面向黑土机械压实障碍消减的移动式灌溉装备作业管理

需求的背景和应用场景

在农业现代化进程中，农业机械化的普及显著提升了农业生产效率，但同时也带来了土壤机械压实的问题，特别是在黑土地区，土壤压实不仅影响作物根系生长，还降低了土壤通气性和保水能力，对农业可持续发展构成威胁。高标准农田建设与水肥一体化技术的推广，进一步推动了移动式灌溉装备的大规模应用，这类装备虽然能够高效完成灌溉任务，提高水肥利用率，却也因频繁的农机进地作业而加剧了土壤压实的风险。因此，如何在确保移动式灌溉装备高效作业的同时，有效减轻对黑土的机械压实，成为当前农业生产中亟待解决的关键问题。本项目针对这一现实需求，聚焦于移动式灌溉装备的作业管理，旨在通过科学的调度与路径规划，实现农业生产效率与生态保护的双重目标。

要解决的关键技术问题

1. 作业前智能调度技术：开发基于农田地块信息（如土壤类型、湿度、作物种植情况等）和移动式灌溉装备性能参数的智能调度算法，合理安排作业顺序和装备配置，以减少不必要的进地次数，初步降低土壤压实风险。
2. 田内路径优化规划技术：研究并实现一种动态路径规划算法，该算法需考虑农田的实际地形、作物布局、土壤压实敏感度等因素，为灌溉装备生成最优或次优行驶路径，确保在完成灌溉任务的同时，最大限度地减少对土壤的压实。
3. 实时监测与反馈调整机制：集成土壤压实监测传感器与作业管理系统，实时监测土壤压实状况，并根据反馈数据动态调整作业参数和路径规划，实现作业过程中的精准管理。

效果要求

• 经济效益：通过优化调度与路径规划，提高移动式灌溉装备的作业效率，降低运营成本，同时减少因土壤压实导致的作物减产风险，提升农田的整体经济效益。
• 生态效益：有效减轻土壤压实对黑土结构的破坏，保护土壤生态，促进农业可持续发展，符合国家生态文明建设的战略要求。
• 技术创新性：本项目提出的智能调度与路径规划技术，将信息技术与现代农业装备深度融合，为解决农业机械化过程中的土壤压实问题提供了新颖的技术路径，具有较强的创新性和实用性。
• 竞争优势：相较于传统作业管理方式，本项目实施后能够显著提升移动式灌溉装备的作业智能化水平，降低土壤压实风险，增强农业装备的市场竞争力，为高端农机装备行业的发展注入新的活力。