拖拉機直線作業時可實現無人自動駕駛

北斗導航裝備安裝
 

北斗導航系統

　　利用自動駕駛技術進行甘薯起壟作業

　　自動駕駛裝置便攜式基站

　　北斗農機作業監控專用終端

　　一日夏種十日糧。眼下正是夏種大忙時節，田野里搶收爭種，到處都是農機人忙碌的身影。隨著北斗導航終端、北斗拖拉機自動駕駛等農機系統精品涉農業務的使用，夏種的科技氣息明顯更多了：這些平臺讓農業專家“來”到田頭，讓農機定位調度更準確，讓農機作業效率大幅提高。

　　北斗讓合作社長

　　辦公室內遙控管理

　　今年春耕時節，在去河北沽源地區開展玉米播種作業時，密云縣河南寨農機專業服務合作社理事長陳向陽坐在自己的辦公室內，利用北斗導航對10余臺拖拉機、20余名機手和近萬畝作業任務進行調度管理。通過北斗系統平臺，他可以一目了然地知道每臺拖拉機目前的位置、狀態以及前一天完成的作業量、具體地塊和當前作業進度等信息，做到了心中有數。而且通過應用北斗導航系統，提高了機具和機手的作業效率，使原計劃完成6000畝的作業任務最終提高到7000畝，取得了較好的經濟效益。

　　北京市農機化“十二五”發展規劃將農業機械化技術工程建設、農業機械化技術服務支撐體系建設作為重點建設內容，確定了“到2015年末，全市小麥耕種收綜合機械化水平達到99%，玉米耕種收綜合機械化水平80%以上，基本實現糧食生產全程機械化”的目標。

　　為啥要開展農機作業調度

　　目前，北京市僅大中型拖拉機、小麥收獲機、玉米收獲機保有量約為1.1萬余臺，其中全市400多個農機服務組織擁有農機總量近7000臺，其作業量占全市農機作業量的70%以上。然而，農機服務組織在“三夏”和“三秋”農業生產中發揮著重大作用的同時，在農機的作業生產中也顯露出供需信息不對稱現象，進而引發農機協調管理不科學、應急處理能力差、組織效率低等諸多問題，對農民增收、農機作業服務，甚至農業機械化發展構成了障礙。那么，如何滿足農民生產作業需求，利用、優化配置農機資源，切實解決農業生產過程中農民、農機服務組織和政府部門在生產和管理中面臨的諸多困難，成了農機發展中亟待解決的問題。

　　農機作業調度系統由兩部分組成

　　借助于北斗衛星導航系統，北京市農業局農業機械試驗鑒定推廣站聯合相關生產企業開展了北斗農機作業調度技術研究，建設了北京農機作業調度系統。該系統由北斗農機智能作業終端（硬件）和農機作業供需服務及管理平臺（軟件）兩部分組成：

　　北斗農機智能作業終端

　　終端有兩種形式：一種是僅有監控功能的監控終端；另一種是具備導航交互功能的導航終端。終端是農機作業調度的基礎，一方面采集原始的農機作業數據，如農機定位、作業路徑、作業狀態、作業識別等，將采集到的數據傳輸到農機作業供需服務及管理平臺；另一方面終端具備導航和交互的功能，可以接受作業管理平臺的調度指令等。

　　北京市農機作業供需服務及管理平臺

　　該平臺集成了北京市各種植地塊信息以及農機服務組織的人員信息、農業機械等數據，以農機智能作業終端采集到的農機和作業數據為基礎，主要實現三個功能：一是為種植戶和農機服務組織提供農機作業供需信息對接；二是為農機服務組織提供內部管理的平臺，農機服務組織可以使用該平臺對車輛、機手進行調度、管理，可以實時查看、監督每臺農機的作業情況，統計作業效率和進行成本收益核算；三是為農機服務組織作出作業決策和農機管理部門作出管理調度決策提供數據支撐。

　　京郊應用推廣情況

　　北斗農機作業調度技術目前處于試驗推廣階段。2014年，在京郊主要以密云縣河南寨農機專業合作社、河南寨鎮平頭機務隊等14家合作社為主，以房山金利農機專業合作社和通州國際種業園區為輔，進行硬件終端和軟件平臺的推廣應用，重點推廣硬件終端140余臺，主要是導航型終端；配套的北斗軟件平臺也在各個合作社進行推廣使用并進行了技術培訓。2015年，計劃在京郊10家-15家大中型農機專業合作社推廣應用北斗導航型硬件終端300臺-400臺，同時進行軟件平臺的使用培訓。預計未來1-2年達到全市主要農機專業合作社北斗終端基本全覆蓋，安裝總量大約在2000臺左右。

　　北斗讓拖拉機駕駛員

　　揣起手來干農活兒

　　每年的春耕作業，密云縣河南寨農機專業合作社的農機手劉春峰都會忙得團團轉。由于時間緊、任務重，必須搶播搶種，常常是超負荷作業，不僅不能精準把控作業行進路線和行間距，使作業質量難以保證，而且作業時壟間重疊、遺漏現象也時有發生。但今年春耕大忙時節，劉春峰坐在裝有自動駕駛系統的拖拉機內，一個人就輕松完成了起壟、播種等農田作業，整個過程他不用自己動手操作，只需在拐彎兒時扶下方向盤就成了。這全是因為拖拉機自動導航技術裝備的推廣應用。

　　隨著本市購置補貼政策的深入實施，大田糧食生產農機裝備基本完成了更新換代，大中型拖拉機、深松整地機、玉米播種機技術含量越來越高，性能不斷提升。但是，由于京郊農業產業結構的深入調整，傳統耕種制度越來越不能適應新形勢的發展，成為制約機械化作業質量提高和效率提升的主要因素。一方面，在現代農事操作中，越來越要求精量耕地、播種、施肥、噴藥、灌溉等，這就需要農機手擁有精準把控作業行進路線和控制行間距的能力，程度保持直線行進，這樣才能保證耕地、播種、施肥、噴藥、灌溉等農用機械發揮出相應的作用，保障整體農事的完成質量和效果。另一方面，在農忙時節，特別是“三夏”、“三秋”期間，時間緊、任務重，必須搶種搶收，然而農機只能白天作業，機手超負荷作業，作業質量難以保證，急需引進自動駕駛系統，延長作業時間，一定程度上減輕農機手的勞動強度和工作量，實現夜間作業，提高機車的出勤率與作業效率，提升農忙時節的工作效率。

　　拖拉機自動駕駛技術簡介

　　自動駕駛系統由固定參考站、車載系統兩大部分組成。其中參考站建立在固定地方，車載系統是集衛星接收、定位、控制于一體的綜合性系統，主要由衛星天線、北斗高精度定位終端、行車控制器、液壓閥、角度傳感器等部分組成。系統工作前需將導航終端各部分準確安裝在拖拉機上，工作過程中首先在控制器部分設定好農用車輛的行走路線，設置導航模式（直線、曲線或者環線）。通過接收RTK基站發出的差分數據，實現高精度的衛星定位，并實時將定位信息和從角度傳感器傳來的車輪運動信息發送至控制器。導航控制器通過定位系統的坐標及車輪的轉動信息實時地向液壓控制系統發送指令，以控制液壓油的流量和方向，從而控制拖拉機的行駛，實現拖拉機按照設定路線行駛，達到高精度導航目的。

　　拖拉機自動導航技術的優點

　　（1）在起壟、播種、噴藥、收割等農田作業時都可以使用。

　　（2）提高作業精度，接茬精度可控制在2-3厘米,1000米播行垂直誤差小于3厘米，符合標準化農業要求，提高農產品質量。

　　（3）變人工操作時的少重不漏為自動化的不重不漏作業，提高作業效率。

　　（4）延長農機作業時間，人停車不停，夜間一樣能進行田間作業。

　　（5）減輕駕駛員的勞動強度，并對駕駛員自身操作水平要求降低。

　　（6）操作簡單，15分鐘就能學會操作。

　　（7）性能可靠。

　　經濟效益

　　應用拖拉機自動導航技術裝備，大幅提高拖拉機功效和利用率，使每臺拖拉機能增加作業量10%左右。同時，采用自動導航技術，大幅度降低作業壟間重疊、遺漏，平均每畝直接效益在10元左右，年節約費用約0.55萬元。

　　社會效益

　　拖拉機自動駕駛裝置的推廣應用，可以解決誰來種地的問題，只要會開拖拉機，就能種出作業質量很高的地塊；由于精度的提高，提高了土地利用率，為畝均產量提高奠定了基礎，同時為糧食穩步增產提供了可能，對糧食有積極貢獻；為農業生產向精準智能方向發展提供了技術支撐；可有效提高殘膜回收率，提高農藥、化肥的利用率，對保護生態環境、促進農業綠色可持續發展奠定基礎。