基于北斗系統(tǒng)的農(nóng)機信息化技術(shù)應用研究＊

張倫寧 ，周 驊 ， 智曉慧 ， 何 偉 ， 余國新

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟與貿(mào)易學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海 200000； 3.復旦大學工程與應用技術(shù)學院，上海 200433；4.上海華測導航技術(shù)股份有限公司，上海 201702）

農(nóng)機信息化技術(shù)在初期投入后展現(xiàn)出了良好應用價值。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在《全國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》中提出了農(nóng)機信息化融合發(fā)展計劃，使得農(nóng)機信息化技術(shù)開始與北斗系統(tǒng)結(jié)合。結(jié)合后，農(nóng)機信息化技術(shù)逐漸趨于完善，功能和性能都有了顯著提升，提高了農(nóng)機運作的效率、質(zhì)量與穩(wěn)定性，同時增設(shè)許多新的信息化功能，讓農(nóng)機管理更加便捷。但北斗系統(tǒng)的農(nóng)機信息化技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應用并未普及，原因是系統(tǒng)與技術(shù)結(jié)合時間比較短，且有關(guān)人員對結(jié)合后的技術(shù)應用方式還不夠了解。因此，有必要展開相關(guān)研究[1-4]，以推廣北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)，助推農(nóng)業(yè)發(fā)展。

1 北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用方案

1.1 農(nóng)機信息采集端

北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)的農(nóng)機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)端主要負責定位受管理農(nóng)機，可以獲取農(nóng)機具體位置、工作圖像等信息，便于監(jiān)測農(nóng)機運作情況；2）信息采集設(shè)備端主要安裝在受管理農(nóng)機的線路、表面等位置，借助傳感器可以獲取農(nóng)機在運行過程中的參數(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、振動率信息采集的功能（或者要有對應類型的傳感器）。農(nóng)機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)機信息化技術(shù)的信息通信系統(tǒng)處于農(nóng)機信息采集端與信息管理平臺終端之間，負責將前者信息傳遞給后者，因此非常重要。受限于實際環(huán)境限制與信息采集端的兩個采集點，信息通信系統(tǒng)必須采用無線通信技術(shù)實現(xiàn)，同時要建立一個信息中轉(zhuǎn)站，這樣才能將北斗定位技術(shù)端與信息采集設(shè)備端兩個采集點所得信號集成，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)實現(xiàn)，并建立一個信號中轉(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，因為傳感器所傳遞來的信息是電信號格式，無法被終端計算機類設(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)機信息化技術(shù)中的管理應用端，可在計算機、移動手機等相同類型的設(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項功能是必須具備的：1）多媒體信息展示功能，該功能主要負責用視頻、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)機運作、用圖片展示農(nóng)機局部圖像、用文字展示農(nóng)機參數(shù)信息等，這樣管理員才能確切了解農(nóng)機運作情況；2）遠程控制功能，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)機發(fā)送控制指令，指令應當在終端界面上設(shè)定好，且必須包含所有農(nóng)機控制要求，管理員直接選擇即可，而當管理員選擇了要發(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)機控制端，控制端會執(zhí)行指令，改變農(nóng)機的運作狀態(tài)，這個通信距離要盡可能的遠；3）數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計功能，該功能由大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)，可以對所有農(nóng)機的識別編號、采集信息等進行分類處理，并統(tǒng)計農(nóng)機在整個使用過程中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，管理員可通過各項數(shù)據(jù)判斷農(nóng)機實際狀態(tài)，如某農(nóng)機在近一年運作中出現(xiàn)了54次故障，說明該農(nóng)機處于故障老化狀態(tài)，管理員可以考慮更換農(nóng)機，做好農(nóng)機管理工作[1]。

2 北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)實際作用

北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)在實際應用中主要起到的作用如下：1）提高農(nóng)機管理信息化程度，即在農(nóng)機信息化技術(shù)應用初期，雖然管理員可以通過信息技術(shù)來進行管理，但管理功能比較少，還要管理員在現(xiàn)場進行管理；而在與北斗系統(tǒng)結(jié)合后，農(nóng)機信息技術(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隨時隨地進行遠程管理。可見，農(nóng)機管理信息化程度在北斗系統(tǒng)結(jié)合后得到提升，農(nóng)機管理工作的便捷性也有顯著增長。2）提高農(nóng)機運作可控性，即以往農(nóng)機運作的可控性相對較低，管理員無法準確了解農(nóng)機狀態(tài)，因此需要統(tǒng)一對農(nóng)機進行管理；而在北斗系統(tǒng)結(jié)合后，管理員就能準確了解農(nóng)機狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)可進行針對性管理，即狀態(tài)優(yōu)秀的農(nóng)機可以加大功率，承擔更多的工作要求，而狀態(tài)較差的農(nóng)機則可以適當降低功率，承擔較小的工作要求?？梢?，在與北斗系統(tǒng)結(jié)合下，農(nóng)機管理的可控性與準確性都有明顯提升，有利于農(nóng)機持續(xù)性運作。

3 北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用中的問題

3.1 通信端協(xié)同性差

根據(jù)一般的信息通信理論可知，要實現(xiàn)信息通信就必須保障通信硬件設(shè)備接口標準與信息通信協(xié)議統(tǒng)一、兼容，這樣信息收發(fā)兩端才能協(xié)同運作，這一點在北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用中也不例外。但根據(jù)技術(shù)應用現(xiàn)狀了解到，因為目前還沒有技術(shù)硬件接口與信息通信協(xié)議的相關(guān)標準，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，使得接口標準混亂，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)機運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)機運作所處環(huán)境比較惡劣，很多環(huán)境因素都會與農(nóng)機接觸，這時安裝在農(nóng)機上的一些設(shè)備就會被這些因素影響，容易導致設(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)機環(huán)境因素影響容易損壞，導致技術(shù)應用故障頻發(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)機信息化技術(shù)的應用并不能讓農(nóng)機管理工作完全脫離用戶或管理員，因此兩者還是要實際參與管理，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)機信息化技術(shù)應用建議

4.1 建立專屬供應鏈，盡快構(gòu)建通信端協(xié)同標準

針對通信端協(xié)同性差的現(xiàn)實問題，在沒有協(xié)同標準的情況下，建議地方政府在各大北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用點建立專屬供應鏈，該供應鏈的作用是保障技術(shù)硬件設(shè)備接口標準與通信協(xié)議相統(tǒng)一。因此，能提高通信端協(xié)同性，即專屬供應鏈使得所有設(shè)備都來源于一個供應商，這樣能夠避免設(shè)備無法統(tǒng)一或不兼容的問題發(fā)生。專屬供應鏈是治標不治本的方法，只能暫時解決問題，地方政府應當利用專屬供應鏈爭取時間，盡快在短時間內(nèi)構(gòu)建通信端協(xié)同標準，標準構(gòu)建完成即可從根本上解決通信協(xié)同性差的問題。

4.2 強調(diào)設(shè)備保護，使用保護措施

農(nóng)機運行易損壞，用戶或管理員不能忽視，應當在北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用中強調(diào)設(shè)備的保護。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)保護罩，加固后可以借助保護罩避免設(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)備自我保護功能。

4.3 設(shè)立服務站，做好技術(shù)培訓

地方政府可以在北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用點設(shè)立技術(shù)服務站，服務站內(nèi)工作人員要做好兩項工作：1）盡可能多地幫助農(nóng)戶解決技術(shù)應用問題，并指出農(nóng)戶以往技術(shù)應用中尚未發(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)戶進行技術(shù)培訓，如當農(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)機信息化技術(shù)具有較高應用價值，值得推廣。筆者提出了北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用方案，并論述了技術(shù)的實際作用，同時分析了北斗系統(tǒng)農(nóng)機信息化技術(shù)應用中的問題，提出了解決措施，以確保技術(shù)作用充分發(fā)揮，實現(xiàn)農(nóng)機作業(yè)信息化的精準服務，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。