寇海峰:智能农机服务智慧农业

发布时间:2016-12-25

寇海峰简介:

中国一拖市场部部长,高级工程师。长期从事市场营销、采购管理、重点建设项目管理、企业经营管理等工作,现主要负责中国一拖营销管理、市场调研和产品策划管理等工作。 担任中国农业机械学会市场分会第八届委员会副主任委员社会职务,在农业机械、汽车业务等产品营销工作方面具有丰富经验。

2016年11月26日,中国农业机械学会农机化分会与农机360网共同在海南博鳌举办主题为“提质 增效 补短板 数字化”的2016中国农业机械化论坛。一拖市场部部长,高级工程师寇海峰应邀出席活动并作做了题为《智能农机服务智慧农业》的演讲报告。

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什么是智能农机?智能农机就是按照人设定的参数,农机可以进行自动自发的作业。智能农机是精准农业、智慧农业发展的一个基础,精准农业是按照我们设定的参数通过农机来实施一种定量的可量化的作业。智慧农业,是在精准农业的基础上,通过我们对土壤参数、外部环境参数包括农机作业的参数,进行统计分析之后,向农机实施人工智能逻辑运算,向农机推送作业的要求,农机按照这种作业的要求实施作业,这是比精准农业又上升了一个台阶和层次。

首先是智慧农业发展的现状。欧美在智慧农业发展上要比我们走得靠前,这是美国目前在智慧农业发展的一些数据统计,我们可以看到,基于GPS全球定位导航、自动控制和自动驾驶,应用已经达到了83%。精准农业服务,这个服务包括测土配方的服务,包括田间植保的服务等等,已经占到了82%。基于GPS喷要控制占到74%。这些技术在美国相对来说已经比较成熟,尤其是围绕农业的服务产业也形成了相对稳定的市场。

美国的智能农机和农业服务保持了一个较高的增长速度,我们可以看到这是基于GPS的自动控制和自动驾驶从2004年的5%发展到2015年的83%。基于GPS导航的喷感和喷头的控制,从2011年的39%上升到了2015年的74%。这几个应该说是发展速度比较快的技术。精准农业的服务从2006年的67%上升到2015年的82%,这个发展也是相对比较快的。

国际主流的农机制造企业,基本上从精量控制入手,不断提升农机的自动化和智能化。迪尔ABMS系统、凯斯AFS系统、克拉斯EASY系统、爱科FUSE系统、久保田的KASA系统,这都是他们在智能农机应用中建立的系统管理平台。

目前美国的农机自动化的应用水平还是比较高的,从我们的调研数据来看,2015年美国140马力以上的产品,79%都安装了GPS系统,这就是一个前装的应用。无人驾驶系统目前应用得不是特别广泛,这主要是基于美国道路交通安全法规的一些要求。

美国的信息化服务水平比较高,刚才我们谈到了一些主流的农机企业都有自己的系统管理平台。美国也有十分广泛的第三方信息服务平台,这些包括种植技术、农场管理、耕作管理、收获管理、运输管理(田间物流)、农机调度管理、作物监控等等整个过程。实际上美国的一些主流的农机企业也在应用第三方管理系统。

在我国,自动驾驶的应用处于初级发展阶段,根据我们统计的结果,每年自动导航系统的应用大概2千台左右,全部是后装,因为我们目前自动驾驶后装有一些补贴政策,但是前装现在还没有明确的补贴政策。在东北、新疆等地块比较大的区域应用得相对充分一些,因为美国的地块农场面积相对比较大,更适合于大容量的作业,美国应该是我们的土地面积的40倍,所以它的作业比较大。我们精准化的作业系统还处于探索阶段,现在在国内也出现了一些精准农业的管理系统,后面我也会谈到。

2005年农业部、财政部在湖南启动了测土配方施肥补贴项目,十年来积累了大量的数据,为测土配方施肥积累了大量的经验。目前这个系统支持早稻、中稻、晚稻、玉米、红薯等8个作物,测土配方施肥就是根据我们对土地肥力的监控来实时变量地施肥,减少土地的污染。

2016年我们的深松作业目标1.5亿亩,2017年应该仍然是1.5亿亩的深松作业目标。十年期间我们可深松面积要全部深松一遍,所以部分省区深松作业系统应用得比较充分,这是新疆的深松监测平台。深松监测主要是通过GPS进行位置定位和轨迹跟踪,机具识别传感器对一些参数进行识别,摄像头主要是对深松作业进行监控。这些设备进行联合可以做深松作业的统计、效果监控以及为补贴发放提供一些依据。

第二部分,智能农机的发展趋势。智慧农业发展的基础是农机的智能化,农机的智能化,实际上智能化来自动换挡技术的发展,因为它要根据系统后台的指令来实施快速自动地作业的调整,人工是很难实现这种变量作业的,它的核心就是大数据和物联网。大数据,也就是我们后台系统的管理平台,要依赖于历史数据以及我们在土壤监测、地理信息数据,包括农机作业的实施数据进行逻辑分析、逻辑判断,给农机下达最为适宜的作业指令,物联网就要实现远程的自动控制。

目前国内的政策环境有利于智能农机的发展。农业装备也是中国制造2025重点发展的十大领域之一。农业装备的“十三五”规划也提高了重点发展高端装备,实际上目前农机产品仍然处于中低端的水平,如何提高我们的农机制造水平,满足我们农业高效、低成本的要求,智能农机也是一个选择。

智能农机的发展也符合我国提出的融合政策。制造业,农机本身就是一个机械产品,是由企业来进行生产的,向农民提供作业服务及其他服务。比如我们刚才谈到的农机调度,包括系统平台可以向机手推送一些故障的自诊断、故障的提前预警等一些信息。它也是信息化、自动化、数据化等等的结合体。

智能农机是多种数据的融合,自动化,刚才我们谈到了按照系统平台的指令来自动地实施作业。电子化,要求数字化的数据。信息化,通过我们的数据的传输,通过系统后台对数据的处理,向农机推送最为适宜的作业指令。

智能农机,我认为应该实现四个主要的内容,这也是依赖于自动化、电子化、信息化的基础。

智能控制。刚才我们谈到了比如说故障自诊断、故障提前预警,包括根据我们人工指令或者是系统后台的逻辑运算指令,来实施自动自发的作业,这都属于自动智能控制的范畴。多机物联,它是要依赖于农机具实施作业,必须要实现多机物联,美国运用比较广泛的也是拖拉机、收获机包括一些田间植保的设备,其中拖拉机的作业精度要求是最高的,往往要求达到厘米精度,甚至作业精度要控制在1厘米以内。所以多机物联一定是智能农机要实现的一个功能。

精准作业。根据我们的测土配方的数据,根据我们的历史数据、农机实时的作业数据,由系统后台经过逻辑分析、逻辑运算,向智能农机推送精准的作业指令,实现精准作业。

产品决策。目前中国一拖在实施的工况监测的项目,已经对发动机包括动力换挡变速箱的作业参数进行了一个统计,实时上传。通过这些参数的分析,可以知道产品常用的档位是什么,农机PTU(音)输出常用的扭矩是什么样的,我们的农机作业是平地作业多起来坡地作业多,坡度大概是多少,这样就可以对现有的产品进行优化。根据这些参数再加上外部的信息,比如气温、气压等等参数,可以实施精准的产品的设计输入。并且可以实现每个县、每个乡都可以研发不同的产品,使产品的适用性更强。

智能农机要重视数据的挖掘和利用,地理信息、环境信息、测土配方、水分、病草虫害等信息,这是智能农机作业逻辑运算、逻辑分析的数据基础。充分的数据挖掘能够使智能农机的作业指令更为精准,以实现农机在耕种管收等各项作业当中的变量、定量,以提高效率,节能,降低土壤污染,减少作业成本。目前的农产品和国际农产品的价格竞争力相比比较差,人工成本在当中占了比较大的比例,智能农机的发展、自动驾驶的发展,一定会促进我们农田作业人工成本的降低,而且也会适应农田作业人群老龄化的发展趋势。

下面分享一拖公司近几年的应用经验。中国一拖应该是国内从事智能农机自动驾驶研究比较早的企业之一,在2009年我们就推出了基于GPS导航,当时北斗应用得还不是特别充分,自动驾驶系统。我们自主研发了工况监测系统,可以实现对机车位置轨迹跟踪和工况信息的实时监测,目前可以通过GPS或者北斗系统获取这些信息。为什么是双系统,因为现在北斗的信息网络还不是特别完善,在有些地方信号偏弱一些,所以实施双膜的信息采集。

国三和动力换挡的大批量应用,2016年一拖已经在全面切换国三产品。国三产品已经实现了数据化,通过ECU的逻辑控制,对发动机进行自动控制。在动力换挡当中,通过TCU也可以进行信号采集和自动控制,这也促进了智能农机的发展。

一拖现在已经实现了农机的自动调度,在拖拉机或者收割机上装上相应的GPS或者北斗模块,就可以实现对机器的位置和状态进行跟踪。同时可以向有作业需求的用户推送我们农机的作业状态,可以向机手推送作业需求。

远程故障申报,这个可以通过音频、图片或者文字的形式,在线申报故障,通过专家坐席在线为用户提供支持。也可以实现精准的位置定位,支持服务及时性的提高。

现在一拖正在进行智能监控服务平台的建设,这个平台是基于智能控制、大数据分析、移动互联等技术的基础上,平台建成以后会实现刚才跟大家分享的四个主要的功能,包括远程控制、远程诊断、远程调度、自动驾驶、智能控制、工况监测、故障预警等等。

一拖也正在研发精准作业和专家支持系统,这要基于外部数据充分的基础上,这个系统才能运行比较正常,地理信息、养分、水分、湿度这些信息也是智能决策系统能够发挥作用的一个根本和基础。

未来这些发展是基于智能化控制技术、农业感知技术,地理信息系统,这些是一些基础,这些技术需要足五个特性,一拖也在朝着这方面努力。首先是适应作业,其次实用性,用户愿意使用,也能够得到广泛的推广,第三,稳定性,第四,可靠性要好,第五,低成本。现在一拖协助湖北农机具和农机推广站在推进的北斗应用项目,也在朝着这方面努力,希望通过两年的时间,使湖北的智能农机包括工况监测能够有一个较快的发展。

由于今天出席会议的都是行业的专家和各级领导,以及行业中的经销商、企业代表,所以我也想提几点建议。

首先,智能农机目前缺少相应的行业标准和国家标准。拖标委和中国农大正在联合制定智能农机、自动驾驶的工况监测标准,希望能促进我们智能农机产品相应标准的快速发展。

第二,建议给予智能农机前装补贴政策。目前自动驾驶在很多省区已经有补贴政策,主要针对后装,是由导航企业和自动驾驶供应商进行后装给予补贴。实际上智能农机如果真正得到快速发展,要依赖于制造企业。制造企业的前装相对于自动驾驶系统供应商的后装来说,一个是前装的导航系统、工况监测系统也好,可以和主机进行完全的匹配,而且在产品研发的过程中要经过大量的实验。但是后装应该说是在主体基础上的改装,它的匹配性相对交叉一点。另外更为可靠,因为后装实施的条件是比较差的,在县里面甚至乡里面的一些服务站进行改装,这和制造企业相对比较精良的装配条件,以及入库前的检测条件相比,有一定的差距。第三,前装的成本相对比较低,从美国自动驾驶的前装和后装的成本比较来看,前装比后装要降低大概30%。通过测算,目前前装应该比后装降低20%以上。第四,前装的服务及时性会相对好一些,由制造企业实施,制造企业的服务体系相对比较完善,导航供应商或者自动驾驶系统的供应商没有很完善的服务体系,很难保证用户服务的及时性和有效性,所以我们建议给予智能农机前装的补贴政策。现在农机化司也在进行考虑。

第三,培育相应的数据获取体系。用政策引导,用有形的手引导无形的手,快速实现地理信息、测土配方、墒情检测、产量监控等数据支持体系,促进智能农机的应用。

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