陳留寶

摘要：本文介紹了小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)操作內(nèi)容，再通過專業(yè)研究與分析，精準(zhǔn)找出當(dāng)前已存在的小麥種植無人作業(yè)技術(shù)，將自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)、藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)、水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)、無人駕駛控制系統(tǒng)及農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)等進(jìn)行集成示范，為智慧農(nóng)場(chǎng)的搭建提供準(zhǔn)確信息；然后依照不同系統(tǒng)的操作狀態(tài)，明確了無人作業(yè)技術(shù)的種植效率與經(jīng)濟(jì)效益，確保小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)操作的可持續(xù)性、科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：集成示范；無人作業(yè)技術(shù)；水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)；小麥；種植

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展，已衍生出智慧農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與數(shù)字農(nóng)業(yè)等全新形式。為實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，相關(guān)部門將無人農(nóng)業(yè)操作技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)種植控制管理中，利用機(jī)器來替代人工，高效解決當(dāng)前農(nóng)村種地人數(shù)少、種地效率低等問題，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供全新方向。本文以小麥種植為例，集成示范不同類型的全程無人作業(yè)技術(shù)，充分展現(xiàn)該技術(shù)體系下小麥生長(zhǎng)狀態(tài)與種植效果。

1 小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)操作內(nèi)容

小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)在實(shí)際操作中包含無人駕駛、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)等多種技術(shù)，并利用技術(shù)手段全面設(shè)計(jì)了自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)、藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)、水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)、無人駕駛控制系統(tǒng)、農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)等；并打造智慧農(nóng)場(chǎng)平臺(tái)，將小麥種植全過程設(shè)置在無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)中，提升了小麥種植整體效率。為確保小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)實(shí)施效果，本文以某區(qū)域的小麥種植為例，全面闡述不同類型無人作業(yè)技術(shù)操作過程，明確各項(xiàng)農(nóng)機(jī)設(shè)備的內(nèi)部參數(shù)，將技術(shù)操作程序集成示范，更好地規(guī)范各項(xiàng)無人操作系統(tǒng)，對(duì)區(qū)域小麥種植過程進(jìn)行科學(xué)控制。在規(guī)范小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)操作內(nèi)容后，相關(guān)部門還要利用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)監(jiān)督不同系統(tǒng)平臺(tái)中的小麥種植過程，精準(zhǔn)規(guī)劃小麥種植路線與生長(zhǎng)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，滿足區(qū)域小麥種植需求，使無人作業(yè)技術(shù)在實(shí)踐操作中更加有持續(xù)性、合理性。當(dāng)前部分區(qū)域小麥種植存在質(zhì)量問題，利用無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)可全面整合小麥種植時(shí)的變化指標(biāo)，保障小麥作物種植效果。

2 小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)集成示范分析

2.1 創(chuàng)新自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)

在開展小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)集成示范時(shí)，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)前無人作業(yè)技術(shù)內(nèi)存在自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)，其能為小麥種植全過程設(shè)計(jì)出合適路線，增強(qiáng)種植播種的準(zhǔn)確性。具體來看，在無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)搭建以小麥耕種管理為基礎(chǔ)的智能機(jī)組，機(jī)組內(nèi)部存在自動(dòng)化操作平臺(tái)，可自動(dòng)規(guī)劃小麥種植作業(yè)軌跡，將接行續(xù)行、轉(zhuǎn)彎掉頭、精準(zhǔn)播種、精細(xì)耕作、秸稈還田與一次性施肥等內(nèi)容引入到自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)中，系統(tǒng)可根據(jù)小麥種植的正確順序開展規(guī)劃工作，極大提升小麥種植整體效率[1]。在小麥種植控制中，秸稈還田為重要操作內(nèi)容，使用自動(dòng)規(guī)劃操作軌跡系統(tǒng)后可充分實(shí)現(xiàn)全量還田。明確小麥種植全過程的操作軌跡可幫助區(qū)域管理人員全面了解小麥種植細(xì)節(jié)，嚴(yán)格規(guī)范該項(xiàng)種植工作的操作程序，極大提升小麥種植生長(zhǎng)的有序性，滿足小麥種植管理的區(qū)域化需求。在集成示范小麥種植無人作業(yè)手段時(shí)，要全面觀察自動(dòng)規(guī)劃作業(yè)軌跡的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，并融合創(chuàng)新多道操作工序，將開排水溝、二次鎮(zhèn)壓、淺旋覆土與帶狀播種等內(nèi)容充分結(jié)合，不僅高效實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)，還能精準(zhǔn)簡(jiǎn)化小麥種植管理步驟，確保各項(xiàng)種植操作程序的科學(xué)性、有序性。

2.2 完善藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)

集成示范小麥種植無人作業(yè)手段時(shí)，相關(guān)部門還發(fā)現(xiàn)了藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)，可在播種管理中自動(dòng)噴灑不同類型的藥物，確保小麥作物整體生長(zhǎng)效果。當(dāng)前某區(qū)域含有電動(dòng)六旋翼式的無人飛機(jī)，其內(nèi)部含有藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)，因而作業(yè)效果較為出色且飛行性能較強(qiáng)，可將最大載重升高到30 L左右。一般來講，在使用帶有藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)的無人飛機(jī)時(shí)，操作人員可恰當(dāng)觀察藥物噴灑效率，明確小麥種植區(qū)域藥物噴灑量。由于無人飛機(jī)的飛行高度較高，在開展藥物噴灑工作時(shí)，可極大擴(kuò)展藥物噴灑范圍，較短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到16 hm2/h的噴灑量[2]。無人飛機(jī)在使用藥物自動(dòng)噴灑系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)可根據(jù)此前計(jì)算出的藥物噴灑數(shù)量與藥物類型來開展噴灑工作，借助專業(yè)性程序，提升藥物自動(dòng)噴灑的準(zhǔn)確性。在正式使用電動(dòng)六旋翼式無人飛機(jī)后，其能有效提高藥物噴灑效率，增強(qiáng)農(nóng)藥利用效果，將農(nóng)藥利用率提升到20%左右。在完成藥物自動(dòng)噴灑工作后，操作人員可利用監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)檢查藥物噴灑量、噴灑間距與噴灑時(shí)間等，可發(fā)現(xiàn)在使用電動(dòng)六旋翼式無人飛機(jī)之后，藥物噴灑間距變得較為理想，藥物噴灑時(shí)間與噴灑量也處在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2.3 設(shè)置水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)

水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)也是當(dāng)前小麥種植無人作業(yè)技術(shù)中的重要系統(tǒng)，其能全面控制水肥滴灌操作內(nèi)容，全面監(jiān)控與實(shí)施小麥種植時(shí)的灌溉操作。具體來看，水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)中采用圓形噴灌機(jī)，在正式使用前，要全面探索設(shè)備內(nèi)部參數(shù)變化。圓形噴灌機(jī)中包括施肥桶容積、工作壓力范圍、施肥流量、定位控制精度、行走速度、噴頭數(shù)量、整體長(zhǎng)度等，其數(shù)值分別為2 000 L、0～0.8 MPa、300 L/h、±2.5 m、

2.06 m/min、62個(gè)、187 m；在充分了解圓形噴灌機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)后，可根據(jù)智能控制技術(shù)設(shè)置合適的噴灌系統(tǒng)，系統(tǒng)包含壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、入機(jī)流量系統(tǒng)、遠(yuǎn)程水泵管理系統(tǒng)與智能施肥控制系統(tǒng)等，在該類系統(tǒng)的共同作用下，有效提升灌溉質(zhì)量。應(yīng)用水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)時(shí)，操作人員要詳細(xì)檢查不同系統(tǒng)平臺(tái)中各項(xiàng)功能的操作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬北斗定位性質(zhì)，即能全面觀測(cè)到區(qū)域內(nèi)全部小麥作物的種植生長(zhǎng)情況，再運(yùn)用合適的手機(jī)APP加以控制，切實(shí)強(qiáng)化系統(tǒng)平臺(tái)使用狀態(tài)。相關(guān)人員在操作水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)時(shí)，要明確水肥噴灌細(xì)節(jié)，借助遠(yuǎn)程監(jiān)控來科學(xué)關(guān)注小麥水肥噴灌過程，鑒于系統(tǒng)內(nèi)部含有多種視頻與氣象信息，可全面提升水肥噴灌操作的準(zhǔn)確性。操作人員在正式使用水肥自動(dòng)噴灌系統(tǒng)前，要科學(xué)設(shè)計(jì)水肥噴灌數(shù)量與時(shí)間，并啟動(dòng)自動(dòng)噴灌程序，增進(jìn)噴灌操作的順利性。

2.4 搭建無人駕駛控制系統(tǒng)

集成示范小麥種植無人作業(yè)技術(shù)過程中，相關(guān)人員還會(huì)發(fā)現(xiàn)技術(shù)內(nèi)部存在無人駕駛控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)操作的機(jī)械設(shè)備為無人駕駛拖拉機(jī)。正式運(yùn)用無人駕駛拖拉機(jī)前，要明確該類拖拉機(jī)中的內(nèi)部參數(shù)，對(duì)參數(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)控制。比如，文中選擇的無人駕駛拖拉機(jī)為東風(fēng)2204型號(hào)，其帶有無級(jí)變速功能、多精準(zhǔn)運(yùn)用無級(jí)變速技術(shù)和電控底盤技術(shù)[3]。無人駕駛拖拉機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包含定位控制精度、控制周期、行駛速度、油門精度、電動(dòng)控制精度與電控轉(zhuǎn)向等，對(duì)應(yīng)數(shù)值分別為±2.5 cm、0.1 s、0～35 km/h、1%、0～100%、-540°～+540°。在明確無人駕駛拖拉機(jī)內(nèi)部性質(zhì)與各項(xiàng)參數(shù)后，操作人員要詳細(xì)探索機(jī)械內(nèi)部的作業(yè)任務(wù)，當(dāng)前該拖拉機(jī)的工作任務(wù)為中耕土地、小麥播種與耕地整地等，在該類任務(wù)與小麥種植技術(shù)相符后，可將其應(yīng)用到小麥種植工作中。無人駕駛拖拉機(jī)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程協(xié)助與遠(yuǎn)程啟停等，可自動(dòng)設(shè)置小麥播種程序，并嚴(yán)格規(guī)范各項(xiàng)播種細(xì)節(jié)，為小麥此后的種植生長(zhǎng)打下較好基礎(chǔ)。無人駕駛拖拉機(jī)在實(shí)際使用時(shí)還存在較強(qiáng)的電控能力，該項(xiàng)能力包含提升液壓、輸出液壓、輸出動(dòng)力與控制擋位等。在設(shè)計(jì)使用無人駕駛拖拉機(jī)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部系統(tǒng)平臺(tái)存在定位模塊、控制模塊與規(guī)劃模塊等，不同模塊負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)操作任務(wù)。比如，定位模塊要利用技術(shù)手段精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備位置信息；控制模塊則要嚴(yán)格把控機(jī)械器具的升降起落、規(guī)范小麥作業(yè)路線；規(guī)劃模塊則要全面規(guī)劃掉頭軌跡與作業(yè)路徑。

2.5 改進(jìn)農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)

在小麥種植無人作業(yè)技術(shù)中還存在農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了純電控機(jī)械設(shè)備，增強(qiáng)了操作使用的便利性。帶有農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)的電控機(jī)械設(shè)備在正式使用前，相關(guān)人員要全面了解內(nèi)部參數(shù)，參數(shù)包含糧倉容積、喂入量、作業(yè)幅度與機(jī)械動(dòng)力等，具體數(shù)值分別為1.7 m3、6 kg、2.2 m寬、125柴油馬力。在充分了解純電控機(jī)械設(shè)備內(nèi)在動(dòng)力后，要觀察控制系統(tǒng)中的功能使用方法，比如，當(dāng)前控制系統(tǒng)多借助雙天線開展定位工作，確保定位的高精度，即誤差會(huì)縮減在2.5 cm內(nèi)[4]。使用農(nóng)作物自動(dòng)收獲系統(tǒng)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)能自動(dòng)規(guī)劃多種作業(yè)路徑，即完全模擬此前的人工操作，無形中提升作業(yè)效率。系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)部可充分控制車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)彎、車輛停車、車輛倒退、車輛前進(jìn)與車輛熄火點(diǎn)火等。操作人員還可發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物自動(dòng)收獲平臺(tái)內(nèi)存在手動(dòng)自動(dòng)一鍵切換功能，嚴(yán)格控制車輛操作程序，明確車輛運(yùn)行過程中的數(shù)值變化，確保車輛運(yùn)行安全。還發(fā)現(xiàn)純電控機(jī)械設(shè)備在正式使用時(shí)能主動(dòng)控制割臺(tái)升降，對(duì)小麥種植生長(zhǎng)過程中的各環(huán)節(jié)時(shí)間進(jìn)行密切監(jiān)控，在發(fā)現(xiàn)小麥作物達(dá)到收獲時(shí)間與要求標(biāo)準(zhǔn)后，利用機(jī)械設(shè)備中的收割功能來獲取小麥作物，增強(qiáng)收獲處理的準(zhǔn)確性。

2.6 打造智慧無人農(nóng)場(chǎng)

在集成示范小麥種植無人作業(yè)技術(shù)期間，還可發(fā)現(xiàn)當(dāng)前無人作業(yè)手段正逐漸傾向打造智慧無人農(nóng)場(chǎng)，使農(nóng)業(yè)種植實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、專業(yè)化。打造智慧無人農(nóng)場(chǎng)為當(dāng)前國(guó)家區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，可將5G技術(shù)引入到智慧農(nóng)場(chǎng)建設(shè)中，創(chuàng)建出較為全面的農(nóng)作物種植規(guī)劃平臺(tái)。以小麥種植為例，操作人員在創(chuàng)建以小麥種植為主的智慧無人農(nóng)場(chǎng)時(shí)，在系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)部搭建出合適的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能全面監(jiān)測(cè)小麥種植全過程，將災(zāi)情、蟲情、氣象環(huán)境與土壤性質(zhì)變化狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，為此后小麥作物的持續(xù)性生長(zhǎng)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。操作人員還可利用智慧無人農(nóng)場(chǎng)操作平臺(tái)科學(xué)采集與小麥科學(xué)種植生長(zhǎng)的要素?cái)?shù)據(jù)，包含營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)、光照、氣壓變化、降水量與土壤性質(zhì)等，并將該類數(shù)據(jù)納入綠色防控、智慧灌溉與災(zāi)害預(yù)警等平臺(tái)中，確保數(shù)字化管理的針對(duì)性，全面促進(jìn)小麥的高效健康生長(zhǎng)。相關(guān)部門在創(chuàng)建智慧無人農(nóng)場(chǎng)的過程中，要將智慧物聯(lián)農(nóng)場(chǎng)與5G技術(shù)充分結(jié)合，嚴(yán)格規(guī)范智慧農(nóng)場(chǎng)內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)變化，明確變化范圍，科學(xué)把控小麥種植生長(zhǎng)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，為此后相關(guān)區(qū)域的集成示范奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；并利用對(duì)小麥種植全程無人操作技術(shù)的集成示范，真正了解區(qū)域小麥種植生長(zhǎng)狀態(tài)，為農(nóng)作物種植提供更多專業(yè)性技術(shù)。

3 小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)應(yīng)用效果

3.1 種地效率

在全面展示小麥種植各項(xiàng)無人作業(yè)技術(shù)后，相關(guān)部門需根據(jù)技術(shù)操作情況，明確技術(shù)應(yīng)用效果。站在種地效率角度上看，拿無人駕駛控制系統(tǒng)來說，在開展小麥插秧播種時(shí)，借助直線行駛，其橫向誤差已縮減在2.5 cm以內(nèi)，相較于人工駕駛操作，既提升了播種效率，且播種操作中的距離變得更為均勻。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械在進(jìn)行小麥種植時(shí)，其種植效率多維持在80%上下，而使用小麥種植無人作業(yè)技術(shù)后，種植效率提高到97%。在大面積使用推廣無人駕駛技術(shù)與智能導(dǎo)航后，機(jī)械操作效率得到全面提升，可借用較少的人全面全程檢查小麥種植情況，再借用智能終端監(jiān)控來全流程回溯，動(dòng)態(tài)調(diào)度指揮農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，使農(nóng)機(jī)服務(wù)管理更加精細(xì)化、可視化、實(shí)時(shí)化。

3.2 社會(huì)效益

在觀看小麥種植無人作業(yè)技術(shù)獲取的社會(huì)效益后，可發(fā)現(xiàn)自動(dòng)操作系統(tǒng)能形成整合小麥種植過程中的數(shù)據(jù)信息，產(chǎn)生作業(yè)大數(shù)據(jù)。具體來看，全程無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備可合理傳輸傳感器數(shù)據(jù)，而該類數(shù)據(jù)能較為精準(zhǔn)地展現(xiàn)作業(yè)面積、作業(yè)效率等。分析小麥種植無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)中的作業(yè)數(shù)據(jù)信息時(shí)，可全面觀察出區(qū)域農(nóng)機(jī)使用情況、小麥?zhǔn)斋@播種情況與小麥作業(yè)分布情況等；在該類數(shù)據(jù)的持續(xù)影響下，可幫助區(qū)域管理部門制定出更為合適的農(nóng)業(yè)種植發(fā)展計(jì)劃，為區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來較佳的社會(huì)效益[5]。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

在觀察小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)獲取的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，可全面探索當(dāng)前區(qū)域農(nóng)業(yè)的投入成本與勞動(dòng)強(qiáng)度。一方面，使用無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、無人駕駛時(shí)的作業(yè)速度都變得較為平穩(wěn)，可精準(zhǔn)控制三維地形，增強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)操作與實(shí)際作業(yè)情況的匹配度，增強(qiáng)動(dòng)力控制性能的有效性。與人工駕駛方案相比，當(dāng)前采用的無人作業(yè)操作系統(tǒng)可縮減7%的油耗，降低環(huán)境污染范圍。由于無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)可自動(dòng)規(guī)劃設(shè)備機(jī)械操作路線，減少行駛路線數(shù)量，避免此前人工播種時(shí)的重播率，使直線度達(dá)到60%，因而降低了小麥種植投入成本。另一方面，采用無人作業(yè)技術(shù)系統(tǒng)時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備無須手動(dòng)操控，操作人員僅對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的操作路線進(jìn)行初步規(guī)劃，即可開展小麥種植操作。操作人員在實(shí)際工作中，由此前的手動(dòng)操作一臺(tái)機(jī)械設(shè)備變成可主動(dòng)控制多臺(tái)機(jī)械設(shè)備，無形中增加了作業(yè)時(shí)間，提升了機(jī)械設(shè)備使用效率，縮減了工作人員手工勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)語

綜上所述，小麥種植全程無人作業(yè)技術(shù)在實(shí)踐操作中可充分利用自動(dòng)化系統(tǒng)，打造智慧農(nóng)場(chǎng)操作平臺(tái)，并密切關(guān)注與判定小麥種植生長(zhǎng)中的指標(biāo)變化。由于小麥種植生長(zhǎng)操作程序較多，運(yùn)用無人作業(yè)技術(shù)可全面規(guī)劃不同環(huán)節(jié)的操作內(nèi)容，并有效簡(jiǎn)化操作程序，使小麥生長(zhǎng)控制變得較為理想。相關(guān)部門在開展小麥種植無人作業(yè)技術(shù)集成示范時(shí)，要關(guān)注技術(shù)與種植內(nèi)容的適配性，提升種植效率。

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