2. 农机装备基础

农机车路协同与作业调度的落地，第一步不是写调度算法，而是把“车”本身摸清楚。拖拉机、收割机、植保机虽然都叫农机，但它们的动力结构、执行机构、控制接口和可改造程度差异很大。理解这些差异，才能判断哪些信号可以读、哪些动作可以控、哪些环节必须加装传感器或更换控制器。

一、三类典型农机的结构差异

拖拉机是“动力平台”，核心是发动机、变速箱、后动力输出轴（PTO）、三点悬挂和液压输出。它的作业质量取决于行走速度、PTO转速和悬挂深度的配合，因此车路协同中最关心的是速度闭环、转向控制和农具升降控制。

收割机是“流动作业体”，核心是割台、拨禾轮、脱粒滚筒、清选筛和粮仓。它的控制难点在于喂入量波动大，割台高度、行走速度和滚筒转速必须联动，否则容易堵塞或跑粮。调度系统需要实时获取位置、粮仓满度、卸粮状态和作业速度。

植保机分为悬挂式、自走式和无人机三类，核心是药箱、泵、喷头和喷杆。它的关键参数是流量、压力、喷幅和行驶速度，变量喷洒要求控制器能根据处方图实时调节阀门开度。植保机对定位精度和姿态稳定性要求最高，因为喷幅重叠直接影响药害和漏喷。

二、控制接口与信号链

现代农机普遍采用CAN总线作为控制接口，遵循ISO 11783（ISOBUS）标准。发动机、变速箱、液压阀、传感器和终端都挂在总线上，通过PGN报文交换数据。理解信号链，才能知道数据从哪里来、控制往哪里去。

典型ISOBUS信号链：
GPS/RTK → 导航控制器 → CAN总线(转向PGN) → 液压转向阀 → 车轮转角
转速传感器 → ECU → CAN总线(发动机PGN) → 调度终端 → 速度建议
流量传感器 → 喷洒控制器 → CAN总线(喷雾PGN) → 比例阀 → 喷头流量

对于老旧农机，往往没有总线接口，需要加装角度传感器、转速传感器和电控液压阀。改造时要先确认原车是机械操纵还是液压操纵，再决定是“旁路加装”还是“替换控制”。

三、智能化改造路径

改造通常分四级推进，从“能读”到“能控”再到“能协同”。

1. 感知层改造：加装RTK定位、姿态传感器、转速/流量传感器，解决“车在哪、在干什么”。
2. 控制层改造：加装电控转向阀、电子油门、电控PTO和悬挂控制，解决“车听谁的话”。
3. 决策层改造：部署导航控制器和作业终端，实现自动对行、地头转向和变量作业。
4. 协同层改造：接入V2X和调度平台，实现多机协同、路径规划和任务分配。

改造顺序不能颠倒。没有稳定的定位和传感器数据，直接上协同调度，只会得到“看起来自动、实际不可用”的系统。

四、典型场景与改造清单

以华北平原的玉米收获为例：收割机需要与运粮车协同，收割机粮仓满时通知运粮车靠近，卸粮后再继续作业。这要求收割机上传粮仓满度、位置和卸粮口状态，运粮车接收调度指令并自动对接。若收割机没有CAN接口，就需要加装粮仓料位传感器和卸粮状态开关，再通过4G/5G回传。

五、常见误区与复盘

复盘时建议记录三类数据：改造前后的转向响应时间、CAN总线负载率和定位跳变次数。这些数据能直接反映改造质量，也为后续调度算法提供真实约束。

从这张图可以看出，农机智能化改造不是单点替换，而是一条从感知到协同的完整信号链。拖拉机、收割机和植保机在这条链上的起点不同、改造重点不同，但最终都要接入统一的调度平台。只有把结构、接口和改造路径对齐，车路协同才有稳定的物理基础。