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1、Modern Agricultural Machinery Cloud Computing Service Based on BDS and ICT Zhang Junning, Ph.D Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences BDS/GNSSBDS/GNSS Khartoum, Republic of Sudan, 24Khartoum, Republic of Sudan, 24- -26 September 201826 September 2018 提纲提纲 OutlineOutline 背景介绍背景介绍 基于北斗
2、的农基于北斗的农机精准作业机精准作业 农业云服务及展望农业云服务及展望 农机农机云云平台管理特点平台管理特点 一一、背景介绍背景介绍 Background 体力劳动机械化自动化物联网 V1.0V2.0V3.0V4.0 依靠个人体力劳动及畜力劳动 的生产经营模式。 以机械化、批量化生产为 主的生产经营模式。 以现代信息技术应用、局部 生产作业自动化为主要特征 的农业。 以物联网、移动互联网、 大数据、云计算等为支撑 和手段的现代智能农业 农业现代化发展与农机智能化发展息息相关 农业的根本出路在于机械化农业的根本出路在于机械化 2018/9/75 农业机械装备迅速地吸收和应用现代传感、物联网 、信
3、息化技术，向大型、复杂、高效、节能、环保 型方向发展。 根据农田作物空间和时间差异性信息，按需实施定 位调控的“处方农作”。 农业机械精细智能化是现代农业发展必然 解决作业粗放解决作业粗放、可靠性和安全性差可靠性和安全性差、环境污染环境污染、能源农资浪费问题的基础能源农资浪费问题的基础 智能农机方向Direction of development 6 施肥：6000万吨/年，利用率30% 60% 灌溉：3800亿立方米/年，利用率53% 75% 施药：180万吨/年，利用率30% 60% 促进节约增效，确保食物安全，实现绿色发展 水肥药施用粗放，利用率低 既浪费资源既浪费资源 又污染环境又污染
4、环境 农机变量作业是根据空间变异，定位、定时、定量实施的农事操作技术与管理系统 智能农机方向Direction of development 2018/9/77 二二、基于北斗的农机精准作业基于北斗的农机精准作业 Technology of agricultural machine operation remote monitoring 农机全程电子监管系统农机全程电子监管系统 耕整作业收获作业播种施肥作业植保作业 农业全程机械化云服务平台功能模块 信息化引领的现代农业全程解决方案 Function module Depth and area monitoring for subsoiler
5、Seeding operation monitoring Plant protection operation monitoring Combine harvesting operation monitoring 北斗卫星导航定位北斗卫星导航定位、遥感地理信息遥感地理信息、现代传感器以及移动通信现代传感器以及移动通信 面向机手面向机手、合作社合作社、农机管理部门农机管理部门，构建的农业深松物联网监管服务平台构建的农业深松物联网监管服务平台 通过数据汇总和分析为深松作业监督管理通过数据汇总和分析为深松作业监督管理、补贴发放等提供补贴发放等提供数据支撑和结算凭证数据支撑和结算凭证 互联网互联网+
6、+农机智能装备农机智能装备实际融合应用实际融合应用 功能模块1深松作业远程监管 Module 1- Subsoiling operation remote monitoring 6 6大核心功能大核心功能(Core functions)(Core functions)： 深度实时显示深度实时显示、监控图像抓拍监控图像抓拍、北斗北斗 位置定位位置定位、远程数据传输远程数据传输、声光报警声光报警、 机具识别校正机具识别校正。 采用数据融合算法采用数据融合算法，耕深监测耕深监测 误差误差1cm1cm 双模定位方式实现位置信息的双模定位方式实现位置信息的 监测监测，面积统计误差面积统计误差2%2% 支
7、持断网存储支持断网存储，连网补传数据连网补传数据 永久保存永久保存 坡地自动补偿功能坡地自动补偿功能 深松远程电子监测系统 Subsoiling remote monitoring system CAAMS 传感器 伺服电机 图像识别 根茬高度检测 播种控制器作业状态传感器 播量传感器 功能模块2播种及秸秆覆盖监管 Module 2- Seeding and conservation tillage monitoring 播种精准控制技术播种精准控制技术 播种区段控制技术 防重叠防重叠播种控制播种控制系统作业系统作业 施肥精准控制技术施肥精准控制技术 变量施肥作业系统分为基于处方图和基于实时
8、传感器两种 电液变量控制系统 电机变量控制系统 0100200300400500600700 110 115 120 125 130 135 140 145 150 时间(s) 肥料重量(kg) K N P The ratio of N,P,K = 1：2：3 Different ratio control curve The online ratio fertilization control technology Input the fertilizer prescription map On-board computer analyzes different acquirement mo
9、unt of three different fertilizers N, P, K Servo motors can be controlled respectively by the control system, and then the rotating speed of the fertilizing axis was changed to realize variable fertilization. Fertilizer weight (kg) Time (s) Variable Rate Equipments Feedback control technology based
10、on the weight and flow rate of each fertilizer 1 2 3 4 56 7 8 1.Fertilizer box 2.Motor 3.Rack 4.Stepladder 5.Applicatorboot 6. Land axle 7.Hitch frame 8.Dynamo 9.Field controller10.Weighing sensor 9 10 Servo motorWeighing sensor . Field experiments: Fertilization error5 Variable fertilizer range 751
11、000kg/h Variable operation based on prescription map VS normal operation: Saving seed and fertilizer costs 22.5 dollar/ ha, corn yield increased 9.32% Variable Rate Equipments CAAMS 对靶喷药系统 机器视觉系统 自动对行 自动起降 远程监控 路径规划 机群管理 智能变量决策 精准对靶喷雾 在线杂草识别 信息自动采集 作业面积统计 功能模块3植保作业监管 Module 3- Plant protection opera
12、tion monitoring 功能模块3植保作业监管 Module 3- Plant protection operation monitoring Recognized weed Original image Weed in wheat identification by virtual spectral feature Correct classification rate for descurainia weed 90; Incorrect classification rate for crop 5 Line of segment crop and weed: a line betw
13、een crop and weed is used to different weed from crop. 功能模块3植保作业监管 Module 3- Plant protection operation monitoring weed recognition camera Variable spray control system based on Camera Reduce vibration and increase recognition accuracy rate Multi-channel correlation spray Large intelligent automatic
14、 variable spray technology 功能模块3植保作业监管 Module 3- Plant protection operation monitoring Automatic course plan for special field 3D scan based precision field map Upgrade raw map to high-resolution map 使用导航作业终端使用导航作业终端 不使用导航作业终端不使用导航作业终端 功能模块3植保作业监管 Module 3- Plant protection operation monitoring 基于云管
15、理的联合收获机监控系统 工况参数可视化、响应快速化、测控系统化 功能模块4收获作业监管 割台绞龙转速 提升绞龙转速 杂余绞龙转速 杂余绞龙堵塞 夹带损失 过桥转速 纵流滚筒传动轴 扭矩与转速 切流滚筒传动轴 扭矩与转速 割台高度检测与 自动控制 凹板与滚筒间隙自 动调节 风机转速 出粮绞龙转速 滚筒转速自动控制 行走速度自动控制 输出功率 监测与控制系统 无线数据传输与检测控制终端 远程机群管理平台专家系统 堵塞故障诊断 传动故障诊断 疲劳故障预警 安全故障预警 Module 4- Combine harvestingoperation monitoring 2018/9/724 Combin
16、e-harvester smart detection system (b) Drive shaft torque and rotational speed for longitudinal roller (a) Power output(c) Cleaning loss Header height Drive shaft torque and rotational speed for longitudinal roller Drive shaft torque for tangential roller Engine power output Drift loss Rotational speed for lifting screw conveyor Rotational speed for fan Rotational speed
