摘 要： 科学技术的不断革新, 使得现代农业生产活动逐渐朝着规模化、自动化、信息化、集成化的方向发展。在农业生产中, 农业机械被广泛应用, 不断取代了人为操作, 其能自动完成除草、施肥、耕耘、种植与收获等工作。而这些功能都要依赖机械的自动导航技术, 也就是在农机上装载传感器以感知生产环境, 并通过感知信息进行位置的变化, 从而完成生产工作。
关键词： 农业机械; 导航技术; 应用; 发展;
农业机械导航技术是促进科技农业发展的核心, 广泛应用于农业生产活动中。此技术能准确对农机所处位置进行定位, 并依据计算机模型和早期导航路径对作物生长进行动态跟踪分析。
通过农业机械导航技术, 可以让农业部门更快获取当地的季度收成状况, 也能让农民及时了解作物的生长信息, 并根据自己所了解的信息处理方案制定合适的耕作途径与模式。
1 现代农业机械导航技术的核心
现代农业机械导航技术的关键部分包括导航感知系统、控制决策系统和车轮转向控制系统, 这3个系统是决定导航技术应用成本的重要指标。导航感知系统能对机械的传感器进行精准定位。当前我国多应用机器视觉、GPS导航、组合单元等导航模式, 其精确度和自动化程度较高, 减少了人为控制, 避免了诸多误差。控制决策系统是基于计算机数值处理技术来控制机械车轮的转向, 在机械的运行中能不断调整车轮和角度, 依据所规划的路径干预行驶条件, 常用的控制方法有神经网络控制法、最优控制法、PID控制法等。车轮转向控制系统的控制方法有电驱动控制、液压控制阀组等[1]。
本文主要分析导航感知系统中的机器视觉、定位系统和惯性导航单元技术。机器视觉是通过摄像机和计算机模拟出人的第一视角, 在农机中的应用主要检测障碍物、识别线路。农业机械以此来判断目标物的相对位置与航向, 并根据所定线路进行调整。此技术可用于全方位检测, 便于操作且成本不高, 但由于生产环境的复杂性, 在实际操作中难以准确控制好误差, 加之对机械运行的速度要求较慢, 无法保证其平稳度和实时性。定位系统也被称为GPS导航系统, 是一种能全天候持续监控目标位置的系统, 主要依据卫星定位来发现目标物。在生产活动中多应用实时差分技术来修正信号, 以提高定位精确度。惯性导航单元 (INS) 通过惯性原件来计算出机械运行的加速度, 从而推算出航位, 以传感器来传递信息, 再利用数学运算得到机械的准确位置和速度, 从而实现导航定位的目的。相较于其他导航技术, 惯性导航单元的优势更为明显, 如稳定性强、受外界因素干扰程度较小、精确度高等, 一般将惯性导航单元与其他导航设备共同使用。
2 农业机械技术的应用
2.1 检测土壤
农业生产的最初时期, 均由农民通过种植经验来判断土壤的营养物质和墒是否满足作物生长需求, 再后来引入了农业机械, 经过对土壤的原样采集, 再由技术人员进行对比分析。而当前所使用的农业技术突破了传统技术的局限性, 不同机械都能搭载GPS导航系统和GIS系统, 通过系统实时记录机械运行位置与方向, 对大面积土壤进行快速检测。GIS系统将这些检测数据及时记录下来, 并反馈到计算机控制系统中, 在较短时间内便能判定出土壤的实际情况。
2.2 监控作物产量
GPS导航技术与收割机的联合使用, 共同作用于作物产量与质量的监控和管理, 再通过计算机记录检测数据, 最终绘制出统计图表。不同农作物要设定不同的监视器, 如要检测豌豆产量, 就要在收割机的传送带上安置质量传感器、含水量检测器等, 以便实时测量出豌豆的含水量, 判断其是否满足收割需求。
2.3 控制施肥
当分析出某块田地的养分含量之后, 可以利用GPS导航技术对种植的最佳位置进行检测和判断, 并利用计算机模拟计算出施肥标准。施肥量要根据作物的品种作出选择。调查显示, 利用导航技术进行土壤施肥, 能有效控制好施肥量, 不仅能保障作物的正常发育需求, 还能节约肥料, 控制作物生产成本, 提高市场竞争力。
3 机械导航技术的发展趋势
我国地域辽阔, 未来导航技术还要不断提高其精确度, 同时与传感器技术、计算机技术、液压技术等结合起来, 提高农业机械的自动化程度, 实现播种、施肥、撒药、收割的一体化操作。并且在每一环节中都能通过系统自动检测出作物生长指标, 为后期品种的选择与培养提供参照。如在收割机上安装传感器来感应作物的湿度、有机物质量等。
另外, 要发展特色农业机械, 完善配套设施。我国农作物种类较多, 且有着规模化的发展趋势, 如果林、大棚蔬菜等。单纯依赖进口是远远无法满足我国的农业生产需求的, 且不同地区的土壤条件不同, 所引进的机械设备也存在较大差异, 特别是大型复式机械, 要提高作业效率、提升产品数量与质量, 就要研发出新型、高效的机械设备和配套的技术措施, 将其与导航系统连接起来, 从而有效提高农作物生产效率[2]。
4 结语
农业是我国的第一产业, 农机导航技术的应用也是推动现代农业生产模式转型的第一步。因此, 相关人员要增强机械自动化水平, 提高作物产品的市场输入率, 将自动导航技术作为科研第一步, 突破传统技术的局限性, 使操作人员从重复低效的工作模式中解脱出来, 为农业发展提供广阔的发展平台。
参考文献：
[1]于小莎, 董晨.浅析农业机械导航技术的应用及发展[J].南方农机, 2018 (17) .
[2]于琦.农业机械中导航技术的发展及价值讨论[J].南方农机, 2018 (04) .
