现代农业机械中物联网技术的应用探索

2021年，中央一号文件正式出台，强调要加快推进农村现代化建设，提高农机装备自主研制能力，支持高端智能农机装备研发制造，加大购置补贴力度。据资料显示，目前在我国，农作物耕种收综合机械化水平超过70%，与此同时，越来越多智能化手段被应用于农业机械作业过程中，并由此衍生出了“农业物联网”的概念。

为什么农业机械中需要用到物联网？

中国是农业大国，在可用耕地面积中还包括大量山地和丘陵地带，提高农业机械化建设水平，对于提高生产效率、降低人工劳动强度、推进规模化作业以及提升农机管理水平等发挥着重要作用，是近年来农业科学领域的研究热点。

2020年，中国北斗系统正式完成全球覆盖。随着北斗导航技术的逐渐成熟，物联网在我国农业机械智能化改革升级中得到了更广泛的推广和应用。这些技术的实施，一方面为政府部门在数据统计上带来极大了便利，为政府在对行业进行科学决策时提供协助；另一方面解决了农机、农业生产组织、农场主的监管问题，同时也能为机手个人技术提升提供证明。

在整体农业管控中，农业大数据的应用基本都基于农机。通过在农业机械上装载智能终端来采集作业过程中的实时数据，并对采集后的数据进行整理和分析，农机管理部门不仅能够多维度呈现用户最关注的数据，生成图形和表格以辅助决策，还能为今后制定相关政策提供数据支撑。

农机合作社可以实时监视选定农机的作业数据，包括农机终端在线状态、作业速度、作业照片、实时面积等。通过影像图片，及时了解农机作业现场情况。通过实时记录农机作业状态变化情况，准确掌握农机工作状态。统计部门以及相关用户都可以利用数据进行分析预测，根据项目具体需求定制大数据展示信息。各类别农机保有量、历年农机递增量、各区域农机保有量，各类作业类型作业量、历年作业量、各区域作业量等都可以轻松得到。

在农业机械的应用中，通过物联网建设管理平台，利用通讯、传感、远程操控等技术，对农业翻地、灌溉、播种的机械进行精细化控制，将设备于物联网系统内统一管理，整合设备性能，能够更好地解决其中遇到的问题。在农业生产应急，自然灾害防控等方面提供更多的数据和技术支持，从整体上对整个农机作业实现统一、有效的管理。

农业机械中的物联网技术

物联网在农业机械领域的技术应用，不仅是当前农业产业机械化、自动化发展的需求，也是对国家建立现代化农业的积极支持。那么，在目前的农机制造中，又有哪些与物联网相关的技术被应用其中呢？

1、机器视觉。农业机械中经常采用摄像机或相机作为视觉传感器来获取周围环境信息，具有速度快、信息量大、安装方便和投入成本低等优点。近些年得益于数字图像处理技术的快速发展和计算机硬件性能的提高，针对图象处理的视觉感知算法也具有了强大的信息处理能力。

2、自动驾驶。该技术是现代精准农业的一项关键技术，也是智能农业技术领域的研究和应用热点，广泛应用于自动驾驶拖拉机、耕种机、施肥机器人、喷药无人机、果蔬采摘机器人等各种用途的智能农业机械领域。自动驾驶是一项综合性的技术，在现场作业期间，精准、安全的自动驾驶还离不开系统的定位、路径规划与跟踪控制等技术的支持。

1）定位技术。农机定位技术是通过对农机位置、航向角、车轮转角和速度等位姿信息的测量，使得农机准确的知道自己所在的位置和所处的运动状态，精准定位是农机实现自动驾驶的先决条件之一，对后续的路径规划和控制都有着直接的影响。目前农业机械领域主要应用的定位技术是基于全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）的定位方法，该方法可以为农机提供三维坐标、速度和时间信息，是农业应用中最基本的定位方法。

      
此外，基于多传感器融合的定位方案也在农机自动驾驶领域受到了广泛的重视和应用，是未来重要的发展趋势之一。近几年随着 SLAM（simultaneous localization and mapping）的迅速发展（即同步定位于建图技术），该技术也逐渐在农机自动驾驶领域开始应用和发展。

2）路径规划和控制跟踪技术。路径规划是农机自动导航与自主作业的重要环节，作业路径的形状和走向是影响农机作业效率的主要因素，合理规划路径能够提高导航系统的实用性，利于提高农机作业效率和质量，降低农机消耗。

物联网技术对推动农业机械的信息化和智能化发挥着重要的作用，在农业机械领域具有广阔的应用前景，目前国内外已有不少工程应用案例，例如通过农机与监控中心的远程物联实现农机的远程监控与调度和农机作业质量监控；通过手机与农机物联，使得农户可以便利通过手机实时了解农机的行驶路线、运作状态、工作时间与进度等信息；将多台农机与网络远程控制系统物联，实现多台农机的信息交互，用于多机的协同作业控制等。

农业机械中物联网技术应用实例

种子处理是预防种子在最关键的收获期质量受损的有效方法。化学农药（杀菌剂、杀虫剂）、微量营养素（如聚合物和色素）和针对种子中感染性物质的接种菌剂可以通过以下两种方式使用：1.田间种子处理，即农民在播种前在田间进行处理；2.工业化种子处理（IST），即由专业的种子处理公司进行。随着工业技术的发展，IST以可靠，工作强度小，对环境的影响也更小等因素，成为众多种子公司、合作社和大型农业企业的首选。

近期，设备制造商Grazmec采用倍福PC控制技术重新对其种子处理机进行了开发，开辟了物联网（IoT）在农机领域的应用。重新设计的 GV500i Connect种子处理机在功能和可用选项方面都有显著的改进，提高了其在编程方面的标准。升级后的种子处理机能为用户提供便捷的设备操作和灵活的售后选项，任何操作问题都可以直接由设备进行远程分析，最大限度地减少时间和人力需求，同时，也可以集成到现有的控制程序中，实现设备的持续优化。

此外，Grazmec也对公司旗下一款播种用拖拉机进行了智能化升级， 在设计中融入嵌入式控制器和自动化软件，制造完成的播种用拖拉机所有设备参数都可以通过显示屏多点触控控制面板即时访问。升级后的农机不仅可以储存包含更多液体和粉末成分的配方，提升设备功能和可用种子方面的灵活性，还能将手册和演示视频直接存储在设备上，简化系统操作，减少维护时间。

作为Grazmec公司物联网战略的一部分，由生产控制系统生成的成本和消耗分析报告开辟了数据管理和分析的新途径。设备数据基于MQTT协议通过物联网平台发送给 Grazmec 服务器，然后将这些数据与每日更新的处理过的种子和消耗的处理剂的数量等信息一起进行分析，以便在这个过程中做出更明智的决定。Grazmec 公司表示，物联网技术的应用能够在了解机械作业信息/状态的同时，提高远程控制和维护能力，从而提升系统的便捷性和效率。

物联网技术在农业机械中的应用不仅是农业智能化的体现之一，也是我国农业发展迈向现代化先进体系的重要一环。随着未来技术的发展，目前物联网技术在农机应用领域的不足将有可能逐渐被补全，从而进一步提高农业生产效率，满足人类不断进步的发展需求。为人们提供更多个性化和人性化的服务，对我国农业发展产生积极的影响。

来源：荣格-《智能制造纵横》


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