智慧农业，塑造农机新未来（下）
日期： 2021-09-27 来源：原创 作者：刘月华
对于智慧农业，其实一直没有比较精确的定义，但可以确定的是，智慧农业是农业现代化和农业信息化发展到一定程度后，逐步出现的概念，代表着更高级别的农业发展水平，体现在农业生产生活中的各个方面。智慧农业与传统农业，有着截然不同的农业生产运营方式，传统农业主要靠生产者亲力亲为，信息沟通不畅导致很多问题产生，但智慧农业集合了多种现代科学技术的运用，并且连接了农业的全过程，从生产过程到后续管理最终流向市场，全程均有高科技保驾护航，能够较为精确的定位各个阶段所需要的数据，能够快速做出相应举措以应对产生的问题，突破了农业生产者的局限性，可以实现农业增产、农民增收入、农产品提质、农作物食品安全更可靠、农产品市场更广阔等一系列效果，为农业可持续发展的实现提供了条件。
智慧农业的相关技术，与农机相结合，催生出了智能化农机。智能化农机的突出特点，就是无人操作、智能决策。近两年，我国无人化、智能农机创新产品相继面市。“东方红”、“欧豹”无人驾驶拖拉机、“谷神”无人驾驶联合收割机已开展试验和作业示范，还实现了收割机与运粮车的主从导航无人驾驶；“丰疆”高速无人驾驶插秧机实现了水田原地掉头对行、秧盘自动提升等功能，已在多地投入水稻插秧生产实践。黑龙江、新疆、江苏、山东等多个粮棉主产省份相继开展了全过程无人化农业生产试验。以新疆生产建设兵团为例，其数字农业试点建设项目已经形成了棉花耕、种、管、收全程数字化生产管理模式，应用农机自动驾驶装备和无人化农机取得了显著效果，降低了农机作业驾驶难度和劳动强度，提升了作业效率，即使是新手驾驶员也能和老机手一样作业又快又好。当地棉花种植全部使用卫星导航自动驾驶技术，在夜间或能见度较差的天气作业也可做到准确对行，整个作业季每台机具较手动驾驶平均多播种1000亩，原先人工驾驶播种10行的地块采用自动驾驶可播种11行，土地利用率可提高0.5%-2.5%，棉花精准施肥能够节肥15%、单产增加5%左右。
目前，应用已经较为成熟、且推广面积较大的是植保无人飞机和搭载有农业用北斗导航终端的农机。加装了农业用北斗终端的农机，可以实现农机具信息化管理、人工辅助自动驾驶、作业质量监控、作业面积快速统计、作业收入统计等各种功能，可以有效提高作业质量，提高农机管理效率，降低操作人员劳动强度；同时，通过定位模块，实施跟踪农机经纬度和农机作业数据，可以让主管部门及时掌握，农机作业进度，如麦收进度、秋收进度、播种进度等，以便更高效地进行农机调度。
农业用北斗终端：市场培育完成，开始“大爆发”
农业用北斗终端，自2013年作为试点产品，被纳入农机购置补贴政策后，就驶入了市场培育的快车道。2020年，市场出现第一次大爆发：农业用北斗终端公示销售40460台，实现销售额近18亿元。市场的爆发，是“双增加”的结果，也即用户需求增加和厂商供给增加。2020年，有公示销售记录的生产企业有47家，比2019年增加了18家；经销商企业有2013家，基本是2019年的4倍。面对农业用北斗终端市场如此火爆的场面，若要了解目前市场上的产品都有哪些类型，各自的特点如何，又有哪些代表品牌？那就需要对这四万多台的产品销量做个详细分析。
目前，市场上的农业用北斗终端，主要可分成两大类，一是具有监控作用的农机机载终端设备，另一种是具有辅助驾驶功能的农机自动导航设备。从2020农机购置补贴公示数据来看，农机自动导航设备占比达86%。
农机机载终端：小设备，大能耐
农机机载终端设备，是基于卫星导航定位系统提供精确位置信息的产品，通过对位置数据的计算，可以实现作业状态监控、作业面积统计、作业轨迹绘制等功能；通过加装摄像装置，并设置相应参数，还可以实现农机作业质量监控，如农机深松作业监控、农机播种监控等；机载终端设备的延展功能，还可以实现其他功能，如农机运行工况监测。农机机载终端设备，价格相对较低，但对购机用户来说是“小成本大能耐”，相当于为农机增加了一个“大脑”：对自购机的机手来说，设备可以自动统计作业面积，省了人工测量面积的麻烦；设备本身的精准定位功能，在农机需要维修时，可以让维修人员快速找到故障机器，大大缩减维修等待时间。对购机的合作社、农机大户来说，可以实时掌握农机的位置、作业状态、作业量等信息，确定农机是否得到了高效使用。农机机载终端设备领域，目前既有本来就从事农机自动导航设备生产的企业，如黑龙江惠达科技；也有深耕、服务农机行业十多年，为农机行业开发、建设了全国农机作业大数据平台的软件开发型公司，如大田科技。
下面对就以北京金色大田生产的农机机载终端产品，对机载终端的功能，做下详细介绍。
精准定位：采用厘米级RTK差分算法，定位精度从误差<2m，提高到<25cm，使得监控终端的定位数据、轨迹数据更加精准，为后期面积计算提供了非常优质的轨迹数据。
作业面积统计：在系统的AI算法上，采用幅宽面积计算法、作业轨迹投射图形法、作 业轨迹中心辐射轮廓法来不断提升面积计算的精度，通过三种算法在不同情况下的互相校正，提供计算精度更高的计算结果，从而做到作业面积的精准监测。
设备分布、设备定位：通过配套系统后台，可以实时跟踪农机经纬度和农机运行数据。监控农机运行安全；了解农机是否在指定区域作业；提供精准导航地点；快速到达维修地点。
运行轨迹回放：配套系统服务平台记录农机运行海量轨迹点，通过大数据计算形成农机运行轨迹 路线。掌握农机历史运行情况；统计农机运行时长、运行里程，统计农机作业效率。
作业面积统计：根据作业状态准确计算作业面积，从而实现机手实时检查作业数据，实现作业补贴的有效监管。
作业收入分析：根据机具的作业面积，并结合每类作业的市场价格，计算出每台设备的预计 收入。统计出用户预计收入、用户投资回报周期、机具的平均收益、地区平均收益，形成产 品盈利能力、用户的收入满意度、产品投放和市场开拓策略报告。
农机自动导航设备，市场培育完成，爆发之势锐不可当
农机自动导航设备，同样是基于卫星导航定位系统提供精确位置信息的产品，利用设备中的控制模块对农业机械进行精确控制，以确保农机按预定路线精确作业，可以有效地提高劳动生产率、降低劳动强度、延长作业时间及提高土地产出率。
国内农机自动导航设备，最初由约翰迪尔、凯斯纽荷兰、克拉斯等跨国公司以整机的形式引入国内，由跨国公司完成了国内市场启蒙。农机购置补贴政策的加码，加快了农机自动导航设备市场的培育。从农机购置补贴公示销量来看，2020年有补贴公示销量的农机自动导航生产企业，共有42家，销量领先的头部企业，既有入行较早的老牌企业，如上海联适导航、合众思壮、黑龙江惠达科技等，也有丰疆智能这样迅速上升的后起之秀。
农机自动导航设备，又可以分成液压转向式和电动方向盘式。液压转向式，采用的是以电液比例阀驱动转向轮的液压方案，由天线、ECU控制器、数据处理器、角度传感器、液压阀、管线等部件组成。电动方向盘式，采用的是电机带动方向盘模拟人工驾驶的电动方向盘方案，由天线、导航模块、数据处理器、角度传感器、电动方向盘及线路等部件组成。虽说，从农机购置补贴公示数据来看，电动方向盘的农机自动导航设备占据绝对主流的市场地位，但并不能绝对地说电动方向盘强于液压转向。这主要是因为农机购置补贴公示数据，展示的农机自动导航设备的后装市场销量数据，毕竟对于后装市场来说，液压方案改装过程复杂，而电动方向盘改装相对简单。因此，液压转向式一般用于农机生产厂商的前装或者说预装，而电动方向盘式则更多是应用于农机后装或者说是后市场改造。从后期使用来看，液压转向式有利于长期运行，维修保养简单；而电动方向盘式因其电机功耗大，对电瓶寿命、方向盘安装轴有一定影响，毕竟农机原装方向盘安装轴的承载设计是有载荷范围的。从作业精度来看，两种类型仅仅是执行机构上的区分，在车况一致、规划算法固定的情况下，作业精度是没有差别的。
2020年自动导航设备销量，实现销量34028台，是2019年销量的5倍，有效满足着用户的新需求，体量不断增大。自2013年，自动导航系统被部分地区纳入农机购置补贴范围后，经过多年的市场培养，自动导航设备在新疆、新疆兵团、黑龙江农垦等地逐步受到用户认可，虽然2020年销量有爆发式增长，但销量明显低于这些地区大马力拖拉机、大型收割机的销量，再把这些地区已有的大型农机考虑在内，可以发现自动导航设备在前装市场和后装市场方面，都还有相当可观的市场上升空间。从2021年上半年的农机市场来，日趋饱和的传统农机产品正在进入质量升级换代发展阶段，市场趋缓已成定局，高端化、智能化、大型化正成为农机市场的一股浪潮。其中，自动导航设备，作为推动传统农机转型为智能农机的重要设备，市场表现极为亮眼。2020年，自动导航补贴消费市场规模已达17.39亿元，2021年市场规模将轻松突破20亿元。自动导航设备市场爆发之势，锐不可当。
自农业用北斗终端被纳入农机购置补贴范围以来，累计销量不足7万套，而近5年，大中型轮式拖拉机已销售158万余台，若是再把收获机械、打药机、插秧机等其他机械计算在内，可以看出农业用北斗终端设备的后装市场还有很大很大。同样，前装市场也大有可为，毕竟我国是农业大国，轮式拖拉机保持着一年二三十万台，收割机一年10多万台，插秧机六七万台的更新增长量。
对于智慧农业，其实一直没有比较精确的定义，但可以确定的是，智慧农业是农业现代化和农业信息化发展到一定程度后，逐步出现的概念，代表着更高级别的农业发展水平，体现在农业生产生活中的各个方面。智慧农业与传统农业，有着截然不同的农业生产运营方式，传统农业主要靠生产者亲力亲为，信息沟通不畅导致很多问题产生，但智慧农业集合了多种现代科学技术的运用，并且连接了农业的全过程，从生产过程到后续管理最终流向市场，全程均有高科技保驾护航，能够较为精确的定位各个阶段所需要的数据，能够快速做出相应举措以应对产生的问题，突破了农业生产者的局限性，可以实现农业增产、农民增收入、农产品提质、农作物食品安全更可靠、农产品市场更广阔等一系列效果，为农业可持续发展的实现提供了条件。
智慧农业的相关技术，与农机相结合，催生出了智能化农机。智能化农机的突出特点，就是无人操作、智能决策。近两年，我国无人化、智能农机创新产品相继面市。“东方红”、“欧豹”无人驾驶拖拉机、“谷神”无人驾驶联合收割机已开展试验和作业示范，还实现了收割机与运粮车的主从导航无人驾驶；“丰疆”高速无人驾驶插秧机实现了水田原地掉头对行、秧盘自动提升等功能，已在多地投入水稻插秧生产实践。黑龙江、新疆、江苏、山东等多个粮棉主产省份相继开展了全过程无人化农业生产试验。以新疆生产建设兵团为例，其数字农业试点建设项目已经形成了棉花耕、种、管、收全程数字化生产管理模式，应用农机自动驾驶装备和无人化农机取得了显著效果，降低了农机作业驾驶难度和劳动强度，提升了作业效率，即使是新手驾驶员也能和老机手一样作业又快又好。当地棉花种植全部使用卫星导航自动驾驶技术，在夜间或能见度较差的天气作业也可做到准确对行，整个作业季每台机具较手动驾驶平均多播种1000亩，原先人工驾驶播种10行的地块采用自动驾驶可播种11行，土地利用率可提高0.5%-2.5%，棉花精准施肥能够节肥15%、单产增加5%左右。
目前，应用已经较为成熟、且推广面积较大的是植保无人飞机和搭载有农业用北斗导航终端的农机。加装了农业用北斗终端的农机，可以实现农机具信息化管理、人工辅助自动驾驶、作业质量监控、作业面积快速统计、作业收入统计等各种功能，可以有效提高作业质量，提高农机管理效率，降低操作人员劳动强度；同时，通过定位模块，实施跟踪农机经纬度和农机作业数据，可以让主管部门及时掌握，农机作业进度，如麦收进度、秋收进度、播种进度等，以便更高效地进行农机调度。
农业用北斗终端：市场培育完成，开始“大爆发”
农业用北斗终端，自2013年作为试点产品，被纳入农机购置补贴政策后，就驶入了市场培育的快车道。2020年，市场出现第一次大爆发：农业用北斗终端公示销售40460台，实现销售额近18亿元。市场的爆发，是“双增加”的结果，也即用户需求增加和厂商供给增加。2020年，有公示销售记录的生产企业有47家，比2019年增加了18家；经销商企业有2013家，基本是2019年的4倍。面对农业用北斗终端市场如此火爆的场面，若要了解目前市场上的产品都有哪些类型，各自的特点如何，又有哪些代表品牌？那就需要对这四万多台的产品销量做个详细分析。
目前，市场上的农业用北斗终端，主要可分成两大类，一是具有监控作用的农机机载终端设备，另一种是具有辅助驾驶功能的农机自动导航设备。从2020农机购置补贴公示数据来看，农机自动导航设备占比达86%。
农机机载终端：小设备，大能耐
农机机载终端设备，是基于卫星导航定位系统提供精确位置信息的产品，通过对位置数据的计算，可以实现作业状态监控、作业面积统计、作业轨迹绘制等功能；通过加装摄像装置，并设置相应参数，还可以实现农机作业质量监控，如农机深松作业监控、农机播种监控等；机载终端设备的延展功能，还可以实现其他功能，如农机运行工况监测。农机机载终端设备，价格相对较低，但对购机用户来说是“小成本大能耐”，相当于为农机增加了一个“大脑”：对自购机的机手来说，设备可以自动统计作业面积，省了人工测量面积的麻烦；设备本身的精准定位功能，在农机需要维修时，可以让维修人员快速找到故障机器，大大缩减维修等待时间。对购机的合作社、农机大户来说，可以实时掌握农机的位置、作业状态、作业量等信息，确定农机是否得到了高效使用。农机机载终端设备领域，目前既有本来就从事农机自动导航设备生产的企业，如黑龙江惠达科技；也有深耕、服务农机行业十多年，为农机行业开发、建设了全国农机作业大数据平台的软件开发型公司，如大田科技。
下面对就以北京金色大田生产的农机机载终端产品，对机载终端的功能，做下详细介绍。
精准定位：采用厘米级RTK差分算法，定位精度从误差<2m，提高到<25cm，使得监控终端的定位数据、轨迹数据更加精准，为后期面积计算提供了非常优质的轨迹数据。
作业面积统计：在系统的AI算法上，采用幅宽面积计算法、作业轨迹投射图形法、作 业轨迹中心辐射轮廓法来不断提升面积计算的精度，通过三种算法在不同情况下的互相校正，提供计算精度更高的计算结果，从而做到作业面积的精准监测。
设备分布、设备定位：通过配套系统后台，可以实时跟踪农机经纬度和农机运行数据。监控农机运行安全；了解农机是否在指定区域作业；提供精准导航地点；快速到达维修地点。
运行轨迹回放：配套系统服务平台记录农机运行海量轨迹点，通过大数据计算形成农机运行轨迹 路线。掌握农机历史运行情况；统计农机运行时长、运行里程，统计农机作业效率。
作业面积统计：根据作业状态准确计算作业面积，从而实现机手实时检查作业数据，实现作业补贴的有效监管。
作业收入分析：根据机具的作业面积，并结合每类作业的市场价格，计算出每台设备的预计 收入。统计出用户预计收入、用户投资回报周期、机具的平均收益、地区平均收益，形成产 品盈利能力、用户的收入满意度、产品投放和市场开拓策略报告。
农机自动导航设备，市场培育完成，爆发之势锐不可当
农机自动导航设备，同样是基于卫星导航定位系统提供精确位置信息的产品，利用设备中的控制模块对农业机械进行精确控制，以确保农机按预定路线精确作业，可以有效地提高劳动生产率、降低劳动强度、延长作业时间及提高土地产出率。
国内农机自动导航设备，最初由约翰迪尔、凯斯纽荷兰、克拉斯等跨国公司以整机的形式引入国内，由跨国公司完成了国内市场启蒙。农机购置补贴政策的加码，加快了农机自动导航设备市场的培育。从农机购置补贴公示销量来看，2020年有补贴公示销量的农机自动导航生产企业，共有42家，销量领先的头部企业，既有入行较早的老牌企业，如上海联适导航、合众思壮、黑龙江惠达科技等，也有丰疆智能这样迅速上升的后起之秀。
农机自动导航设备，又可以分成液压转向式和电动方向盘式。液压转向式，采用的是以电液比例阀驱动转向轮的液压方案，由天线、ECU控制器、数据处理器、角度传感器、液压阀、管线等部件组成。电动方向盘式，采用的是电机带动方向盘模拟人工驾驶的电动方向盘方案，由天线、导航模块、数据处理器、角度传感器、电动方向盘及线路等部件组成。虽说，从农机购置补贴公示数据来看，电动方向盘的农机自动导航设备占据绝对主流的市场地位，但并不能绝对地说电动方向盘强于液压转向。这主要是因为农机购置补贴公示数据，展示的农机自动导航设备的后装市场销量数据，毕竟对于后装市场来说，液压方案改装过程复杂，而电动方向盘改装相对简单。因此，液压转向式一般用于农机生产厂商的前装或者说预装，而电动方向盘式则更多是应用于农机后装或者说是后市场改造。从后期使用来看，液压转向式有利于长期运行，维修保养简单；而电动方向盘式因其电机功耗大，对电瓶寿命、方向盘安装轴有一定影响，毕竟农机原装方向盘安装轴的承载设计是有载荷范围的。从作业精度来看，两种类型仅仅是执行机构上的区分，在车况一致、规划算法固定的情况下，作业精度是没有差别的。
2020年自动导航设备销量，实现销量34028台，是2019年销量的5倍，有效满足着用户的新需求，体量不断增大。自2013年，自动导航系统被部分地区纳入农机购置补贴范围后，经过多年的市场培养，自动导航设备在新疆、新疆兵团、黑龙江农垦等地逐步受到用户认可，虽然2020年销量有爆发式增长，但销量明显低于这些地区大马力拖拉机、大型收割机的销量，再把这些地区已有的大型农机考虑在内，可以发现自动导航设备在前装市场和后装市场方面，都还有相当可观的市场上升空间。从2021年上半年的农机市场来，日趋饱和的传统农机产品正在进入质量升级换代发展阶段，市场趋缓已成定局，高端化、智能化、大型化正成为农机市场的一股浪潮。其中，自动导航设备，作为推动传统农机转型为智能农机的重要设备，市场表现极为亮眼。2020年，自动导航补贴消费市场规模已达17.39亿元，2021年市场规模将轻松突破20亿元。自动导航设备市场爆发之势，锐不可当。
自农业用北斗终端被纳入农机购置补贴范围以来，累计销量不足7万套，而近5年，大中型轮式拖拉机已销售158万余台，若是再把收获机械、打药机、插秧机等其他机械计算在内，可以看出农业用北斗终端设备的后装市场还有很大很大。同样，前装市场也大有可为，毕竟我国是农业大国，轮式拖拉机保持着一年二三十万台，收割机一年10多万台，插秧机六七万台的更新增长量。
