农业机械自动化技术研讨

农业技术自工业革命以来发生了翻天覆地的变化，其中农业机械技术又是核心之一，而农业机械中，自动化技术又是关键核心，因此关心粮食安全、关心农业发展，就必须要关注农业机械自动化技术的发展。本文简要介绍农业机械发展面临的一些问题，对不断发展的自动化技术进行简要梳理和研究。

1引言

农业领域机械的发展和发展趋势往往受其他经济部门的技术发展所影响，例如应用于军事目的的空间无线电导航和全球导航卫星系统(GNSS)，同样也为农业机械的发展带来巨大的变革。同样，卡车、公共汽车和汽车行业也对农业机械发展做出了重大贡献，在越野设备部门部署微型控制器，该微控制器的采用控制器区域网络(CAN)，实现多机功能的综合控制的技术也应用于农业机械技术中。

2农业机械自动化技术

对于农业机械，有几个新兴的技术将对自主操作至关重要。在某些情况下，基础技术的研发，如实时运动学(RTK)GPS网络的加密，以生成虚拟参考站(VRS)校正数据，同时通过Wi-Fi进行Internet连接，以支持数据传输[1]。下面是对许多联合技术的现状的简要概述，这些技术对于未来完全自治的领域机器来说是必不可少的。

2.1天基定位系统

传感、通信和控制技术的进步，再加上全球导航卫星系统(GNSS)和地理位置。地理信息系统(GIS)正在帮助农业机器从简单的机械发展成智能的工具。中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

2.2车载通信

随着农用机械中引入微控制器，设备设计人员不久就意识到需要在控制器之间共享和管理信息。在卡车、公共汽车等汽车行业的引领下，设备设计师开始寻找总线配置和数据结构，以支持持续的机械开发。FlexRay是一种分布式网络协议，是由汽车行业开发的，但很快就被集成到农业车辆中。FlexRay提供的数据传输能力比较高。FlexRay的另一个重要方面是它使用了一个时间触发协议，该协议允许数据在预定的时间框架内传输和接收，这有助于消除在总线上发送多个消息时可能发生的错误。此外，FlexRay协议可以作为多站总线、星形网络或混合网络(同时使用多站和星形)运行。这使得协议可以很容易地适应现有的总线协议，同时在需要星型网络的地方提供更高的可靠性。随着汽车和农业车辆在未来的发展，FlexRay必将成为下一个确保高效可靠的数据通信的网络协议。

2.3自动导航技术

在农业车辆自动导引的成功开发和应用后，下一个合乎逻辑的步骤是自动转向导航。创建一个控制系统来自动在头地区域转弯，改技术的准确度一般取决于几个因素，包括头地宽度，设备宽度，拖拉机动力，和期望的转弯类型[5]。

2.4收割机械的自动化

许多生产者利用矿车自动转向系统来提高田间效率。依靠GPS导航，人们已经开发出了一些系统，这些系统可以在收割玉米的同时感应到玉米头部的秸秆，从而提高自动转向能力。提高粮食质量和减少粮食损失是生产者提高整体收获效率的另一种方法。

3未来农业机械自动化趋势

3.1机器将承担更多的责任

也许完全自治的领域机器发展的主要障碍之一是责任，而更重要的是谁将承担或分担责任。在可预见的未来，由于设备的尺寸和相应的功率水平，拖拉机的司机实际上在很大程度上被降级为保姆。简而言之，技术继续从操作人员手中夺走大部分控制责任，最好的例子也许就包括自动制导和转弯。

3.2单独的机器人控制架构

移动机器人控制体系结构的大部分初步工作是在航天和人工智能研究实验室进行的，以完成军事任务和空间探索。一个基于行为的控制方法提供了一个自主的移动机器人，智能处理复杂的世界问题使用简单的行为。反应性行为是反应性控制体系结构的一部分，在这个体系结构中，行为对刺激做出反应，并发展出控制行为。协商行为是为完成给定任务而执行的预先定义的控制步骤，将这些行为与农业机器人的实际行动联系起来，对于理解机器人的能力至关重要。

3.3多机器人控制体系结构

协调多个自主机器人完成分配的任务是一个工程挑战。当多个机器人共同完成一项任务时，最重要的问题是需要解决的机器人间通信问题。机器人之间的通信是一个非常关键的问题，因为随着机器人增多，它们之间通信的复杂程度也随之增加。在某些情况下，良好的通信水平可以显著提高机器人性能。迄今为止，多智能体机器人系统的大部分研究工作都是在农业以外的领域进行的。很少有专门关注农业生产的MRS的建筑规范的研究工作。因此，有必要了解、探索和研究MRS的控制方法，将多个机器人部署到农业生产中，采用MRS来提高生产效率[5]。

4展望

目前，农业机械自动化技术仍在进一步发展中，在其它机械工程、自动化、计算机等领域的新技术会源源不断地被人们应用到农业机械中。比如通信技术中，随着IPv6技术的普及，农业机械的通信技术应用也会更加广泛，任何零部件都有可能成为某个通信单元。随着语音识别技术、图像识别技术，以及大数据处理技术的发展，农业机械对作物的识别能力也会进一步提升，从而提高智能水平，让人力在田间地头得到进一步的解放。

参考文献

[1]鲍逸群.基于类MTSP模型和精英集策略遗传算法的多机器人任务分配研究[J].武汉科技大学学报,2017.

[2]薛占明.Wi-Fi技术在强电场干扰下视频监视系统建设中的运用[J].天津大学学报,2013.

[3]殷礼明,刘春保.导航卫星系统与经济发展[J].航天器工程,2008,2.

[4]林海.关于推进我国农机自动化的发展模式探究[J].企业文化(下旬刊),2015,12.

[5]李溟萱.农业机械自动化[J].企业文化(中旬刊),2016,2.

作者:吴莉丽 薛益 单位:1.山东省滨州市农业机械技术推广站 2.中国联合网络通信有限公司滨州市分公司