智能农机装备测控技术发展概况（五）

  目前耕深监控系统国内外均有成熟的产品，基于激光平地技术的商业化产品较多。

  可利用安装在地轮与机架上的传感器检验测试耕深，并根据处方或设置的固定深度，通过液压系统精准控制，人机界面可实时显示工作状态。

  美国 Trimble 公司研制的 GCS 系列农业激光平地自动控制系统，着眼于过程控制，通过LＲ41/410激光接收器监测的方式，对平地机铲刀的高程和倾角实时显示监测，自动控制油缸升降运作，实现高程精度要求。

  我国GNSS 精细平地技术虽然起步较晚，但随着北斗卫星导航定位系统的持续不断的发展，以及多方学者的技术攻关，GNSS 精细平地系统应用规模在快速扩大。

  l 智仁科技公司的农机深松耕地作业 GNSS 监控系统，可实现农机深松作业过程、面积、深度等参数实时准确监测，支持数据统计分析、图形化显示、作业机具管理、作业视频监控与合作社管理等功能。

  l 盛恒天宝公司的IGS 激光平地系统，激光平整精度可达 2cm。但激光平地机在强光、大风等作业环境下难以正常工作，不适合平整大面积、坡度大的土地。（基于GNSS智能精细平地机可以弥补）

  l 南京农业大学设计了一种基于双 GNSS 天线的智能水田平整地控制系统，以天线高程定位数据与俯仰角数据作为旋耕平地机高程与倾角信息，采用模糊PID控制算法，实现了机具的水平与高度调节。

  l 中国农业大学提出了一种基于 GNSS 双天线和姿态航向参考系统组合的地形测量方法，减小了农田地势信息的采集误差。

  国外鲜有针对土壤消毒设备做专门开发，多聚焦开发精准灌溉消毒一体化设备。我国针对土壤消毒化学剂的物理形态特点，进行了针对性试验研究。

  l 马伟团队（北京农业智能装备技术研究中心）针对液态土壤消毒剂开发了一种新型土壤精准消毒机，基于霍尔传感器、转速编码器、超声传感器等开发精准消毒变量控制管理系统，实现圆盘注药药量和速度之间的精准伺服调节，同时开发单位面积消毒剂用量PID调节的一体化调控消毒机终端，实现了施药量数据实时上传。

  l 针对固态土壤消毒剂，马浩林团队（西南大学）研制了一种3D XG200型基于物联网精准消毒系统，开发了基于电力驱动的精准变量控制管理系统，实现固态粉制药剂通过气体输送的方式经药剂变量分配并与旋耕中的土壤充分混合，达到土壤消毒效果，系统配套的物联网管理系统能方便查询地块药剂使用量分布情况。

  目前国内成熟产品化土壤消毒机大多聚焦开发大功率自走深旋精准土壤消毒一体机，可同时完成旋耕整地与土壤消毒作业，但缺少相关智能测控技术的支撑。

  由于土传病害特殊性，实时检测难度大，目前基于虫害在线监测变量施药技术需要深入研究。

  播种机智能测控技术应用大多分布在在排种监控终端、播深与下压力监控终端两方面，其目的分别为提高播量精度与均匀性、播深精度与一致性。

  电驱排种是排种速率在线调节的主要方式。德国 Horsch 公司、美国Kinze公司、美国Precision Planting公司、瑞典Väderstad公司均推出了电驱排种系统。

  根据下压力监测进行反馈调节，能够解决种沟压实不当的问题。 播种深度和下压力存在着交互关系，二者融合调控，同时达到播种深度和下压力最优化仍有待深入研究。

  基于车速的电驱排种没办法实现不同地理位置的最优播量调控，凯斯纽荷兰( CNH)公司研制了EARLY RISER 2000系列播种处方变量播种机，实现根据地理位置的精准变量播种。

  l 何先涛团队（中国农业大学）利用总线通信技术开发了一种价格较低的国产化处方变量播种系统。

  基于处方图的变量播种根据种植环境的养分和地理位置等差异，按播种处方图进行播量定位调控，具有节本增产的巨大潜力，但播种处方图构建、变量播种调控关键技术国产化应用研究相对滞后。

  美国AgLeader公司研发了 SureForce下压力控制管理系统，采用液压缸控制单体对地下压力，相比空气弹簧，减小了控制响应时间。

  北京农业智能装备技术研究中心在国内较早研制了基于处方精准变量施肥作业系统及作业样机，可以依据施肥处方图调整外槽轮排肥器转速进行变量作业。

  均匀施肥忽视了作物最佳肥量施用位置的特性，使得肥料利用效率未得以充分发挥。施肥位置调控应用使以上问题得以改善，主要有分层施肥和对靶施肥两项技术。

  目前，施肥机智能终端在处方信息获取、处方在线传感、施肥机工况监测和精准施肥调控方面积累了一系列技术成果，但仍缺乏施肥变量决策模型快速构建方法、施肥机质量流监测传感器等。

  DORUCHOWSKI（波兰）等开发了一种作物自适应喷雾系统 CASA，能够准确的通过作物冠层信息、作业环境、果树病虫害进行风速、药量控制。

  博创联动与北京农业智能装备技术研究中心开发的EM系列农机喷药物联网监测终端，具有手控和自控两种模式，可实现作业状态参数实时监测，施药量、作业面积、作业轨迹记录数据上传至农机物联网云平台，持多机作业信息化综合管理与评价。

  目前，美国 John Deere公司、德国CLAAS公司、美国Case IH公司等国外企业收获机智能监控技术较为成熟，如 John Deere公司的GreenStar系统，包含了产量监控系统、智能喂入量控制管理系统、卫星导航系统。

  我国在产量计量、损失率监控技术的研究方面起步较晚，落后国外较多，尚未出现成熟产品，亟需加强收获测控终端产品的研发。

  深松作业远程监测平台是目前应用场景范围最广的农机作业管理平台，国内已有多个团队进行了研发和规模化应用，已形成国产市场化运营体系。

  l 孟志军团队（北京农业智能装备技术研究中心）采用Browser/Server架构搭建了农机深松作业远程监测平台，终端采用单点卫星定位，作业面积最大误差0.92%。l 刘阳春团队（中国农业机械化科学研究院）设计的深松作业远程管理系统，同样采用Browser/Server 架构，通过 Active MQ 消息队列技术和数据查询缓存技术，缓解了数据库高并发负载问题。

  北京德邦大为科技有限公司研发的农机管家 APP管理平台，采用 4G高速网络传输技术，可同时监管播种机的有效作业面积、播种量、施肥量、作业合格率和秸秆覆盖率等重要信息，但其对种子落点定位等关键指标未有涉及。

  其他农机作业环节方面，王诚龙（北京理工大学）等对播种、施肥、深松环节进行了作业质量在线监测研究，并采用Browser/Server平台结合智能移动终端 APP进行数据管理。

  目前，除深松作业外，别的环节在国内尚无大范围的实际应用，未来农机作业全程质量监管将成为发展的新趋势。