基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機信息化技術(shù)在四川的應(yīng)用

邱云橋 張小軍 鄧佳 任丹華

1.四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院，四川成都

2.四川省農(nóng)機化技術(shù)推廣總站，四川成都

運用現(xiàn)代信息化技術(shù)，全面提高農(nóng)機化管理服務(wù)和經(jīng)營效益水平，已成為加快農(nóng)機化轉(zhuǎn)型升級和新舊動能轉(zhuǎn)換的重要手段和有效途徑?！度珖r(nóng)業(yè)機械化發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》將機械化信息化融合促進(jìn)計劃列為重大行動計劃，實施“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)機械化，促進(jìn)信息化與農(nóng)機裝備、作業(yè)生產(chǎn)、管理服務(wù)深度融合。2018年以來，在四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院、四川省農(nóng)機化技術(shù)推廣總站等單位的推動下，基于北斗系統(tǒng)的信息化終端裝配到部分拖拉機、聯(lián)合收獲機上，四川開啟了機械化信息化融合技術(shù)應(yīng)用步伐。

1 農(nóng)機信息化管理平臺的構(gòu)成

農(nóng)機信息化管理平臺包括農(nóng)機信息采集終端和綜合管理系統(tǒng)，集成了北斗定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線移動通訊技術(shù)，遠(yuǎn)程控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對農(nóng)機作業(yè)過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用信息化的方式進(jìn)行采集和處理，實時獲取農(nóng)機的數(shù)量、分布情況、作業(yè)質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息，通過攝像頭拍攝農(nóng)機作業(yè)時的高清照片與影像，實時監(jiān)控農(nóng)機作業(yè)狀態(tài)，通過管理平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有農(nóng)機的管理與調(diào)度[1]。

1.1 農(nóng)機信息采集終端

農(nóng)機信息采集終端運用了北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、NB-IOT/ZIGBEE/4G-LTE等無線移動通訊技術(shù)，采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，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(shù)據(jù)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(nóng)機運行軌跡和作業(yè)圖像信息，起到監(jiān)測農(nóng)機工作狀態(tài)、量化作業(yè)數(shù)據(jù)的目的；通過設(shè)計算法，精確計算作業(yè)面積，識別重耕、漏耕、并排作業(yè)、不規(guī)則作業(yè)等各類情況，統(tǒng)計作業(yè)數(shù)據(jù)；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(jiān)管作業(yè)質(zhì)量；通過CAN接口線，連接發(fā)動機，查看發(fā)動機轉(zhuǎn)速、能耗等工況信息，監(jiān)控運行狀態(tài)；采用防水、防塵、防震的“三防”設(shè)計，滿足農(nóng)機作業(yè)環(huán)境的特殊要求，不易損壞。農(nóng)機信息采集終端可應(yīng)用于拖拉機、旋耕機、插秧機、打捆機、植保機等多種農(nóng)業(yè)機械。

1.2 信息化管理平臺

管理平臺由數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件和應(yīng)用終端構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫主要包括用戶信息數(shù)據(jù)庫、機具信息數(shù)據(jù)庫、作業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、圖像信息數(shù)據(jù)庫和地理信息數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用軟件主要實現(xiàn)農(nóng)機化信息管理平臺中的用戶管理、功能設(shè)置、作業(yè)信息的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、分析等。應(yīng)用終端主要包括PC端和手機APP端。手機APP通過移動通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線接入應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫，實時、便捷獲取機具位置信息、農(nóng)機作業(yè)信息、面積統(tǒng)計查詢、技術(shù)信息服務(wù)等。

2 四川省農(nóng)機信息化技術(shù)應(yīng)用情況

近年來，在農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)項目的推動下，北斗農(nóng)機終端及管理系統(tǒng)在四川省成都市、綿陽市、德陽市、瀘州市等地開展試點應(yīng)用，主要安裝在拖拉機、插秧機、聯(lián)合收割機、旋耕機等農(nóng)機具上，主要產(chǎn)品有黑龍江惠達(dá)、北京博創(chuàng)聯(lián)動、成都卓爾、山東科大等公司研發(fā)的農(nóng)機信息采集終端及信息化管理系統(tǒng)，但由于產(chǎn)品可靠性、技術(shù)兼容性和用戶認(rèn)可度等多種因素影響，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品在四川尚處于試驗推廣階段。2018年4月1日，CCTV-1《新聞聯(lián)播》對四川省應(yīng)用的農(nóng)機信息化系統(tǒng)進(jìn)行了報道。四川省安裝北斗農(nóng)機終端情況見表1。

目前，綿陽市應(yīng)用北斗農(nóng)機終端及管理系統(tǒng)較為廣泛，安裝數(shù)量達(dá)到1 200臺/套左右，農(nóng)機終端主要采集農(nóng)機作業(yè)面積、運行軌跡、作業(yè)照片，并建設(shè)了農(nóng)機作業(yè)綜合監(jiān)管平臺。截至目前，綿陽市監(jiān)測主要農(nóng)作物耕、種、收等環(huán)節(jié)作業(yè)服務(wù)面積4.25萬hm2。2018～2019年，全市實施“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)社會化服務(wù)”項目，驗收的作業(yè)服務(wù)面積以農(nóng)機作業(yè)綜合監(jiān)管平臺數(shù)據(jù)作為基本依據(jù)。2020年，綿陽市安州區(qū)、江油市、三臺縣、梓潼縣開展農(nóng)機購置補貼資金作業(yè)獎補試點，農(nóng)機信息化管理平臺數(shù)據(jù)將作為項目驗收認(rèn)定的主要依據(jù)。

德陽市、南充市、遂寧市、眉山市等地也在積極推廣農(nóng)機信息化技術(shù)，分別安裝北斗農(nóng)機終端100臺/套以上，其中，遂寧市安居區(qū)、眉山市東坡區(qū)等地區(qū)已建設(shè)農(nóng)機信息化綜合管理平臺。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部安排，四川作為唯一試點省份，2020年四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳組織開展薄弱關(guān)鍵環(huán)節(jié)機械化作業(yè)獎補、購機貸款貼息、擴大資質(zhì)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(nóng)機購置補貼綜合獎補信息平臺”，全面推進(jìn)四川省的農(nóng)機信息化建設(shè)工作進(jìn)程。

北斗農(nóng)機終端和信息化管理系統(tǒng)，有助于農(nóng)機所有者對機具的監(jiān)管，有助于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門對農(nóng)機作業(yè)面積的統(tǒng)計，有助于農(nóng)機作業(yè)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(zhǔn)性；通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算，為農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)機用戶提供農(nóng)機信息管理平臺，方便農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)實時采集，建立自身的農(nóng)機智能化數(shù)據(jù)庫，為產(chǎn)品的優(yōu)化及開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，推動農(nóng)機產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)更多方便實用高效的農(nóng)機裝備為社會服務(wù)；通過手機APP，發(fā)展“農(nóng)機共享模式”，為農(nóng)民與農(nóng)機租賃戶之間搭建信息共享平臺，通過在線預(yù)約作業(yè)，讓農(nóng)民方便使用身邊的農(nóng)機資源，減少了不必要的農(nóng)機采購?fù)度?，大幅提高了農(nóng)機使用效率，增加了農(nóng)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(biāo)準(zhǔn)和信息的傳輸協(xié)議沒有統(tǒng)一，生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各自的專利和設(shè)計生產(chǎn)終端、開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，不同企業(yè)的產(chǎn)品之間兼容性較差，信息難以實時共享。

2）農(nóng)機信息采集終端使用故障率高。由于采集終端屬于農(nóng)機裝備的加裝配置，沒有統(tǒng)一的安裝標(biāo)準(zhǔn)，安裝位置和線路等不規(guī)范，而農(nóng)機作業(yè)環(huán)境惡劣，經(jīng)常因為磕、絆等使線路斷裂，導(dǎo)致終端無法正常使用。

3）農(nóng)機手操作水平差距大。農(nóng)機手的不規(guī)范操作直接導(dǎo)致終端采集的作業(yè)數(shù)據(jù)存在偏差，常常需要對作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這樣加大了后臺管理人員的工作量，造成數(shù)據(jù)統(tǒng)計效率低下。

表1 四川省安裝北斗農(nóng)機終端情況統(tǒng)計表

4）產(chǎn)品鑒定難度大。目前雖然已制定了鑒定大綱，但是國內(nèi)對該類產(chǎn)品可進(jìn)行鑒定的機構(gòu)很少，產(chǎn)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(nóng)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(nóng)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(wù)費，增加了使用成本，推廣應(yīng)用存在一定難度。

3.2 建議

1）加強協(xié)調(diào)，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)機管理部門要加強與相關(guān)單位的溝通協(xié)調(diào)，盡快制定規(guī)范的、兼容性較強的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)和信息傳輸協(xié)議，真正實現(xiàn)信息共建共享，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，促進(jìn)機械化信息化融合發(fā)展。

2）加大研發(fā)力度，提升產(chǎn)品性能。對已安裝的農(nóng)機信息采集終端進(jìn)行回訪、跟蹤，收集使用過程中存在的問題，建議設(shè)備廠家繼續(xù)完善和優(yōu)化產(chǎn)品性能，增強實用性，整合功能，模塊化設(shè)計，方便維修更換，全面提升產(chǎn)品使用的穩(wěn)定性和可靠性。

3）加強人員培訓(xùn)，普及相關(guān)技術(shù)。開展理論培訓(xùn)和現(xiàn)場演示培訓(xùn)，激發(fā)基層人員學(xué)習(xí)農(nóng)機新技術(shù)、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(nóng)機終端使用技能，普及農(nóng)機信息化技術(shù)，提升農(nóng)機管理系統(tǒng)的使用效率。

4）爭取支持，加快推廣運用。爭取政府重視，將農(nóng)機信息化建設(shè)納入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展整體規(guī)劃統(tǒng)籌考慮；爭取財政支持，對信息采集終端產(chǎn)品購置給予補貼，對安裝終端設(shè)備的農(nóng)機作業(yè)給予補貼，引導(dǎo)廣大農(nóng)機大戶和農(nóng)機合作社安裝和使用終端設(shè)備，加快信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運用，助推全省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。