114 高普考高考二級 農業機械 農業機械學與農業動力學研究 考古題詳解

核心觀念

四行程汽油引擎以活塞在汽缸內的往復運動，配合進、排汽門的開閉，依序完成進氣、壓縮、膨脹作功、排氣四個行程。每一行程中，活塞移動一次上、下止點之間的距離，稱為一個活塞行程。

單缸四行程引擎的曲軸每迴轉兩圈，也就是 $720^\circ$，完成一個工作循環並產生一次作功行程。

解題方法

依序追蹤三件事即可說明循環流程：

1. 活塞由上止點（TDC）或下止點（BDC）往哪個方向移動。
2. 進汽門與排汽門各自開啟或關閉。
3. 該行程中汽缸內進行的作用。

活塞由上止點移至下止點，或由下止點移至上止點，各算一個行程；四個行程合計曲軸轉兩圈。

循環運作流程

核心觀念

RTK 是「即時動態定位」（Real-Time Kinematic），屬於 GNSS 差分定位技術。它利用已知位置的基準站與移動中的流動站，同時觀測相同衛星；基準站即時傳送觀測資料或改正數給流動站，流動站再以載波相位觀測量解算兩站間的基線，消除兩站共同承受的衛星軌道、衛星鐘差及大部分大氣延遲等誤差，達到公分級即時定位。

RTK 的關鍵在於使用 GNSS 載波相位量測，並解算載波整數週波模糊度。載波波長遠短於碼相位量測尺度，因此可提供高精度；但整數週波數須正確固定，定位結果才會達到高精度的「固定解」（Fixed）。

解題方法

本題是觀念說明題，可依序回答三件事：先定義 RTK，再舉精準農業應用，最後說明設備組成及作動流程。作答時應清楚指出「基準站提供改正資訊、流動站負責求得自身位置」，並說明載波相位與整數模糊度解算是 RTK 精度的來源。

精準農業應用場合

• 拖拉機自動駕駛與平行作業：以 RTK 定位控制車輛沿規劃路徑行駛，減少播種、施肥、噴藥及耕耘時的重疊或漏作。
• 精密播種與畦列管理：讓農機依固定行距重複通過，方便後續中耕、施藥及收穫沿既有作業列行進。
• 變量施作：依田區位置搭配土壤、作物或處方圖資料，控制肥料、農藥或灌溉投入量。
• 田區測繪與作業紀錄：記錄田界、作物位置、農機軌跡及收穫資料，供 GIS 管理與後續作業使用。

RTK 組成

1. GNSS 衛星：提供定位訊號；接收器可接收 GPS、GLONASS、Galileo 等衛星系統訊號。
2. 基準站（Base station）：設置於已知座標位置，配備 GNSS 天線與接收器。基準站同步觀測衛星，計算觀測量與已知位置間的差異，產生改正資訊。
3. 流動站（Rover）：裝設於拖拉機或其他農機上，接收衛星訊號及基準站改正資訊，計算自身即時位置。
4. 資料傳輸鏈路：透過無線電、行動網路或網路型 RTK 服務傳送資料；

核心觀念

本題考查電動農機的基本系統架構、以電動噴霧機說明各單元功能，以及電動農機的優缺點與可重複充電電池種類。電動農機以電能作為主要動力來源，將電池儲存的電能經控制與電力轉換後，驅動馬達及作業機構。

解題方法

以噴霧機的能量與作業流程作答：電池提供電能，控制器調節電力並控制馬達，馬達帶動液泵建立藥液壓力，再經管路與噴頭霧化噴出。另補充控制、監測及充電等單元，並從能源效率、排放、噪音、續航與成本等面向比較優缺點。

電動噴霧機主要組成單元

1. 電池組：儲存電能，提供直流電源；容量與放電能力影響可作業時間及輸出功率。
2. 馬達與驅動器：馬達將電能轉為機械能，驅動液泵；驅動器控制馬達的轉速、轉矩或啟停。
3. 電力控制與保護單元：包含控制器及必要的電力轉換、保護電路，用以調節輸出，並提供過電流、過電壓、過熱等保護。
4. 作業機構：包括液泵、藥液桶、吸液與回流管路、濾網、壓力調節裝置、輸液管及噴頭。液泵加壓後，藥液由噴頭霧化噴出。
5. 操作與監測單元：例如電源開關、轉速或壓力調整裝置，以及電量、故障或作業狀態指示。
6. 充電單元：以相容的充電器為電池補充電能；部分機型將充電器與電池管理功能分開配置。

電動農機的優缺點

優點

• 作業時無燃燒廢氣排放，可降低作業環境的局部污染。
• 馬達運轉噪音較低，振動較小，操作舒適性較佳。
• 馬達控制反應快，容易調整轉速或輸出，適合需要精細控制的作業。

核心觀念

本題考查國內常見水稻聯合收穫機的脫穀、分離與選別。脫穀部使稻穀脫離稻穗；選別部再利用穀粒與稈屑的大小、重量及懸浮特性差異，以振動篩與氣流分離出乾淨稻穀。選出的未脫淨穀粒或夾雜物會回送處理，乾淨穀粒則送入儲穀箱。

構造簡圖

下圖為國內常見機型的脫穀選別部概念配置，考場作圖時，應標清物料流向與回流路徑：

稻穗供給
 │
 ▼
┌───────────脫穀部────────────┐
│ 脫穀筒（旋轉齒或突起） │
│ ↻ │
│ 稻穗受打擊、梳刷而脫粒 │
│ 脫穀網／承網 │
└──────┬───────────────┬─────┘
 │ 穀粒、碎屑落下 │ 稻稈、未脫落穀粒
 ▼ ▼
 搖動選別篩 排稈／排出
 ▲
 │ 風選氣流
 唐箕（風扇）
 │
 ├──輕稈屑、穀殼、粉塵 ──► 排出機外
 │
 ├──乾淨穀粒落下
 │ ▼
 │ 一號輸送螺旋 ─► 揚穀螺旋／升運器 ─► 儲穀箱
 │
 └──未脫淨穀粒、較重雜物
 ▼
 二號輸送螺旋
 │
 └──► 還原裝置 ─► 脫穀部再處理

構造與各部功能

1. 脫穀筒與脫穀網（承網） 稻穗送入脫穀筒後，受筒上齒或突起打擊、梳刷，使稻穀從穗軸脫離。脫落的穀粒與細碎物經脫穀網落至選別部；稻稈則由排稈機構送出。

2. 搖動選別篩 篩面往復搖動，使混合物攤開並向後移動。符合篩孔條件的穀粒落下，較大的稈段與穗軸留在篩面上，隨篩動排出。篩面孔隙與傾斜度須配合穀物流量及作物狀態調整。

3. 唐箕（風扇）與風道 唐箕送風穿過篩面上的混合物。重量輕、迎風面積大的穀殼、碎葉與粉塵容易被吹離；較重的稻穀則落下。氣流過弱會使雜物混入穀粒，過強則可能把穀粒吹出機外。

4. 一號輸送螺旋與揚穀螺旋 一號輸送螺旋收集通過篩選的乾淨穀粒，再由揚穀螺旋或升運器送至儲穀箱。

核心觀念

本題考查插秧機的橫向送秧（移箱）機構：秧苗台沿機身左右往復移動，讓插植爪依序取苗；秧苗台走完一趟後，再由縱向送秧機構將毯狀秧苗向下送一段，供下一趟取苗。

構造示意

俯視：秧苗台左右往復

 插植爪取苗位置
 ↓
機架導軌 ═════════════════════════════
 ┌──────────────────────────┐
 │ 秧苗台（承載毯狀秧苗） │ ⇆
 └────────────┬─────────────┘
 │連接座
 │
 左右往復螺旋槽軸 ───────────────→ 傳動
 ════／／／／／／／／＼＼＼＼＼＼════
 螺旋槽導銷沿槽移動
 兩端以換向槽銜接

側視：秧苗向下送進

 毯狀秧苗
 ↓
 ┌────────────────┐
 │ 秧苗台 │
 └───────┬────────┘
 ↑
 送秧棘輪、棘爪（間歇送秧）

主要構件包括機架導軌、左右往復螺旋槽軸、與秧苗台連接的止轉滑塊或導銷，以及帶動螺旋槽軸的齒輪或鏈條傳動。螺旋槽軸端部設有換向槽，使導銷到達行程端點時能轉入反向螺旋槽。秧苗台另設縱向送秧棘輪、棘爪等構件，負責將秧苗向下送進。

作動原理