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　　農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備發(fā)展現(xiàn)狀及建議

資料圖

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)能夠有效降低耕地土壤容重和緊實(shí)度，提高土壤蓄水保墑能力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收。近年來，國家加快推進(jìn)深松裝備應(yīng)用普及，全國深松機(jī)擁有量由2010年的14.08萬臺增長至2016年的26.77萬臺，增長率達(dá)到了90.12%，為改善耕地質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的深入實(shí)施，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效益日益受到重視。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械深松作業(yè)需要在地塊內(nèi)穩(wěn)定地滿足深松深度等作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)要求，達(dá)到規(guī)定的作業(yè)面積，減少漏耕、重耕等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

傳統(tǒng)的監(jiān)測方式以人工測量為主，通過人手持鋼板尺、面積測量儀等儀器設(shè)備監(jiān)測深松質(zhì)量，其工作量大、效率低下、覆蓋面小，難以滿足全面、全程和遠(yuǎn)程監(jiān)測機(jī)械深松作業(yè)的需要。

因此，研制并推廣高精度、信息化的農(nóng)機(jī)深松遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備，有利于全面準(zhǔn)確掌握機(jī)械深松作業(yè)質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體和農(nóng)機(jī)化主管部門決策提供科學(xué)依據(jù)，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要。

近年來，通過信息技術(shù)手段對深松作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)管取得了明顯成效，為深松作業(yè)補(bǔ)貼提供了量化依據(jù)，顯著提升了作業(yè)管理的信息化水平和效率。

2017年中國農(nóng)機(jī)化協(xié)會和中國農(nóng)機(jī)化信息網(wǎng)聯(lián)合面向社會開展的農(nóng)機(jī)深松遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備選型推薦活動，最終有19家企業(yè)生產(chǎn)的20個(gè)產(chǎn)品入選推薦名單。然而，農(nóng)機(jī)深松遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備還是新興產(chǎn)品，相關(guān)的研發(fā)、制造和推廣等領(lǐng)域仍在上升期，有必要及時(shí)總結(jié)現(xiàn)狀、分析問題和提出建議，助力行業(yè)健康發(fā)展。

1  基礎(chǔ)原理

1.1  工作流程

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備基于GPS、北斗信息化系統(tǒng)和CDMA和TDCDMA等數(shù)字蜂窩移動通信平臺，實(shí)時(shí)監(jiān)測并傳送機(jī)器定位、作業(yè)狀況等信息，通過客戶端軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并對現(xiàn)場機(jī)器實(shí)時(shí)監(jiān)督和遠(yuǎn)程控制。

1.2  主要組成

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備主要由監(jiān)測終端、服務(wù)系統(tǒng)和客戶端軟件3大部分組成。

1.2.1  監(jiān)測終端

監(jiān)測終端是農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的核心，主要由微控制器、衛(wèi)星定位模塊、無線通信傳輸模塊、機(jī)具識別裝置、圖像采集裝置和作業(yè)深度監(jiān)測裝置等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)深松作業(yè)狀態(tài)識別、面積測量、深度監(jiān)測和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳。

1.2.2  服務(wù)系統(tǒng)

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)監(jiān)管服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)對深松作業(yè)監(jiān)測終端回傳的農(nóng)機(jī)信息、衛(wèi)星定位信息作業(yè)狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)的解析、作業(yè)量計(jì)算、作業(yè)質(zhì)量分析、面積統(tǒng)計(jì)、存儲和數(shù)據(jù)分發(fā)。

1.2.3  客戶端軟件

客戶端應(yīng)用系統(tǒng)包括農(nóng)機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)定位跟蹤、深松作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測、作業(yè)面積統(tǒng)計(jì)、深松作業(yè)輪作圖示、視頻監(jiān)控、農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社管理、農(nóng)機(jī)管理、農(nóng)機(jī)作業(yè)歷史軌跡回放、權(quán)限管理、用戶、地圖操作和行政區(qū)劃管理等功能模塊。

2  技術(shù)現(xiàn)狀

2.1  技術(shù)要求

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括深度監(jiān)測指標(biāo)、定位監(jiān)測指標(biāo)和面積監(jiān)測指標(biāo)，目前，國內(nèi)僅有中國農(nóng)機(jī)化協(xié)會于2017年2月發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》（T/CAMA 01機(jī)深松作業(yè)），對監(jiān)測裝備的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范。

2.1.1  深度監(jiān)測指標(biāo)

現(xiàn)有的監(jiān)測裝備主要通過固定在下拉桿上的角度傳感器測出的角度變化，計(jì)算得出作業(yè)深度。根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，在作業(yè)狀態(tài)下，監(jiān)測裝備作業(yè)深度測量誤差≤3 cm，作業(yè)深度數(shù)據(jù)采樣時(shí)間間隔應(yīng)≤2 s或采樣距離間隔≤5 m。

2.1.2  定位監(jiān)測指標(biāo)

準(zhǔn)確定位是科學(xué)評價(jià)特定區(qū)域內(nèi)深松質(zhì)量的前提，監(jiān)測裝備應(yīng)能支持衛(wèi)星定位，能夠提供實(shí)時(shí)的時(shí)間、經(jīng)緯度、速度和航向等定位狀態(tài)信息。根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，在作業(yè)狀態(tài)下，監(jiān)測裝備水平定位精度≤3 m，測速精度≤0.2 m/s。

2.1.3  面積監(jiān)測指標(biāo)

監(jiān)測裝備應(yīng)能準(zhǔn)確計(jì)算深松作業(yè)的面積，同時(shí)識別大于等于達(dá)標(biāo)深度的作業(yè)面積和深松機(jī)組作業(yè)過程中重疊的面積。根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)面積計(jì)量精度應(yīng)≥97%，而對于重疊面積的識別指標(biāo)，現(xiàn)有團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)還未作規(guī)定。

2.2  規(guī)格參數(shù)

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的規(guī)格參數(shù)主要有量程、測試精度、作業(yè)深度測量誤差和作業(yè)面積計(jì)量精度等，這些參數(shù)決定了監(jiān)測裝備的適用范圍，是選擇監(jiān)測裝備的重要參考。為全面掌握市面上農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的規(guī)格參數(shù)，對入選的20個(gè)型號的監(jiān)測裝備量程、測試精度、作業(yè)深度測量誤差和作業(yè)面積計(jì)量精度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較分析。

在量程范圍方面，深松深度的量程可以分為0～50 cm、0～60 cm和0～100 cm的3類級別，產(chǎn)品占比分別為18.8%、21.2%和60.0%；在測試精度方面，所有調(diào)查產(chǎn)品的測試精度均為1 cm；在作業(yè)深度測量誤差方面，有87.4%的產(chǎn)品作業(yè)深度測量誤差＜3 cm，6.3%的產(chǎn)品作業(yè)深度測量誤差＜2 cm，6.3%的產(chǎn)品作業(yè)深度測量誤差＜4 cm；在作業(yè)面積計(jì)量精度方面，所有產(chǎn)品的作業(yè)面積計(jì)量精度均≥97%。

2.3  性能指標(biāo)

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的性能指標(biāo)主要包括作業(yè)深度測量誤差、作業(yè)面積計(jì)量精度和重耕識別率等，這些指標(biāo)決定了監(jiān)測裝備的測試性能，是選擇監(jiān)測裝備的最終目的。為全面掌握市面上農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備的性能指標(biāo)，對上述20個(gè)型號的監(jiān)測裝備進(jìn)行田間性能試驗(yàn)，重點(diǎn)考察作業(yè)深度測量誤差、作業(yè)面積計(jì)量精度和重耕識別率。

在作業(yè)深度測量誤差方面，有12.6%的產(chǎn)品誤差值為0～1 cm，有43.7%的產(chǎn)品誤差值為1～2 cm，有43.7%的產(chǎn)品誤差值為2～3 cm；在作業(yè)面積計(jì)量精度方面，只有6.2%的產(chǎn)品作業(yè)面積計(jì)量精度＜97%，其余93.8%的產(chǎn)品均＞97%；在重耕識別率方面，由于目前標(biāo)準(zhǔn)并未給出明確要求，產(chǎn)品之間差異較大，有12.5%的產(chǎn)品重耕識別率＜50%，31.3%的產(chǎn)品在50%～90%，其他56.2%的產(chǎn)品＞90%。

通過性能指標(biāo)測試結(jié)果，可以看出團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范產(chǎn)品技術(shù)性能方面的作用十分顯著，對入選的20種監(jiān)測裝備在作業(yè)深度測量誤差、作業(yè)面積計(jì)量精度指標(biāo)方面表現(xiàn)較為穩(wěn)定，但在重耕識別率上參差不齊。

3  問題與建議

3.1  主要問題

目前農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備發(fā)展還存在一定的不足，主要體現(xiàn)在適應(yīng)能力和技術(shù)指標(biāo)方面。

3.1.1  適應(yīng)能力

目前的測試裝備還受到作業(yè)區(qū)域和地理位置的影響，在地塊坡度較大時(shí)，有時(shí)顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況有一定偏差；在地理位置較偏僻的地塊，有時(shí)無線信號較弱，造成數(shù)據(jù)無法傳輸；此外，在嚴(yán)酷的作業(yè)條件下，監(jiān)測裝備的傳感器、數(shù)據(jù)線等設(shè)備如果簡陋并裸露地安裝在作業(yè)機(jī)具上，缺乏安全防護(hù)措施，不僅極易丟失，而且傳感器、數(shù)據(jù)線等部件容易損壞。

3.1.2  技術(shù)指標(biāo)

目前產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)已經(jīng)比較穩(wěn)定，盡管大部分產(chǎn)品的性能指標(biāo)能夠達(dá)到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定的性能指標(biāo)，如重耕識別率等，產(chǎn)品之間的差異還較大，有待相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)范統(tǒng)一。

3.2  發(fā)展建議

農(nóng)機(jī)深松作業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備能夠?qū)崿F(xiàn)對深松作業(yè)遠(yuǎn)程信息化監(jiān)測，提高深松作業(yè)質(zhì)量，更好地實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。目前監(jiān)測裝備行業(yè)雖然日益規(guī)范，但產(chǎn)品還是新興產(chǎn)品，需要從以下3方面進(jìn)一步發(fā)展。

（1）持續(xù)改進(jìn)現(xiàn)有裝備，提高產(chǎn)品的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，如改進(jìn)連接結(jié)構(gòu)、防止在振動過大時(shí)傳感器脫落，更好地在不利工況下進(jìn)行監(jiān)測，再如提高對重耕識別率的測量準(zhǔn)確度，使監(jiān)測結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確。

（2）做好裝備的創(chuàng)新性前瞻性研究，可以將現(xiàn)有的深松遠(yuǎn)程監(jiān)測模塊擴(kuò)展到播種、田間管理和收獲等農(nóng)機(jī)化作業(yè)環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品的適用范圍，避免一個(gè)環(huán)節(jié)一套產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)一舉多得。

（3）強(qiáng)化產(chǎn)品的售后服務(wù)質(zhì)量，由于監(jiān)測過程需要在嚴(yán)酷的田間環(huán)境下進(jìn)行，如果裝備發(fā)生問題，不僅會耽誤農(nóng)時(shí)，更影響農(nóng)戶獲得相應(yīng)的作業(yè)補(bǔ)貼，因此需要生產(chǎn)企業(yè)強(qiáng)化后續(xù)的服務(wù)保障環(huán)節(jié)，保證農(nóng)民放心購買、安心使用，讓國家的強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)富農(nóng)政策精準(zhǔn)落實(shí)到位。

4  結(jié)束語

農(nóng)機(jī)深松遠(yuǎn)程監(jiān)測裝備在提高農(nóng)機(jī)深松作業(yè)質(zhì)量方面發(fā)揮了積極作用，相關(guān)行業(yè)仍處于發(fā)展的黃金機(jī)遇期，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)政策引領(lǐng)，創(chuàng)新產(chǎn)品的技術(shù)功能，拓展產(chǎn)品的適用范圍，解決目前產(chǎn)品在技術(shù)指標(biāo)、可靠性等方面的不足，提高售后服務(wù)水平，為更好地促進(jìn)相關(guān)行業(yè)和產(chǎn)品發(fā)展，發(fā)揮新產(chǎn)品和新技術(shù)的積極作用創(chuàng)造條件。

來源：2018年9期《農(nóng)業(yè)工程》（中國科技核心期刊）

作者：陳興和  孫超  劉輝  

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