世界農業機械電子信息化工程應用與實踐

近年來，世界農業機械裝備技術進入發展新階段，各種集約化、大型化農業機械應用范圍逐漸擴大，提高了農業生產效率、管理效能。中國為農業大國，需要時刻跟進世界農業機械發展進程，以電子信息化技術為落腳點，不斷引進和開發新技術，為農業產業現代化轉型提供支持和保障。

1世界農業機械電子信息化關鍵技術類型

1.1 ECU技術

ECU技術全稱為電子控制單元，通常與GPS技術、CAN總線技術聯合使用，能夠在車載系統和基準站的支持下，提供各種自動控制服務，保證農業機械的高效運行。當前，該技術已經得到廣泛應用，例如德國FENDT拖拉機、CLAAS谷物聯合收割機均是典型的應用案例，其可實現的功能主要包含以下幾類：（1）導航控制及輔助定位。農機前端裝設有慣性單元，例如陀螺儀、加速度計等，能夠對農業機械的角速度、加速度、姿態信息等進行檢測反饋，進而控制農機，調整農機轉向輪轉角狀態或顯示定位信息和預期路徑規劃等，應用優勢十分明顯。（2）信息反饋及參數設置。可以在TCP/IP協議的支持下，對各類信息進行檢測反饋，輸出錯誤檢測信息，支持參數調整設置等，增強了農業機械控制的靈活性。（3）狀態記錄。ECU單元運行過程中會產生大量的控制參數，農業機械設計時完全可以配備外置存儲器，將各項信息技術交互內容記錄下來，為農業機械電子信息系統的報錯、維修提供原始依據。

1.2 CAN總線技術

ECU技術實現了機械控制自動化，提高了農業機械運行效率。但是單元通訊問題又成為了新的技術性難題，不同機械、不同單元模塊之間亟需配備通用化、標準化的通訊接口，以確保系統的高效無故障運行。CAN協議正是在這種情況下大規模應用的，最初出現在德國BOSCH公司制造的汽車控制系統中，通訊控制效果極為優越，1986年后德國嘗試將其引入到農機制造領域，首次出臺了針對CAN2.0版本的農業機械總線標準（DIN9684），后來隨著農業機械電子信息化工程的發展，歐洲各國均引入了該標準文件[1]。至20世紀90年代，國際標準化組織（ISO）積極推動了CAN總線技術與農業機械的融合發展，在原先的DIN9684基礎上進行修訂改正，生成了更加完整、系統的CAN總線設計標準，即便農戶選購不同廠商機器，也同樣可以實現不同單元模塊的配套連接。

1.3機群調度技術

機群調度技術同樣是世界農業機械電子信息化工程發展進程中極為關鍵的技術手段，它主要以網絡通訊、大數據技術為依托，在歐洲多個國家均有應用。移動作業機械、無線廣域通信是構成機群調度架構的重要因素，在機械運行過程中產生的所有數據內容均會實時傳送至系統后臺，通過農場辦公室計算機實現可視化呈現，方便農場管理人員分析機群工作狀態、工作性能。不同設備及機械信息同樣會集成和整合在系統之中，方便農場管理者自由調度調整，提高農機配置效率，避免浪費和閑置。此外，隨著現階段專家系統技術快速發展，機群調度技術同樣得到極大改善，可以輔助制定詳細的農事操作方案，輔助繪制導航作業計劃等，當農業機械出現故障后，也可以通過辦公室計算機進行故障分析診斷。近年來，中國電子信息產業飛速發展，類似CABI、AGRIS等涉農數據庫不斷充實完善，使得農業機械跨系統資源整合成為可能，在實踐中要加強引進和利用。

1.4其他技術

除了前述的ECU技術、CAN總線技術、機群調度技術外，世界農業機械電子信息化工程技術種類還有許多，例如GPS全球定位系統、GNSS衛星高精度定位技術等。前者多見于播種機、施肥機、聯合收割機等設計制造中，可以實時傳回田間信息，生成可視化地形地貌圖，進而為播種收割路線規劃提供支持，提升農業生產與管理效能。后者多用于農業機械的自動駕駛功能中，可以極大解放人力，推進全自動農業生產。此外，現代存儲技術、影像采集技術等同樣是世界農業機械電子信息化工程中必不可少的技術手段，可以用于拖拉機機載電腦設計、農場機務管理系統建設等場景中，實現對田間物理參數、圖像影像的采集、識別和存儲，采集到的影像通過液晶顯示屏呈現出來，方便人為分析處理，提高參數調整時效性，對于關鍵數據還可以實時記錄留存，磁存儲、光存儲、半導體存儲、網絡存儲等均是可選方案，可靠性明顯提升[2]。

2世界農業機械電子信息化工程應用思路

2.1應用于信息監測

電子信息技術功能強大、高效便捷，在世界農業機械發展進程中有著非常廣闊的應用前景，信息監測是其中較為基礎的功能類型，主要通過傳感器設備裝配實現。常見的傳感器有溫度、濕度、光敏傳感器等，可以在農機行駛過程中，對種植地域土壤、環境溫度進行實時監測，對光照強度等信息進行分析，傳感器接收到相關參數內容后，通過CAN總線反饋給農場辦公室計算機，輔助完成農業管理規劃，輔助開展農業機械參數調節分析，進而提升播種管理、水肥管理等的合理性。裝設于農機內部，還能夠實時監控農機發動機系統、傳動系統、收割及播種系統等的運行狀態，及時發現和記錄異常，所有信息匯總整合生成農業機械數據庫，不僅可以為農業機械故障的排查和檢修提供原始依據，保證農業機械優勢性能發揮。

2.2應用于智能控制

電子信息技術是農業機械智能控制的重要前提，憑借電子信息技術，各類參數指標可以更快反饋到人機交互平臺中，各類指令也能夠更及時、準確地下發到農業機械中。現階段，農業機械可實現的智能控制功能較多，例如精準噴藥、精準施肥、精準收割等。日本、美國在該領域起步較早，農業機械智能控制也更加發達，其中，日本多采用小型智能化農機裝備，可以在信息技術支持下實現全智能控制，美國則在農機制造過程中推廣使用全球衛星定位系統，能夠將田間作物狀態實時傳送回計算機系統中，經分析計算后饋回調整參數，進而實現“因點、因苗”的精準噴藥、施肥管理。現階段，中國基于電子信息的農業機械研發步伐加快，以東方紅X-804拖拉機為代表的新型農機也已經出現并投產使用，其中裝配了DGPS導航系統，可以實現農業機械路線的自動采集和控制，未來技術體系更加成熟和先進，還將進一步提高智能控制水平[3]。

2.3應用于農機制造

隨著現代科技產業迅速發展，農業機械開發設計步伐明顯加快，機械裝備體積更大、效率更高，結構也更加精密復雜，若前期設計控制不到位，很容易發生故障隱患。而電子信息技術綜合性能優良，在農業機械制造過程中，可以提供概念化設計、有限元分析、運動學仿真等諸多功能，借助三維立體平臺，還能夠選擇工藝路線和加工方法，前期設計方案更加直觀、具體，有助于提高設計效率、優化設計質量，在縮短前期結構分析周期和設計周期的同時，降低機械裝備開發成本。當前，農業機械數據庫不斷健全完善，有關電子信息技術與農業機械融合應用的數據內容愈發多樣，農機設計及制造人員還可以借助大數據技術，對已有案例參數進行數據清洗、分析、挖掘，在關聯算法支持下總結故障特點、故障多發問題等，進而針對性地優化設計內容，改進電子信息化融合應用方案，提升農業機械制造效率。

3世界農業機械電子信息化工程引進推廣對策

近年來，中國高度關注農業機械發展推廣問題，積極倡導農機產業與世界農業機械相接軌，提倡電子信息化工程的融合與應用，為農業產業、農業機械的建設指明了新方向。新時期，農業產業轉型升級步伐加快，務必要正確認知和把握機遇，從以下三個方面加強世界農業機械電子信息化工程的引進與推廣：（1）加大科研開發力度。要將農業機械電子信息化工程的發展與“三農”問題結合起來，從制度、資金等方面給予研發支持和引導，鼓勵各高校、科研機構等設立農業機械電子信息化工程專題科研項目，不斷汲取世界農業機械電子信息化工程成功經驗，為機械自動化、智能化水平的提升奠定基礎。（2）完善保障支持體系。電子信息技術提高了農業機械自動化水平，但是農業機械結構更加精密復雜，在推廣過程中還應積極完善售后保障機制、維修保障機制等，消除農戶的后顧之憂，保證農業產業的可持續發展。（3）做好宣傳引導工作。中國農業機械電子信息化工程應用起步較晚，很多農戶并不具備應用意識和能力，在實踐過程中需要特別關注此問題，尊重農民作為農業生產主要參與者的角色地位，做好引導培訓和宣傳，促進世界農業機械電子信息化工程的推廣。

綜上所述，電子信息化技術具有高效便捷、智能可靠的特征，在世界農業機械的制造發展進程中有著極為廣闊的發展前景。要著重加大技術引進開發力度，探索ECU技術、CAN總線技術等的融合應用可能性，把握住電子信息技術在信息監測、智能控制等多方面的應用價值，同時做好宣傳引導工作和機制保障工作，為農業機械現代化發展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]赫磊，孫瑜.農業機械中電子信息技術的應用研究[J].南方農機，2022，53（9）：102-103，107.

[2]黃鵬.電子信息化技術在農業機械上的應用探討[J].農業開發與裝備，2021（7）：26-27.

[3]楊志磊，閆成，周子涵.新時期電子信息技術在農業機械中的應用分析[J].新農業，2020（9）：73-74.

（山東省-城縣彭樓鎮人民政府程娟）