基于北斗系统的农机信息化技术应用研究＊

张伦宁 ，周 骅 ， 智晓慧 ， 何 伟 ， 余国新

（1.新疆农业大学经济与贸易学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.上海市质量监督检验技术研究院，上海 200000； 3.复旦大学工程与应用技术学院，上海 200433；4.上海华测导航技术股份有限公司，上海 201702）

农机信息化技术在初期投入后展现出了良好应用价值。农业农村部在《全国农业机械化发展第十三个五年规划》中提出了农机信息化融合发展计划，使得农机信息化技术开始与北斗系统结合。结合后，农机信息化技术逐渐趋于完善，功能和性能都有了显著提升，提高了农机运作的效率、质量与稳定性，同时增设许多新的信息化功能，让农机管理更加便捷。但北斗系统的农机信息化技术在我国农业领域中应用并未普及，原因是系统与技术结合时间比较短，且有关人员对结合后的技术应用方式还不够了解。因此，有必要展开相关研究[1-4]，以推广北斗系统农机信息化技术，助推农业发展。

1 北斗系统农机信息化技术应用方案

1.1 农机信息采集端

北斗系统农机信息化技术的农机信息采集端可分为北斗定位技术端、信息采集设备端。1）北斗定位技术端主要负责定位受管理农机，可以获取农机具体位置、工作图像等信息，便于监测农机运作情况；2）信息采集设备端主要安装在受管理农机的线路、表面等位置，借助传感器可以获取农机在运行过程中的参数信息，具体能获取哪些参数信息取决于传感器的类型或功能，一般建议使用多功能传感器，如果条件有限则要尽可能保障传感器类型完整，且传感器必须具备温度信息采集、速率信息采集、振动率信息采集的功能（或者要有对应类型的传感器）。农机信息采集端所得信息会通过信息通信系统传输到平台终端，以便管理员查看。

1.2 信息通信系统

北斗系统农机信息化技术的信息通信系统处于农机信息采集端与信息管理平台终端之间，负责将前者信息传递给后者，因此非常重要。受限于实际环境限制与信息采集端的两个采集点，信息通信系统必须采用无线通信技术实现，同时要建立一个信息中转站，这样才能将北斗定位技术端与信息采集设备端两个采集点所得信号集成，一并传输给信息管理平台终端。出于这一目的，信息通信系统可以采用NB-IOT/ZIGBEE/4G-LTE无线通信技术实现，并建立一个信号中转模块即可。值得注意的是，针对信息采集设备端传输得来的信息，在信号中转模块中一定要设置信号格式转换装置，因为传感器所传递来的信息是电信号格式，无法被终端计算机类设备读取，所以借助信号格式转换装置可以将电信号格式转换为数字信号格式，这样即可被终端读取。

1.3 信息管理平台终端

信息管理平台终端是北斗系统农机信息化技术中的管理应用端，可在计算机、移动手机等相同类型的设备上使用。不同情况下，信息管理平台终端具备的功能存在差异，但有3项功能是必须具备的：1）多媒体信息展示功能，该功能主要负责用视频、图片、文字等信息展示形式将信息展示给管理员，即可以利用视频直播展示农机运作、用图片展示农机局部图像、用文字展示农机参数信息等，这样管理员才能确切了解农机运作情况；2）远程控制功能，该功能主要是在管理员有需求的情况下让管理员直接通过终端向农机发送控制指令，指令应当在终端界面上设定好，且必须包含所有农机控制要求，管理员直接选择即可，而当管理员选择了要发送的指令之后，系统会通过信息通道将指令发送给农机控制端，控制端会执行指令，改变农机的运作状态，这个通信距离要尽可能的远；3）数据处理与统计功能，该功能由大数据技术实现，可以对所有农机的识别编号、采集信息等进行分类处理，并统计农机在整个使用过程中的数据表现，管理员可通过各项数据判断农机实际状态，如某农机在近一年运作中出现了54次故障，说明该农机处于故障老化状态，管理员可以考虑更换农机，做好农机管理工作[1]。

2 北斗系统农机信息化技术实际作用

北斗系统农机信息化技术在实际应用中主要起到的作用如下：1）提高农机管理信息化程度，即在农机信息化技术应用初期，虽然管理员可以通过信息技术来进行管理，但管理功能比较少，还要管理员在现场进行管理；而在与北斗系统结合后，农机信息技术的管理功能变得更加丰富，管理员也没有必要通过现场观察来做出管理决策，可以借助APP随时随地进行远程管理。可见，农机管理信息化程度在北斗系统结合后得到提升，农机管理工作的便捷性也有显著增长。2）提高农机运作可控性，即以往农机运作的可控性相对较低，管理员无法准确了解农机状态，因此需要统一对农机进行管理；而在北斗系统结合后，管理员就能准确了解农机状态，根据状态可进行针对性管理，即状态优秀的农机可以加大功率，承担更多的工作要求，而状态较差的农机则可以适当降低功率，承担较小的工作要求。可见，在与北斗系统结合下，农机管理的可控性与准确性都有明显提升，有利于农机持续性运作。

3 北斗系统农机信息化技术应用中的问题

3.1 通信端协同性差

根据一般的信息通信理论可知，要实现信息通信就必须保障通信硬件设备接口标准与信息通信协议统一、兼容，这样信息收发两端才能协同运作，这一点在北斗系统农机信息化技术应用中也不例外。但根据技术应用现状了解到，因为目前还没有技术硬件接口与信息通信协议的相关标准，所以用户普遍是根据自身意愿来购入设备、选择通信协议的，在这种情况下就可能出现通信端协同性差的问题，原因在于不同设备之间存在差异，因此盲目购入设备未必能保障设备与通信协议兼容，甚至某些用户选择不同企业的硬件设备，使得接口标准混乱，加重不兼容情况，通信端协同性也会变得更差。通信端协同性变差会导致信息通信质量缺陷，如信息终端、断续、乱码等，这些缺陷对农机运作效率有较大不利影响，因此需要得到解决[2]。

3.2 硬件设备易损坏

农机运作所处环境比较恶劣，很多环境因素都会与农机接触，这时安装在农机上的一些设备就会被这些因素影响，容易导致设备损坏，如比较常见的设备损坏是传感器设备，此类设备受农机环境因素影响容易损坏，导致技术应用故障频发，不利于技术作用发挥。另外，除传感器以外，一些安装在现场的线路也经常损坏，造成的影响是相同的。

3.3 农户信息水平相对较低

北斗系统农机信息化技术的应用并不能让农机管理工作完全脱离用户或管理员，因此两者还是要实际参与管理，这就要两者具备一定的信息水平，如信息技术操作水平。但大部分技术用户或管理员都是农户，而这类用户的信息水平相对较低，很可能不知道如何使用终端平台进行管理，这也限制了技术作用发挥[3-4]。

4 北斗系统农机信息化技术应用建议

4.1 建立专属供应链，尽快构建通信端协同标准

针对通信端协同性差的现实问题，在没有协同标准的情况下，建议地方政府在各大北斗系统农机信息化技术应用点建立专属供应链，该供应链的作用是保障技术硬件设备接口标准与通信协议相统一。因此，能提高通信端协同性，即专属供应链使得所有设备都来源于一个供应商，这样能够避免设备无法统一或不兼容的问题发生。专属供应链是治标不治本的方法，只能暂时解决问题，地方政府应当利用专属供应链争取时间，尽快在短时间内构建通信端协同标准，标准构建完成即可从根本上解决通信协同性差的问题。

4.2 强调设备保护，使用保护措施

农机运行易损坏，用户或管理员不能忽视，应当在北斗系统农机信息化技术应用中强调设备的保护。在这种情况下，用户或管理员就要使用多种有利于设备保护的措施，笔者主要提出两种措施：1）建议在条件允许的情况下将相关设备集中安放，随后对安放区域安设保护罩，加固后可以借助保护罩避免设备直接受到冲击；2）设立专用线路放置槽，将所有线路安置在槽内后即可有效避免线路受损。另外，这些措施是目前比较有效的设备保护措施，使用简便，但会增加一定的成本，在这种情况下更建议加大设备研发力度，有效提高设备自我保护功能。

4.3 设立服务站，做好技术培训

地方政府可以在北斗系统农机信息化技术应用点设立技术服务站，服务站内工作人员要做好两项工作：1）尽可能多地帮助农户解决技术应用问题，并指出农户以往技术应用中尚未发现的问题，这样能够初步保障技术效用发挥；2）有必要对农户进行技术培训，如当农户向工作人员提出问题之后，工作人员除了要解决问题以外，还要将解决问题的方法告诉农户，并确认农户是否掌握了这些方法。

5 结语

综上，北斗系统农机信息化技术具有较高应用价值，值得推广。笔者提出了北斗系统农机信息化技术应用方案，并论述了技术的实际作用，同时分析了北斗系统农机信息化技术应用中的问题，提出了解决措施，以确保技术作用充分发挥，实现农机作业信息化的精准服务，推动农业现代化发展。