本較高。

1.2 管理效率低

農(nóng)機(jī)資源布局相對(duì)不夠合理，傳統(tǒng)調(diào)度和分配的難度較大，而且作業(yè)數(shù)據(jù)需要人工層層統(tǒng)計(jì)上報(bào)和匯總，數(shù)據(jù)延后較為普遍，縣市級(jí)管理部門沒(méi)有一個(gè)平臺(tái)能實(shí)時(shí)掌握農(nóng)機(jī)作業(yè)總體情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)誤差大

傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法的誤差較大，特別是有關(guān)農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼項(xiàng)目的數(shù)據(jù)若掌握不精準(zhǔn)，會(huì)對(duì)補(bǔ)貼政策的公平公正影響較大；同時(shí)傳統(tǒng)的核查方式屬于事后核查，在“是誰(shuí)服務(wù)作業(yè)”“作業(yè)質(zhì)量如何”“作業(yè)面積究竟是多少”“何種作業(yè)方式”等問(wèn)題上無(wú)法作出準(zhǔn)確的判斷。

2 北斗平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容及功能

針對(duì)以上幾個(gè)缺點(diǎn)，亟需運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，在農(nóng)機(jī)安全、作業(yè)、溝通等方面實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、智能化的管理。

根據(jù)東陽(yáng)市農(nóng)機(jī)信息化建設(shè)實(shí)際需求，參考北方、西部部分省市應(yīng)用的“農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”技術(shù)，由政府財(cái)政出資，通過(guò)政府公開(kāi)招投標(biāo)，投入30多萬(wàn)元，于2018年3月聯(lián)合成都成吉匯和江蘇北斗研究院開(kāi)發(fā)建成一套基于北斗信息系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)——“東陽(yáng)市北斗農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)”。將北斗定位終端裝備于相關(guān)農(nóng)用作業(yè)機(jī)械，利用北斗導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)農(nóng)機(jī)及其作業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化處理、統(tǒng)計(jì)分析、精細(xì)化管理等。目前已為全市范圍內(nèi)的117臺(tái)水稻插秧機(jī)免費(fèi)安裝了北斗定位終端，對(duì)所有水稻機(jī)械化插秧作業(yè)已實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位、作業(yè)監(jiān)控、面積統(tǒng)計(jì)分析、作業(yè)面積和質(zhì)量核查、農(nóng)機(jī)調(diào)度和實(shí)時(shí)面積測(cè)定等功能，在2018年的早稻和單季稻機(jī)插作業(yè)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，為水稻機(jī)插作業(yè)管理工作提供一套科學(xué)、公正、行之有效的解決方案。下一步，計(jì)劃向更多類型農(nóng)業(yè)機(jī)械和作業(yè)領(lǐng)域延伸。

“東陽(yáng)市北斗農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)”在農(nóng)機(jī)作業(yè)管理中具有以下功能。

2.1 作業(yè)類型核查

平臺(tái)自動(dòng)識(shí)別出作業(yè)地塊區(qū)域并在高清影像圖上標(biāo)記作業(yè)面積，核查人員可以直接在平臺(tái)上調(diào)取對(duì)應(yīng)地塊上的農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)影像圖庫(kù)，如圖1所示。通過(guò)查看和分析影像圖片和作業(yè)軌跡，輔以查看農(nóng)機(jī)作業(yè)速度變化情況，準(zhǔn)確判斷農(nóng)機(jī)作業(yè)類型。

圖1 作業(yè)類型核查

2.2 農(nóng)機(jī)作業(yè)自動(dòng)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視選定農(nóng)機(jī)的作業(yè)數(shù)據(jù)，包括農(nóng)機(jī)終端在線狀態(tài)、作業(yè)速度、作業(yè)里程、實(shí)時(shí)面積等，如圖2所示。通過(guò)即時(shí)影像圖片展示，第一時(shí)間了解農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況及作業(yè)質(zhì)量情況。通過(guò)速度曲線圖實(shí)時(shí)記錄農(nóng)機(jī)作業(yè)速度變化情況，準(zhǔn)確掌握農(nóng)機(jī)工作狀態(tài)。

圖2 農(nóng)機(jī)作業(yè)自動(dòng)監(jiān)控

2.3 農(nóng)機(jī)調(diào)度

農(nóng)機(jī)合作組織可以通過(guò)手機(jī)APP，向指定農(nóng)機(jī)發(fā)送調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)引導(dǎo)。農(nóng)機(jī)手通過(guò)手機(jī)APP和短信平臺(tái)及時(shí)獲取調(diào)度信息，快速響應(yīng)調(diào)度任務(wù)。

2.4 實(shí)時(shí)定位及軌跡查詢

將農(nóng)機(jī)定位終端裝配于農(nóng)機(jī)上，通過(guò)定位終端與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立連接，實(shí)時(shí)獲取農(nóng)機(jī)準(zhǔn)確位置，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)實(shí)時(shí)定位跟蹤。通過(guò)串聯(lián)農(nóng)機(jī)位置信息點(diǎn)形成歷史軌跡，真實(shí)反映農(nóng)機(jī)行駛和作業(yè)路線，準(zhǔn)確掌握農(nóng)機(jī)作業(yè)過(guò)程。 如圖3所示。

圖3 實(shí)時(shí)定位及軌跡查詢

2.5 作業(yè)面積自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)合地理信息系統(tǒng)高清影像圖，以地塊方式統(tǒng)計(jì)作業(yè)面積，已完成作業(yè)地塊涂色顯示，不同作業(yè)類型采用不同顏色顯示，作業(yè)完成區(qū)域一目了然，如圖4所示。系統(tǒng)提供多維度多角度的統(tǒng)計(jì)分析方式，可按農(nóng)機(jī)個(gè)體、農(nóng)機(jī)合作組織、行政區(qū)劃、作業(yè)類型等方式，進(jìn)行農(nóng)機(jī)作業(yè)統(tǒng)計(jì)、進(jìn)度分析、對(duì)比分析和效率分析，為資源的合理優(yōu)化及分配提供有效的決策依據(jù)。

圖4 作業(yè)面積自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析

2.6 提供手機(jī)微信管理平臺(tái)

運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的思維方式，借助微信公眾號(hào)平臺(tái)，提供手機(jī)微信管理平臺(tái)，其界面如圖5所示，供管理部門、農(nóng)機(jī)合作組織和農(nóng)機(jī)手安裝使用，滿足不同人群的實(shí)際需求，隨時(shí)隨地提供個(gè)性化服務(wù)。

圖5 手機(jī)微信管理平臺(tái)界面

3 平臺(tái)前期應(yīng)用及存在的問(wèn)題

到目前為止，東陽(yáng)市北斗農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)已在早稻和單季稻機(jī)插作業(yè)季深入應(yīng)用，生成作業(yè)數(shù)據(jù)2 000多條，東陽(yáng)市級(jí)農(nóng)機(jī)管理人員對(duì)每條數(shù)據(jù)與實(shí)際情況進(jìn)行了認(rèn)真比對(duì)和審核。下面就出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，其中大部分問(wèn)題得到了有效解決，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了完善。

3.1 終端前期數(shù)據(jù)上傳不夠穩(wěn)定

早稻機(jī)插期間出現(xiàn)作業(yè)軌跡亂碼問(wèn)題，聯(lián)系售后人員對(duì)此進(jìn)行了檢查并重新對(duì)東陽(yáng)所有插秧機(jī)上安裝的北斗定位終端進(jìn)一步加固，情況得到改善。

3.2 上傳數(shù)據(jù)不夠完整

機(jī)插過(guò)程中拍攝照片少，或是無(wú)機(jī)插照片；信號(hào)差，數(shù)據(jù)不上傳或只上傳部分。市站積極聯(lián)系廠家，與廠家協(xié)調(diào)后，拿出兩個(gè)解決方案：一是免費(fèi)更換部分最新設(shè)備進(jìn)行試用；二是對(duì)原先設(shè)備SIM卡作固定防移動(dòng)處理?，F(xiàn)已經(jīng)免費(fèi)更換31臺(tái)最新設(shè)備，在單季稻機(jī)插過(guò)程中，進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)上傳問(wèn)題得到改善。

3.3 存在無(wú)效數(shù)據(jù)

對(duì)插秧機(jī)停在機(jī)棚中及運(yùn)秧過(guò)程中生成無(wú)效面積數(shù)據(jù)等問(wèn)題，聯(lián)系技術(shù)人員對(duì)此加以改善。在系統(tǒng)升級(jí)以后，后臺(tái)對(duì)無(wú)效數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，不再計(jì)算面積。

3.4 北斗終端設(shè)備管理困難

使用不到1年，市內(nèi)已存在未備案的插秧機(jī)連北斗終端打包買賣的情況，以后此類問(wèn)題可能會(huì)更突出。市農(nóng)機(jī)管理部門出臺(tái)的北斗管理規(guī)定中明確了北斗終端的保管和遺失賠償責(zé)任，但農(nóng)戶普遍法制意識(shí)不強(qiáng)，真正執(zhí)行較為困難。

4 應(yīng)用建議及前景分析

“大數(shù)據(jù)”“智慧化”時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，北斗技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)機(jī)管理具有廣闊前景，對(duì)于推進(jìn)農(nóng)機(jī)管理信息化具有較為突出的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)了解，江西省農(nóng)機(jī)管理部門在2017年12月下發(fā)的《關(guān)于對(duì)2018年農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼相關(guān)政策預(yù)告的函》中明確規(guī)定：“2018年進(jìn)入江西省的補(bǔ)貼額1萬(wàn)元以上 （含1萬(wàn)元）的大中型機(jī)具必須配備衛(wèi)星定位裝置。如：聯(lián)合收割機(jī)、輪式拖拉機(jī)、履帶式拖拉機(jī)、撿拾壓捆機(jī)、噴桿噴霧機(jī)等?！边@一政策的出臺(tái)，也勢(shì)必推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)向“智能農(nóng)機(jī)”方向發(fā)展。

4.1 幾點(diǎn)建議

通過(guò)東陽(yáng)市北斗農(nóng)機(jī)信息化管理平臺(tái)的深入應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題值得注意和思考。

（1）北斗終端設(shè)備的管理。東陽(yáng)市北斗終端是以項(xiàng)目建設(shè)的形式引進(jìn)的，免費(fèi)配置給農(nóng)戶使用，但所有權(quán)屬于國(guó)有。前期安裝過(guò)程中，也讓農(nóng)戶填表提出申請(qǐng)，同時(shí)出臺(tái)相關(guān)使用管理規(guī)定，明確終端丟失的責(zé)任問(wèn)題；但在實(shí)際操作中仍存在隱患，農(nóng)戶的法律意識(shí)淡薄，不按文件規(guī)定隨意買賣情況時(shí)有發(fā)生，使財(cái)政配置的北斗終端管理較難。江西的做法值得學(xué)習(xí)，出廠銷售時(shí)就把北斗終端直接綁定在農(nóng)機(jī)裝備上，歸屬農(nóng)戶所有，管理部門責(zé)任相對(duì)減輕。

（2）使用培訓(xùn)。平臺(tái)及手機(jī)微信公眾號(hào)雖然使用操作簡(jiǎn)便，但對(duì)農(nóng)民來(lái)說(shuō)還是新生事物，目前很多機(jī)手年齡在60歲以上，接受微信等新生事物的能力很低；因此要真正在農(nóng)戶中普及使用，在進(jìn)一步加強(qiáng)培訓(xùn)的同時(shí)，還要開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)便的操作平臺(tái)。

（3）售后服務(wù)。在使用前期，平臺(tái)相對(duì)還不完善，機(jī)手使用不夠熟練，需要廠家售后服務(wù)落實(shí)到位。特別是在農(nóng)忙期間，管理人員及平臺(tái)售后服務(wù)人員要加強(qiáng)管理，密切關(guān)注平臺(tái)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，同時(shí)利用短信平臺(tái)功能，加強(qiáng)與使用者的溝通，及時(shí)提醒使用注意事項(xiàng)。在東陽(yáng)市前期應(yīng)用階段，廠家委派一名售后服務(wù)專職人員常駐東陽(yáng)，使平臺(tái)前期運(yùn)營(yíng)存在的問(wèn)題得到了有效快速解決。

4.2 前景分析

（1）實(shí)現(xiàn)作業(yè)規(guī)劃。利用北斗管理平臺(tái)和農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝的北斗終端，對(duì)作業(yè)田塊進(jìn)行掃描和規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃的路線，精準(zhǔn)把控農(nóng)機(jī)作業(yè)行進(jìn)路線與行間距，按最佳路線作業(yè)，避免作業(yè)的重疊與遺漏；同時(shí)在一定程度上可以降低對(duì)機(jī)手駕駛能力的要求，幫助農(nóng)戶節(jié)省農(nóng)藥、種子和化肥的使用量。這是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的必要技術(shù)。

（2）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和作業(yè)調(diào)度安排。在一些大型合作社、農(nóng)場(chǎng)建立自己的遠(yuǎn)程作業(yè)控制中心，可以利用北斗系統(tǒng)，根據(jù)作業(yè)需要對(duì)農(nóng)機(jī)、機(jī)手和作業(yè)任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，在監(jiān)控中心就可以知道每臺(tái)農(nóng)機(jī)的位置、狀態(tài)及作業(yè)量。管理工作變得輕松，工作效率也相應(yīng)得到提高。

（3）實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)共享服務(wù)。在農(nóng)機(jī)應(yīng)用較多的地區(qū)，可以像共享汽車和單車一樣，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)共享服務(wù)，只要打開(kāi)相應(yīng)的手機(jī)APP，附近的可用農(nóng)機(jī)就一目了然。用戶只要將自己的定位發(fā)送出去，并選擇好自己需要的機(jī)器，標(biāo)明作業(yè)需求，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)為用戶匹配農(nóng)機(jī)，并且用戶可以通過(guò)手機(jī)APP實(shí)時(shí)掌握機(jī)手作業(yè)的全過(guò)程，比如作業(yè)量、作業(yè)面積等。

（4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛作業(yè)。北斗技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)駕駛、無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)上還處于試驗(yàn)階段，比如東方紅近兩年推出的無(wú)人駕駛拖拉機(jī)都使用了北斗導(dǎo)航技術(shù)。

（5）實(shí)現(xiàn)功能系列化、細(xì)分化。當(dāng)前北斗技術(shù)在農(nóng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用最多的功能是農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控，今后將向系列化、細(xì)分化方向發(fā)展，比如應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、土地測(cè)量、植保飛防、農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)等。