全程農(nóng)機(jī)化遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)

年近六十的鐘農(nóng)富表示從沒想過種地可以如此簡便。

“過去這片農(nóng)場要幾十個農(nóng)民進(jìn)行耕地、施肥、收獲，哪個環(huán)節(jié)都少不了人，更不能馬虎。如今，我們農(nóng)場登上了農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺，我就坐在田邊，戳下手機(jī)屏幕，幾個農(nóng)業(yè)裝備就開進(jìn)了農(nóng)田，就像打“滴滴”，十分方便。作業(yè)數(shù)據(jù)則實(shí)時出現(xiàn)在手機(jī)上，后臺對大數(shù)據(jù)分析處理后，還能編制不同階段農(nóng)機(jī)作業(yè)計(jì)劃……”農(nóng)場負(fù)責(zé)人鐘農(nóng)富對記者說，“而且智能化設(shè)備讓農(nóng)場人員相互接觸的頻率更少，在疫情期間也可以保證正常生產(chǎn)?！?/p>

這一切要從中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺上線說起，它標(biāo)志著我國農(nóng)業(yè)在全程機(jī)械化、智能化、信息化方面跨出了重要步伐，進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)+智慧農(nóng)業(yè)的時代。運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的平臺，圍繞農(nóng)機(jī)作業(yè)耕、種、管、收等核心環(huán)節(jié)，從監(jiān)管到服務(wù)，一個平臺全覆蓋。用現(xiàn)代信息技術(shù)為農(nóng)機(jī)裝備安裝上了“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺為農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效

農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺是以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)及智能裝備為支撐，以“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為載體，集農(nóng)機(jī)定位跟蹤、作業(yè)監(jiān)管、遠(yuǎn)程調(diào)度、運(yùn)維管理、大數(shù)據(jù)分析、合作社管理等功能于一體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化遠(yuǎn)程監(jiān)管服務(wù)，提供涵蓋耕整、播種、施肥、植保、灌溉、收獲等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全作業(yè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全程解決方案。農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)使用基于精準(zhǔn)技術(shù)、智能化、信息化、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全面推動農(nóng)業(yè)裝備向智能化升級，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與人互聯(lián)互動，特別是在提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面，農(nóng)機(jī)裝備及云服務(wù)平臺為農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)提供配套技術(shù)。

通過安裝在農(nóng)機(jī)上的移動智能監(jiān)控終端，獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械工況與位置、作物即時產(chǎn)量、目標(biāo)圖像等信息，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控與任務(wù)調(diào)度，對作業(yè)面積、作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，為農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼提供了可靠的依據(jù)；中心服務(wù)平臺根據(jù)作物生長情況，編制不同階段農(nóng)機(jī)作業(yè)計(jì)劃，對農(nóng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與故障預(yù)警；通過統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行駕駛員、農(nóng)機(jī)作業(yè)等績效分析，根據(jù)作業(yè)面積與種植作物種類等進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算；平臺向主管部門和第三方提供信息服務(wù)接口，并可接入其它農(nóng)用設(shè)備。

技術(shù)加持 保障服務(wù)質(zhì)量

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)信息接入融合及分析決策技術(shù)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對農(nóng)業(yè)作業(yè)智能決策與服務(wù)信息相對孤立、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一的特點(diǎn)，研發(fā)API網(wǎng)關(guān)、服務(wù)注冊中心與服務(wù)適配層等公共服務(wù)構(gòu)件，制訂多元數(shù)據(jù)交互協(xié)議和接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入服務(wù)。采用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、多元分析、空間分析等方法，研究基于時空與分類屬性的聚類融合算法?；谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)大數(shù)據(jù)時空分布譜圖，研究時空多維約束下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)深度挖掘方法，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的智能決策技術(shù)，開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

通過安裝在農(nóng)機(jī)上的移動智能監(jiān)控終端，獲取農(nóng)業(yè)機(jī)械工況與位置、作物即時產(chǎn)量、目標(biāo)圖像等信息，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控與任務(wù)調(diào)度，對作業(yè)面積、作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，為農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼提供了可靠的依據(jù)。

農(nóng)業(yè)核心生產(chǎn)要素匹配—調(diào)度—評估系統(tǒng)模型的構(gòu)建。研究人員針對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析處理能力不足的問題，構(gòu)建農(nóng)機(jī)和農(nóng)資等農(nóng)業(yè)核心生產(chǎn)要素的匹配—調(diào)度—評估分析模型的系統(tǒng)。面向環(huán)境、作物、農(nóng)機(jī)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素，研究區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素匹配決策模型。以種、藥、肥等核心農(nóng)資為目標(biāo)，研究基于人工智能算法的農(nóng)資需求預(yù)測模型，開發(fā)基于時空約束預(yù)測的農(nóng)資管理方法。以區(qū)域農(nóng)機(jī)為研究對象，針對路徑短、效率高、資源配置合理的多重目標(biāo)，建立區(qū)域農(nóng)機(jī)綜合調(diào)度模型；基于深度學(xué)習(xí)方法，研究農(nóng)業(yè)作業(yè)數(shù)據(jù)挖掘及特征提取技術(shù)，探索農(nóng)機(jī)故障時空分布規(guī)律，建立農(nóng)機(jī)故障診斷及運(yùn)維模型。研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多模式數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)運(yùn)營分析評估、生產(chǎn)管理與優(yōu)化模型。

面向大田生產(chǎn)、設(shè)施種植、集約養(yǎng)殖的全面智慧管理系統(tǒng)構(gòu)建。農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺基于多元統(tǒng)計(jì)回歸方法的農(nóng)資、農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝相關(guān)函數(shù)，進(jìn)行區(qū)域范圍季節(jié)性農(nóng)業(yè)資源匹配。基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法，進(jìn)行作業(yè)模式識別和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)鑒別。遵循標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，開發(fā)面向服務(wù)架構(gòu)的多元信息中間層。結(jié)合高性能計(jì)算資源，進(jìn)行敏感性分析、交叉驗(yàn)證和算法優(yōu)化，研發(fā)具有時間和空間特性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)管理分析效率，提高農(nóng)業(yè)智慧管理的時效性。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)信息接入融合及分析決策技術(shù)。

面向多級用戶的農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺集成。研發(fā)團(tuán)隊(duì)面向農(nóng)機(jī)管理部門、合作社、農(nóng)機(jī)手等不同對象，針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際作業(yè)和服務(wù)需求，以農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)信息接入融合及分析決策、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素匹配—調(diào)度—評估系統(tǒng)模型等關(guān)鍵技術(shù)為支撐，結(jié)合REST、RPC、虛擬化、云服務(wù)、多任務(wù)調(diào)度算法，以農(nóng)業(yè)全面智慧管理系統(tǒng)和全程農(nóng)機(jī)化遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建面向服務(wù)架構(gòu)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)云服務(wù)系統(tǒng)。建立網(wǎng)頁和手機(jī)App等媒介的服務(wù)表現(xiàn)層，實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息顯示、農(nóng)機(jī)需求統(tǒng)計(jì)、路徑優(yōu)化、農(nóng)機(jī)故障預(yù)警和農(nóng)機(jī)工況監(jiān)測等數(shù)據(jù)可視化模塊，集成研制面向多級用戶的農(nóng)業(yè)工程云平臺，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

科技創(chuàng)新 助推農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

突破了多項(xiàng)農(nóng)田信息獲取難的瓶頸問題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了基于姿態(tài)傳感與超聲探測相融合的深松作業(yè)深度在線檢測方法，可實(shí)時掌握農(nóng)機(jī)深松作業(yè)實(shí)況和作業(yè)數(shù)據(jù)，作業(yè)深度測量誤差小于1.5 cm；發(fā)明了基于非接觸紅外自動感應(yīng)的根茬高度測量方法與基于秸稈多特征識別的秸稈覆蓋率檢測方法，解決了人工下地測量耗時耗力誤差大的問題，根茬高度測量誤差小于2.5 cm，秸稈覆蓋率測量誤差小于8%；發(fā)明了組合光電式播種機(jī)漏種檢測方法，實(shí)現(xiàn)了播種過程中漏種率的實(shí)時檢測，檢測準(zhǔn)確率大于90%。

國內(nèi)首創(chuàng)了農(nóng)業(yè)裝備作業(yè)狀態(tài)反饋?zhàn)赃m應(yīng)調(diào)控方法。該平臺解決了農(nóng)業(yè)投入物精準(zhǔn)施用的技術(shù)難題。發(fā)明了基于物料信息融合的流量反饋控制方法，提出了自適應(yīng)校正的物料流量動態(tài)測量方法，構(gòu)建了流量反饋?zhàn)赃m應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，真正地實(shí)現(xiàn)了種肥精準(zhǔn)施用，誤差小于5%（國外8%）；發(fā)明了自走式大型噴灌機(jī)智能變速降雨量控制方法，實(shí)現(xiàn)了按需節(jié)水噴灌的智能化變量控制的目標(biāo)；發(fā)明了基于土壤打滑智能識別與補(bǔ)償控制的自動導(dǎo)航方法，解決了輪胎—土壤打滑率變幅大的自適應(yīng)問題，系統(tǒng)價格較國外低50%。

構(gòu)建了主要糧食作物全程精準(zhǔn)作業(yè)裝備體系。云服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)從無到有的重大技術(shù)跨越。首次開展了全方位農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)系統(tǒng)研究，開發(fā)了耕整地、播種、施肥、中耕、植保、收獲等環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)智能變量作業(yè)裝備14種，針對小麥、玉米開展了整個作業(yè)生產(chǎn)周期的智能裝備應(yīng)用示范，節(jié)種、節(jié)肥、節(jié)水、節(jié)藥效果明顯，帶動了我國農(nóng)業(yè)裝備實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，推動了農(nóng)業(yè)粗放作業(yè)向精準(zhǔn)作業(yè)轉(zhuǎn)變。

創(chuàng)建了“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程智能化云監(jiān)控模式。農(nóng)業(yè)全程機(jī)械化云服務(wù)平臺是國內(nèi)首個上線的應(yīng)用，北斗終端入網(wǎng)臺數(shù)2.3萬臺套，實(shí)現(xiàn)農(nóng)情監(jiān)測與種、肥、水、藥精準(zhǔn)投入，節(jié)省人力60%，節(jié)水30%-50%、節(jié)肥25%-45%、省藥20%-35%，增收30%以上，成為我國互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)智能裝備的典范，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)提供了全程解決方案。

好平臺就有好成效

農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程云服務(wù)平臺目前正在以吉林省為中心，向全國糧食主產(chǎn)區(qū)輻射，已經(jīng)在內(nèi)蒙、山東、廣東、云南等22省區(qū)市開通服務(wù)，帶動了全國農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼信息化監(jiān)管手段的升級，改變了原有的監(jiān)管模式。有效解決了現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度和管理效率低、風(fēng)險大等諸多問題，大幅度提升了農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)管和農(nóng)機(jī)作業(yè)智能化管理和服務(wù)水平。平臺累計(jì)生成作業(yè)日報15萬余份，作業(yè)面積近1億畝，管理補(bǔ)貼資金超過12.8億元，生成有效作業(yè)數(shù)據(jù)28T，形成國家級農(nóng)機(jī)作業(yè)大數(shù)據(jù)平臺雛形。

經(jīng)濟(jì)效益。通過農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺，結(jié)合使用安裝在農(nóng)機(jī)上的遠(yuǎn)程監(jiān)測終端，實(shí)現(xiàn)作業(yè)質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)測，作業(yè)補(bǔ)貼準(zhǔn)確無誤發(fā)放，大幅降低現(xiàn)場人工核查成本。“十三五”期間全國每年農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)面積超過1.5億畝，按照1畝地降低核查成本5元，每年節(jié)省核查投入就達(dá)7.5億元以上。而且隨著國家補(bǔ)助資金逐步向農(nóng)機(jī)作業(yè)補(bǔ)貼方向傾斜，預(yù)估每年小麥、玉米、水稻播種、收獲、植保等作業(yè)在線監(jiān)測技術(shù)輻射推廣面積6億畝以上，節(jié)省資金將達(dá)30億元以上，這將給各級農(nóng)機(jī)管理部門、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)機(jī)專業(yè)化服務(wù)組織帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。同時，通過遠(yuǎn)程智能調(diào)度及總體規(guī)劃，將提高農(nóng)機(jī)機(jī)群綜合管理水平以及作業(yè)效率，減少農(nóng)機(jī)的無序流動與作物損失，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)田的自動精準(zhǔn)匹配，推動農(nóng)機(jī)資源合理配置、高效利用。

社會效益。開展信息化農(nóng)業(yè)傳感技術(shù)、高精度北斗差分定位技術(shù)以及農(nóng)機(jī)作業(yè)測控方法，如糧箱糧位、谷物流量、清選損失等在線監(jiān)測技術(shù)、非接觸式打捆計(jì)數(shù)監(jiān)測技術(shù)、深松機(jī)入土深度檢測技術(shù)、自動變量噴霧控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)研究，進(jìn)一步提升我國農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)與裝備的技術(shù)水平，為我國農(nóng)業(yè)信息化水平實(shí)現(xiàn)“彎道超車”“跨越發(fā)展”帶來了重大的歷史性機(jī)遇。

農(nóng)機(jī)物聯(lián)云服務(wù)將幫助企業(yè)及運(yùn)營商在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，結(jié)合信息化等技術(shù)對農(nóng)機(jī)裝備進(jìn)行技術(shù)集成升級，拓展其產(chǎn)品價值鏈，從單純產(chǎn)品制造向“制造+服務(wù)”轉(zhuǎn)型，為終端用戶創(chuàng)造更多的實(shí)際價值；幫助整個行業(yè)提升安全管控水平和運(yùn)營效率，為國家層面的戰(zhàn)略制定提供數(shù)據(jù)支撐。

針對合作社信息化建設(shè)實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)化”在合作社管理服務(wù)上的突破，推進(jìn)合作社服務(wù)信息化。開展農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程培訓(xùn)及檢測，推進(jìn)農(nóng)機(jī)監(jiān)理信息化工作，以信息化為手段建立農(nóng)機(jī)管理統(tǒng)計(jì)臺賬，確保源頭數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和及時性，加速信息技術(shù)在機(jī)械化生產(chǎn)管理中應(yīng)用。完善拖拉機(jī)自動駕駛、深松整地、植保噴藥、精準(zhǔn)收獲等精細(xì)化管控信息服務(wù)平臺應(yīng)用的全面推廣，為政府提供宏觀的科學(xué)決策支持，為行業(yè)提供精準(zhǔn)作業(yè)及農(nóng)機(jī)管理服務(wù)，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各級企業(yè)提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)，為農(nóng)戶提供智能農(nóng)機(jī)技術(shù)服務(wù)。

環(huán)境效益。農(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)信息化平臺在作業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，極大地提高了生產(chǎn)和作業(yè)效率。平臺為農(nóng)田狀態(tài)信息的獲取提供位置信息，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施變量作業(yè)提供了必要條件。平臺建設(shè)為農(nóng)用機(jī)具的運(yùn)行控制提供高精度實(shí)時位置信息，能極大提升作業(yè)的效率。作業(yè)幅寬較大的農(nóng)機(jī)具噴灑作業(yè)時，容易造成作業(yè)重疊和遺漏，在這類農(nóng)機(jī)具和農(nóng)用飛機(jī)上安裝衛(wèi)星定位及信息化系統(tǒng)，可以顯著地提高作業(yè)精度，避免作業(yè)重疊和遺漏，減少不必要的浪費(fèi)。平臺為農(nóng)機(jī)具提供實(shí)時位置信息，使得農(nóng)機(jī)具可以調(diào)用處方圖信息，實(shí)現(xiàn)水、種子、肥料和化學(xué)藥劑等生產(chǎn)要素的精準(zhǔn)施用，可節(jié)水30%-50%、節(jié)肥25%-45%、省藥20%-35%，既保證了作物的需求，又可以節(jié)約投入和減輕環(huán)境污染，保障我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。