摘要:近年來,隨著我國科技水平的不斷提高以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展,農(nóng)業(yè)機(jī)械化、規(guī)?;?、智慧化、科技化水平得到了顯著的提高。同時,在人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用背景下,導(dǎo)航技術(shù)逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),尤其是農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中。基于此,文章對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和闡述,以進(jìn)一步提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果,進(jìn)一步提高我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。
關(guān)鍵詞:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航;農(nóng)業(yè)機(jī)械;應(yīng)用分析;未來發(fā)展
中圖法分類號:S23文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Application of Beidou satellite navigation technology in agricultural production
ZHANG Yingjie
(China Communication System Co.,Ltd.,Hebei Branch,Shijiazhuang,050081,China)
Abstract: In recent years, with the continuous improvement of my country's scientific and technological level and the rapid development of agricultural modernization,the level of agricultural mechanization, scale, intelligence and technology has been significantly improved. At the same time, in the context of the application of artificial intelligence, 5G, Internet of things and other technologies, navigation technology has gradually been applied in agricultural production, especially in agricultural machinery applications. Based on this, the article analyzes and expounds the application of Beidou satellite navigation technology in agricultural production, in order to further improve the application effect of Beidou satellite navigation technology in agricultural production,and promote the further improvement of my country's agricultural modernization level.
Key words:Beidou satellite navigation, agricultural machinery,applicationanalysis,future development
我國農(nóng)業(yè)正迅速朝向智能化、科技化、規(guī)?;?、自動化、機(jī)械化的方向發(fā)展。同時,衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)隨著科技的發(fā)展,已經(jīng)逐漸成為人們生產(chǎn)生活中重要的基礎(chǔ)性設(shè)施。當(dāng)前,我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)成功,能夠為用戶提供高精度位置的服務(wù),且高精度位置服務(wù)也逐漸應(yīng)用于交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、生態(tài)保護(hù)等諸多領(lǐng)域。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下,農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化、精細(xì)化作業(yè)對于位置精度的要求不斷提高,高精度定位已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化、精細(xì)化作業(yè)應(yīng)用中的必要條件。另外,針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用能夠為農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)提供監(jiān)管、農(nóng)機(jī)操控、農(nóng)場精細(xì)管理等多方面服務(wù)。
1概述
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由我國獨立自主建造并運(yùn)營,其建設(shè)與應(yīng)用的目標(biāo)在于滿足國家安全以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,旨在為全球用戶提供全天候、全天時的高精度定位、導(dǎo)航與授時服務(wù),是我國重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施。20世紀(jì)末,我國開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),并逐漸形成了“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。具體而言,到2000年底,我國北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成,能夠為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域提供相應(yīng)的服務(wù);到2012年底,北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成,為亞洲太平洋地區(qū)相關(guān)領(lǐng)域提供相應(yīng)服務(wù);在2020年前,建立北斗衛(wèi)星全球體系,從而能夠為全球提供服務(wù)。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐漸成熟與完善,現(xiàn)已成功建立北斗衛(wèi)星全球體系,遠(yuǎn)景目標(biāo)在2035年前建設(shè)并不斷完善更加普及、更加智能的綜合時空體系。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括空間段、地面段與用戶段三個組成部分,空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星等組成;地面段由主控站、時間同步/注入站和監(jiān)測站等若干地面站組成;用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線、終端等產(chǎn)品。
在我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)與服務(wù)能力不斷發(fā)展與提高的背景下,北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品逐漸深入應(yīng)用到社會生產(chǎn)生活的各個方面,為社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入新的活力。近年來,我國對于北斗導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用給予了大力支持,具備北斗導(dǎo)航終端的農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠獲得不同程度的財政補(bǔ)貼支持,越來越多的農(nóng)機(jī)企業(yè)開始生產(chǎn)制造具備北斗導(dǎo)航終端的相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品,為我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量水平的提高創(chuàng)造了有利條件。
2北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢與方式
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠在多個行業(yè)領(lǐng)域中充分應(yīng)用,極大地推動相關(guān)應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展與進(jìn)步。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢優(yōu)點,將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中,也能夠從多個方面推動我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平提高,促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)向智能化、科技化、機(jī)械化的方向發(fā)展。下文對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和闡述。
2.1應(yīng)用優(yōu)勢
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用,能夠充分體現(xiàn)其諸多方面的功能,發(fā)揮優(yōu)勢作用。具體而言,北斗導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用首先能夠節(jié)省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動成本。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的無人駕駛,有效地代替人工操作,減少人力勞動強(qiáng)度,降低人力成本。在應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)時,能夠減少農(nóng)業(yè)機(jī)械受到自然環(huán)境因素的影響,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)效率,并能夠?qū)r(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行適時地調(diào)整,保證農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量與作業(yè)精度。2.2應(yīng)用方式
2.2.1土壤環(huán)境勘察
在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中,農(nóng)作物在進(jìn)行種植前需要對農(nóng)田種植環(huán)境進(jìn)行充分而全面的檢測,對土壤環(huán)境進(jìn)行技術(shù)勘察,并根據(jù)勘察所獲得的相關(guān)參數(shù)信息,科學(xué)合理選擇農(nóng)作物的種植方案與種植計劃。傳統(tǒng)的人工土壤環(huán)境勘察作業(yè)效率較低,勘察結(jié)果準(zhǔn)確性較差,導(dǎo)致農(nóng)作物的種植方案科學(xué)性降低,不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高。而將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于土壤環(huán)境勘察中,能夠準(zhǔn)確地獲取土壤采樣位置信息,將化驗后的土壤相關(guān)信息與采樣位置信息進(jìn)行結(jié)合,從而獲得準(zhǔn)確的土壤肥力分布圖,實現(xiàn)對土壤環(huán)境的檢測與分析,并能夠全面地收集土壤中營養(yǎng)物質(zhì)、水分以及化學(xué)結(jié)構(gòu)信息,為農(nóng)作物選擇與種植提供數(shù)據(jù)保障與信息支持。
2.2.2作物成長監(jiān)控
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,農(nóng)作物的生長周期較長,其生長情況受到多方面因素,如天氣條件、土壤、水源、施肥量等影響,在農(nóng)作物生長過程中,對農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)控,強(qiáng)化農(nóng)作物生長種植過程中的管理工作,有著重要的價值和意義。目前,在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作模式下,農(nóng)作物生長人工監(jiān)測監(jiān)控的方式存在諸多的不足與問題,如管理工作不到位、監(jiān)視工作效率低等。而將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)作物生長監(jiān)控中,能夠利用北斗衛(wèi)星定位技術(shù),發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物目標(biāo),并利用傳感器等裝置將農(nóng)作物生長狀態(tài)、病蟲害信息等進(jìn)行傳輸、傳遞,從而有效地實現(xiàn)對農(nóng)作物生長的監(jiān)控,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理工作決策提供參考與幫助。
2.2.3無人駕駛農(nóng)機(jī)
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)還能夠應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的遠(yuǎn)程控制中,通過遠(yuǎn)程操控農(nóng)業(yè)機(jī)械,做到農(nóng)機(jī)現(xiàn)場無人駕駛。農(nóng)業(yè)機(jī)械的無人駕駛的工作原理不同于人工智能控制,而是利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù)以及在農(nóng)業(yè)機(jī)械上所安裝的攝像機(jī),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行信息參數(shù)的實時采集與上傳,使控制中心的技術(shù)人員或是個體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者能夠?qū)崟r掌握農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行對應(yīng)操作。通過安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的北斗導(dǎo)航終端,能夠?qū)⑥r(nóng)田數(shù)據(jù)信息與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)劃分為不同區(qū)域,從而根據(jù)不同區(qū)域特點進(jìn)行精確耕種,實現(xiàn)無人操作的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作業(yè)。無人駕駛農(nóng)機(jī)的應(yīng)用極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作效率,并減少了農(nóng)業(yè)勞動者的工作量,在保證高質(zhì)量農(nóng)業(yè)耕作作業(yè)的同時能夠減少能源消耗與肥料的使用量。
2.2.4農(nóng)業(yè)航空
北斗導(dǎo)航技術(shù)同樣可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)航空中,主要應(yīng)用的方式為無人機(jī)自動噴施作業(yè)。利用北斗導(dǎo)航技術(shù),能夠根據(jù)不同農(nóng)田區(qū)域存在的差異與區(qū)別,適當(dāng)?shù)厥┯没驶蚴寝r(nóng)藥。當(dāng)農(nóng)用噴施飛機(jī)到達(dá)指定農(nóng)田作業(yè)區(qū)域時,利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)會對該農(nóng)田作業(yè)區(qū)域基本信息進(jìn)行分析,并將相關(guān)信息傳遞至控制中心,并對區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位與自動導(dǎo)航,能夠?qū)r(nóng)田作業(yè)區(qū)域發(fā)出命令指令,使無人機(jī)對指定區(qū)域進(jìn)行藥物的噴灑。北斗導(dǎo)航技術(shù)與農(nóng)業(yè)航空的深度融合,在很大程度上促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。從實際應(yīng)用效果角度進(jìn)行分析,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)航空中的應(yīng)用,不僅節(jié)省了農(nóng)業(yè)勞動力,減少了農(nóng)業(yè)勞動時間,也減少了農(nóng)藥與化肥的浪費(fèi),降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。
2.2.5收割機(jī)與播種機(jī)
當(dāng)前,我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)仍有發(fā)展應(yīng)用的空間,將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于收割機(jī)與播種機(jī)中,其原理是利用相關(guān)傳感器,利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)將農(nóng)田區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化處理并進(jìn)行分區(qū),通過數(shù)據(jù)中心計算,獲得整體農(nóng)田農(nóng)作物產(chǎn)量以及其他相關(guān)數(shù)據(jù),獲得產(chǎn)量分布圖。在產(chǎn)量分布圖數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上,對收割機(jī)或播種機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而獲得最佳的播種或收割方案,提高農(nóng)作物播種或收割質(zhì)量與效率的提升。在具體應(yīng)用中,需要依照按需分配的方式合理配置機(jī)械設(shè)備,保證耕地科學(xué)性。
2.2.6農(nóng)機(jī)管理
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中,農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控工作的效率較為低下,應(yīng)用現(xiàn)代化科技能力不足,農(nóng)田作業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平受到很大限制。將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械管理中,能夠提升農(nóng)田作業(yè)監(jiān)控能力,在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用過程中,其有著多種應(yīng)用方法,如將農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航感知單元安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械耕深傳感器中,可以實現(xiàn)對農(nóng)田現(xiàn)場作業(yè)的質(zhì)量監(jiān)控,并能夠通過后臺算法實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)面積的統(tǒng)計與計算。同時,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用,能夠全面地掌握每一臺機(jī)器的具體位置以及每一臺農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)前工作狀態(tài),通過計算機(jī)整理、分析整體農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用情況,保證農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)的可靠性,相關(guān)技術(shù)人員也能夠第一時間獲知農(nóng)業(yè)機(jī)械出現(xiàn)的故障問題,以便迅速進(jìn)行處理和解決。
3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用存在的問題
3.1地區(qū)差異大
我國幅員遼闊,耕地面積較大,不同地區(qū)之間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的地形地貌存在著較大的差異,除了華北平原以及東北平原地區(qū)農(nóng)耕地區(qū)大面積相連外,我國其余地區(qū)則存在著地形連接不平、地塊面積小等問題,并不適合大規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)。同時,受到土壤、氣候、海拔等因素的影響和干擾,導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化程度難以提高,不利于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)推廣應(yīng)用。
3.2技術(shù)難度大且人才匱乏
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)屬于高精尖技術(shù),其涉及諸多領(lǐng)域,因此若要單獨研發(fā)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的導(dǎo)航技術(shù),則會面臨較多的問題。由于當(dāng)前我國相關(guān)人才較為匱乏,會進(jìn)一步限制和影響農(nóng)業(yè)機(jī)械北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
3.3應(yīng)用費(fèi)用較高
當(dāng)前,我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航全球布網(wǎng)已經(jīng)完成,但實際應(yīng)用范圍仍然相對較小,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用仍處于起步階段,且北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在實際應(yīng)用中的安全成本與使用成本較高,許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者或是農(nóng)村家庭難以負(fù)擔(dān)高昂的應(yīng)用費(fèi)用,這也在一定程度上限制了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
3.4應(yīng)用難度較大
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用涉及諸多新興科技,如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G技術(shù)等,這些技術(shù)的良好應(yīng)用一般情況下需要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)與培養(yǎng)。農(nóng)民若要學(xué)習(xí)和應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù),具有一定的難度,難以處理和解決北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。而當(dāng)前專業(yè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)服務(wù)工作人員數(shù)量較少,其專業(yè)服務(wù)水平參差不齊。除此之外,當(dāng)前我國市場中能夠應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上的衛(wèi)星定位產(chǎn)品存在諸多的不足和問題,如功能單一、質(zhì)量不高、性能較低等,也會影響北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的實際應(yīng)用。
4未來發(fā)展趨勢
從當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展角度以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展來看,其未來發(fā)展趨勢主要有兩個方面:第一,向高適應(yīng)能力方向發(fā)展。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械在實際應(yīng)用中的工作環(huán)境較為惡劣,因此北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用需要具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,從而能夠滿足不同條件與情況下的農(nóng)業(yè)機(jī)械操作。只有保證北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中具有一定的適應(yīng)性,才能夠盡可能減少農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用中受到各方面因素的影響,保證農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作和運(yùn)行效率。第二,向?qū)嵱梅较虬l(fā)展。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用,必須向更加實用的方向發(fā)展,在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位與導(dǎo)航控制下,農(nóng)業(yè)機(jī)械正朝著自動化、無人化、智能化運(yùn)行方向發(fā)展。例如,在我國平原地區(qū)大面積的農(nóng)田中,應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)對農(nóng)田狀態(tài)進(jìn)行繪圖,并利用相關(guān)處理技術(shù)配合標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè),能夠獲得農(nóng)田區(qū)域的整體信息情況,獲取農(nóng)田土壤的相關(guān)參數(shù)指標(biāo),如土壤濕度、溫度、化學(xué)成分等。同時,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象上也能夠很好地進(jìn)行應(yīng)用,如利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行天氣預(yù)報等,從而更好地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。
5結(jié)語
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢,能夠從多個方面推動我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化、科技化發(fā)展,對提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、作業(yè)質(zhì)量有著重要的影響。本文對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和闡述,從多方面進(jìn)行研究和總結(jié),希望能夠進(jìn)一步推動我國農(nóng)業(yè)與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的融合發(fā)展。
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作者簡介:
張英杰(1983—),本科,工程師,研究方向:衛(wèi)星導(dǎo)航。