拖拉机直线作业时可实现无人自动驾驶

北斗导航装备安装
 

北斗导航系统

　　利用自动驾驶技术进行甘薯起垄作业

　　自动驾驶装置便携式基站

　　北斗农机作业监控专用终端

　　一日夏种十日粮。眼下正是夏种大忙时节，田野里抢收争种，到处都是农机人忙碌的身影。随着北斗导航终端、北斗拖拉机自动驾驶等农机系统精品涉农业务的使用，夏种的科技气息明显更多了：这些平台让农业专家“来”到田头，让农机定位调度更准确，让农机作业效率大幅提高。

　　北斗让合作社长

　　办公室内遥控管理

　　今年春耕时节，在去河北沽源地区开展玉米播种作业时，密云县河南寨农机专业服务合作社理事长陈向阳坐在自己的办公室内，利用北斗导航对10余台拖拉机、20余名机手和近万亩作业任务进行调度管理。通过北斗系统平台，他可以一目了然地知道每台拖拉机目前的位置、状态以及前一天完成的作业量、具体地块和当前作业进度等信息，做到了心中有数。而且通过应用北斗导航系统，提高了机具和机手的作业效率，使原计划完成6000亩的作业任务最终提高到7000亩，取得了较好的经济效益。

　　北京市农机化“十二五”发展规划将农业机械化技术工程建设、农业机械化技术服务支撑体系建设作为重点建设内容，确定了“到2015年末，全市小麦耕种收综合机械化水平达到99%，玉米耕种收综合机械化水平80%以上，基本实现粮食生产全程机械化”的目标。

　　为啥要开展农机作业调度

　　目前，北京市仅大中型拖拉机、小麦收获机、玉米收获机保有量约为1.1万余台，其中全市400多个农机服务组织拥有农机总量近7000台，其作业量占全市农机作业量的70%以上。然而，农机服务组织在“三夏”和“三秋”农业生产中发挥着重大作用的同时，在农机的作业生产中也显露出供需信息不对称现象，进而引发农机协调管理不科学、应急处理能力差、组织效率低等诸多问题，对农民增收、农机作业服务，甚至农业机械化发展构成了障碍。那么，如何满足农民生产作业需求，利用、优化配置农机资源，切实解决农业生产过程中农民、农机服务组织和政府部门在生产和管理中面临的诸多困难，成了农机发展中亟待解决的问题。

　　农机作业调度系统由两部分组成

　　借助于北斗卫星导航系统，北京市农业局农业机械试验鉴定推广站联合相关生产企业开展了北斗农机作业调度技术研究，建设了北京农机作业调度系统。该系统由北斗农机智能作业终端（硬件）和农机作业供需服务及管理平台（软件）两部分组成：

　　北斗农机智能作业终端

　　终端有两种形式：一种是仅有监控功能的监控终端；另一种是具备导航交互功能的导航终端。终端是农机作业调度的基础，一方面采集原始的农机作业数据，如农机定位、作业路径、作业状态、作业识别等，将采集到的数据传输到农机作业供需服务及管理平台；另一方面终端具备导航和交互的功能，可以接受作业管理平台的调度指令等。

　　北京市农机作业供需服务及管理平台

　　该平台集成了北京市各种植地块信息以及农机服务组织的人员信息、农业机械等数据，以农机智能作业终端采集到的农机和作业数据为基础，主要实现三个功能：一是为种植户和农机服务组织提供农机作业供需信息对接；二是为农机服务组织提供内部管理的平台，农机服务组织可以使用该平台对车辆、机手进行调度、管理，可以实时查看、监督每台农机的作业情况，统计作业效率和进行成本收益核算；三是为农机服务组织作出作业决策和农机管理部门作出管理调度决策提供数据支撑。

　　京郊应用推广情况

　　北斗农机作业调度技术目前处于试验推广阶段。2014年，在京郊主要以密云县河南寨农机专业合作社、河南寨镇平头机务队等14家合作社为主，以房山金利农机专业合作社和通州国际种业园区为辅，进行硬件终端和软件平台的推广应用，重点推广硬件终端140余台，主要是导航型终端；配套的北斗软件平台也在各个合作社进行推广使用并进行了技术培训。2015年，计划在京郊10家-15家大中型农机专业合作社推广应用北斗导航型硬件终端300台-400台，同时进行软件平台的使用培训。预计未来1-2年达到全市主要农机专业合作社北斗终端基本全覆盖，安装总量大约在2000台左右。

　　北斗让拖拉机驾驶员

　　揣起手来干农活儿

　　每年的春耕作业，密云县河南寨农机专业合作社的农机手刘春峰都会忙得团团转。由于时间紧、任务重，必须抢播抢种，常常是超负荷作业，不仅不能精准把控作业行进路线和行间距，使作业质量难以保证，而且作业时垄间重叠、遗漏现象也时有发生。但今年春耕大忙时节，刘春峰坐在装有自动驾驶系统的拖拉机内，一个人就轻松完成了起垄、播种等农田作业，整个过程他不用自己动手操作，只需在拐弯儿时扶下方向盘就成了。这全是因为拖拉机自动导航技术装备的推广应用。

　　随着本市购置补贴政策的深入实施，大田粮食生产农机装备基本完成了更新换代，大中型拖拉机、深松整地机、玉米播种机技术含量越来越高，性能不断提升。但是，由于京郊农业产业结构的深入调整，传统耕种制度越来越不能适应新形势的发展，成为制约机械化作业质量提高和效率提升的主要因素。一方面，在现代农事操作中，越来越要求精量耕地、播种、施肥、喷药、灌溉等，这就需要农机手拥有精准把控作业行进路线和控制行间距的能力，程度保持直线行进，这样才能保证耕地、播种、施肥、喷药、灌溉等农用机械发挥出相应的作用，保障整体农事的完成质量和效果。另一方面，在农忙时节，特别是“三夏”、“三秋”期间，时间紧、任务重，必须抢种抢收，然而农机只能白天作业，机手超负荷作业，作业质量难以保证，急需引进自动驾驶系统，延长作业时间，一定程度上减轻农机手的劳动强度和工作量，实现夜间作业，提高机车的出勤率与作业效率，提升农忙时节的工作效率。

　　拖拉机自动驾驶技术简介

　　自动驾驶系统由固定参考站、车载系统两大部分组成。其中参考站建立在固定地方，车载系统是集卫星接收、定位、控制于一体的综合性系统，主要由卫星天线、北斗高精度定位终端、行车控制器、液压阀、角度传感器等部分组成。系统工作前需将导航终端各部分准确安装在拖拉机上，工作过程中首先在控制器部分设定好农用车辆的行走路线，设置导航模式（直线、曲线或者环线）。通过接收RTK基站发出的差分数据，实现高精度的卫星定位，并实时将定位信息和从角度传感器传来的车轮运动信息发送至控制器。导航控制器通过定位系统的坐标及车轮的转动信息实时地向液压控制系统发送指令，以控制液压油的流量和方向，从而控制拖拉机的行驶，实现拖拉机按照设定路线行驶，达到高精度导航目的。

　　拖拉机自动导航技术的优点

　　（1）在起垄、播种、喷药、收割等农田作业时都可以使用。

　　（2）提高作业精度，接茬精度可控制在2-3厘米,1000米播行垂直误差小于3厘米，符合标准化农业要求，提高农产品质量。

　　（3）变人工操作时的少重不漏为自动化的不重不漏作业，提高作业效率。

　　（4）延长农机作业时间，人停车不停，夜间一样能进行田间作业。

　　（5）减轻驾驶员的劳动强度，并对驾驶员自身操作水平要求降低。

　　（6）操作简单，15分钟就能学会操作。

　　（7）性能可靠。

　　经济效益

　　应用拖拉机自动导航技术装备，大幅提高拖拉机功效和利用率，使每台拖拉机能增加作业量10%左右。同时，采用自动导航技术，大幅度降低作业垄间重叠、遗漏，平均每亩直接效益在10元左右，年节约费用约0.55万元。

　　社会效益

　　拖拉机自动驾驶装置的推广应用，可以解决谁来种地的问题，只要会开拖拉机，就能种出作业质量很高的地块；由于精度的提高，提高了土地利用率，为亩均产量提高奠定了基础，同时为粮食稳步增产提供了可能，对粮食有积极贡献；为农业生产向精准智能方向发展提供了技术支撑；可有效提高残膜回收率，提高农药、化肥的利用率，对保护生态环境、促进农业绿色可持续发展奠定基础。