基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用研究＊

張倫寧 ，周 驊 ， 智曉慧 ， 何 偉 ， 余國新

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200000； 3.復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，上海 200433；4.上海華測導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司，上海 201702）

農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)在初期投入后展現(xiàn)出了良好應(yīng)用價(jià)值。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在《全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃》中提出了農(nóng)機(jī)信息化融合發(fā)展計(jì)劃，使得農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)開始與北斗系統(tǒng)結(jié)合。結(jié)合后，農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)逐漸趨于完善，功能和性能都有了顯著提升，提高了農(nóng)機(jī)運(yùn)作的效率、質(zhì)量與穩(wěn)定性，同時(shí)增設(shè)許多新的信息化功能，讓農(nóng)機(jī)管理更加便捷。但北斗系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用并未普及，原因是系統(tǒng)與技術(shù)結(jié)合時(shí)間比較短，且有關(guān)人員對結(jié)合后的技術(shù)應(yīng)用方式還不夠了解。因此，有必要展開相關(guān)研究[1-4]，以推廣北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)，助推農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用方案

1.1 農(nóng)機(jī)信息采集端

北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)的農(nóng)機(jī)信息采集端可分為北斗定位技術(shù)端、信息采集設(shè)備端。1）北斗定位技術(shù)端主要負(fù)責(zé)定位受管理農(nóng)機(jī)，可以獲取農(nóng)機(jī)具體位置、工作圖像等信息，便于監(jiān)測農(nóng)機(jī)運(yùn)作情況；2）信息采集設(shè)備端主要安裝在受管理農(nóng)機(jī)的線路、表面等位置，借助傳感器可以獲取農(nóng)機(jī)在運(yùn)行過程中的參數(shù)信息，具體能獲取哪些參數(shù)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(dòng)率信息采集的功能（或者要有對應(yīng)類型的傳感器）。農(nóng)機(jī)信息采集端所得信息會通過信息通信系統(tǒng)傳輸?shù)狡脚_終端，以便管理員查看。

1.2 信息通信系統(tǒng)

北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)的信息通信系統(tǒng)處于農(nóng)機(jī)信息采集端與信息管理平臺終端之間，負(fù)責(zé)將前者信息傳遞給后者，因此非常重要。受限于實(shí)際環(huán)境限制與信息采集端的兩個(gè)采集點(diǎn)，信息通信系統(tǒng)必須采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要建立一個(gè)信息中轉(zhuǎn)站，這樣才能將北斗定位技術(shù)端與信息采集設(shè)備端兩個(gè)采集點(diǎn)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(tǒng)可以采用NB-IOT/ZIGBEE/4G-LTE無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并建立一個(gè)信號中轉(zhuǎn)模塊即可。值得注意的是，針對信息采集設(shè)備端傳輸?shù)脕淼男畔?，在信號中轉(zhuǎn)模塊中一定要設(shè)置信號格式轉(zhuǎn)換裝置，因?yàn)閭鞲衅魉鶄鬟f來的信息是電信號格式，無法被終端計(jì)算機(jī)類設(shè)備讀取，所以借助信號格式轉(zhuǎn)換裝置可以將電信號格式轉(zhuǎn)換為數(shù)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(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)中的管理應(yīng)用端，可在計(jì)算機(jī)、移動(dòng)手機(jī)等相同類型的設(shè)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(xiàng)功能是必須具備的：1）多媒體信息展示功能，該功能主要負(fù)責(zé)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(nóng)機(jī)運(yùn)作、用圖片展示農(nóng)機(jī)局部圖像、用文字展示農(nóng)機(jī)參數(shù)信息等，這樣管理員才能確切了解農(nóng)機(jī)運(yùn)作情況；2）遠(yuǎn)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(nóng)機(jī)發(fā)送控制指令，指令應(yīng)當(dāng)在終端界面上設(shè)定好，且必須包含所有農(nóng)機(jī)控制要求，管理員直接選擇即可，而當(dāng)管理員選擇了要發(fā)送的指令之后，系統(tǒng)會通過信息通道將指令發(fā)送給農(nóng)機(jī)控制端，控制端會執(zhí)行指令，改變農(nóng)機(jī)的運(yùn)作狀態(tài)，這個(gè)通信距離要盡可能的遠(yuǎn)；3）數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)功能，該功能由大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以對所有農(nóng)機(jī)的識別編號、采集信息等進(jìn)行分類處理，并統(tǒng)計(jì)農(nóng)機(jī)在整個(gè)使用過程中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，管理員可通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)判斷農(nóng)機(jī)實(shí)際狀態(tài)，如某農(nóng)機(jī)在近一年運(yùn)作中出現(xiàn)了54次故障，說明該農(nóng)機(jī)處于故障老化狀態(tài)，管理員可以考慮更換農(nóng)機(jī)，做好農(nóng)機(jī)管理工作[1]。

2 北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)實(shí)際作用

北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要起到的作用如下：1）提高農(nóng)機(jī)管理信息化程度，即在農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用初期，雖然管理員可以通過信息技術(shù)來進(jìn)行管理，但管理功能比較少，還要管理員在現(xiàn)場進(jìn)行管理；而在與北斗系統(tǒng)結(jié)合后，農(nóng)機(jī)信息技術(shù)的管理功能變得更加豐富，管理員也沒有必要通過現(xiàn)場觀察來做出管理決策，可以借助APP隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程管理?？梢姡r(nóng)機(jī)管理信息化程度在北斗系統(tǒng)結(jié)合后得到提升，農(nóng)機(jī)管理工作的便捷性也有顯著增長。2）提高農(nóng)機(jī)運(yùn)作可控性，即以往農(nóng)機(jī)運(yùn)作的可控性相對較低，管理員無法準(zhǔn)確了解農(nóng)機(jī)狀態(tài)，因此需要統(tǒng)一對農(nóng)機(jī)進(jìn)行管理；而在北斗系統(tǒng)結(jié)合后，管理員就能準(zhǔn)確了解農(nóng)機(jī)狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)可進(jìn)行針對性管理，即狀態(tài)優(yōu)秀的農(nóng)機(jī)可以加大功率，承擔(dān)更多的工作要求，而狀態(tài)較差的農(nóng)機(jī)則可以適當(dāng)降低功率，承擔(dān)較小的工作要求?？梢?，在與北斗系統(tǒng)結(jié)合下，農(nóng)機(jī)管理的可控性與準(zhǔn)確性都有明顯提升，有利于農(nóng)機(jī)持續(xù)性運(yùn)作。

3 北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用中的問題

3.1 通信端協(xié)同性差

根據(jù)一般的信息通信理論可知，要實(shí)現(xiàn)信息通信就必須保障通信硬件設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)與信息通信協(xié)議統(tǒng)一、兼容，這樣信息收發(fā)兩端才能協(xié)同運(yùn)作，這一點(diǎn)在北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用中也不例外。但根據(jù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀了解到，因?yàn)槟壳斑€沒有技術(shù)硬件接口與信息通信協(xié)議的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以用戶普遍是根據(jù)自身意愿來購入設(shè)備、選擇通信協(xié)議的，在這種情況下就可能出現(xiàn)通信端協(xié)同性差的問題，原因在于不同設(shè)備之間存在差異，因此盲目購入設(shè)備未必能保障設(shè)備與通信協(xié)議兼容，甚至某些用戶選擇不同企業(yè)的硬件設(shè)備，使得接口標(biāo)準(zhǔn)混亂，加重不兼容情況，通信端協(xié)同性也會變得更差。通信端協(xié)同性變差會導(dǎo)致信息通信質(zhì)量缺陷，如信息終端、斷續(xù)、亂碼等，這些缺陷對農(nóng)機(jī)運(yùn)作效率有較大不利影響，因此需要得到解決[2]。

3.2 硬件設(shè)備易損壞

農(nóng)機(jī)運(yùn)作所處環(huán)境比較惡劣，很多環(huán)境因素都會與農(nóng)機(jī)接觸，這時(shí)安裝在農(nóng)機(jī)上的一些設(shè)備就會被這些因素影響，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞，如比較常見的設(shè)備損壞是傳感器設(shè)備，此類設(shè)備受農(nóng)機(jī)環(huán)境因素影響容易損壞，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用故障頻發(fā)，不利于技術(shù)作用發(fā)揮。另外，除傳感器以外，一些安裝在現(xiàn)場的線路也經(jīng)常損壞，造成的影響是相同的。

3.3 農(nóng)戶信息水平相對較低

北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)的應(yīng)用并不能讓農(nóng)機(jī)管理工作完全脫離用戶或管理員，因此兩者還是要實(shí)際參與管理，這就要兩者具備一定的信息水平，如信息技術(shù)操作水平。但大部分技術(shù)用戶或管理員都是農(nóng)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(jìn)行管理，這也限制了技術(shù)作用發(fā)揮[3-4]。

4 北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用建議

4.1 建立專屬供應(yīng)鏈，盡快構(gòu)建通信端協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)

針對通信端協(xié)同性差的現(xiàn)實(shí)問題，在沒有協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)的情況下，建議地方政府在各大北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)建立專屬供應(yīng)鏈，該供應(yīng)鏈的作用是保障技術(shù)硬件設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)與通信協(xié)議相統(tǒng)一。因此，能提高通信端協(xié)同性，即專屬供應(yīng)鏈?zhǔn)沟盟性O(shè)備都來源于一個(gè)供應(yīng)商，這樣能夠避免設(shè)備無法統(tǒng)一或不兼容的問題發(fā)生。專屬供應(yīng)鏈?zhǔn)侵螛?biāo)不治本的方法，只能暫時(shí)解決問題，地方政府應(yīng)當(dāng)利用專屬供應(yīng)鏈爭取時(shí)間，盡快在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建通信端協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建完成即可從根本上解決通信協(xié)同性差的問題。

4.2 強(qiáng)調(diào)設(shè)備保護(hù)，使用保護(hù)措施

農(nóng)機(jī)運(yùn)行易損壞，用戶或管理員不能忽視，應(yīng)當(dāng)在北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用中強(qiáng)調(diào)設(shè)備的保護(hù)。在這種情況下，用戶或管理員就要使用多種有利于設(shè)備保護(hù)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(guān)設(shè)備集中安放，隨后對安放區(qū)域安設(shè)保護(hù)罩，加固后可以借助保護(hù)罩避免設(shè)備直接受到?jīng)_擊；2）設(shè)立專用線路放置槽，將所有線路安置在槽內(nèi)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(shè)備保護(hù)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(shè)備研發(fā)力度，有效提高設(shè)備自我保護(hù)功能。

4.3 設(shè)立服務(wù)站，做好技術(shù)培訓(xùn)

地方政府可以在北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)設(shè)立技術(shù)服務(wù)站，服務(wù)站內(nèi)工作人員要做好兩項(xiàng)工作：1）盡可能多地幫助農(nóng)戶解決技術(shù)應(yīng)用問題，并指出農(nóng)戶以往技術(shù)應(yīng)用中尚未發(fā)現(xiàn)的問題，這樣能夠初步保障技術(shù)效用發(fā)揮；2）有必要對農(nóng)戶進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，如當(dāng)農(nóng)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(nóng)戶，并確認(rèn)農(nóng)戶是否掌握了這些方法。

5 結(jié)語

綜上，北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)具有較高應(yīng)用價(jià)值，值得推廣。筆者提出了北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用方案，并論述了技術(shù)的實(shí)際作用，同時(shí)分析了北斗系統(tǒng)農(nóng)機(jī)信息化技術(shù)應(yīng)用中的問題，提出了解決措施，以確保技術(shù)作用充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)信息化的精準(zhǔn)服務(wù)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。