拖拉機(jī)直線作業(yè)時(shí)可實(shí)現(xiàn)無人自動駕駛

北斗導(dǎo)航裝備安裝
 

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)

　　利用自動駕駛技術(shù)進(jìn)行甘薯起壟作業(yè)

　　自動駕駛裝置便攜式基站

　　北斗農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)控專用終端

　　一日夏種十日糧。眼下正是夏種大忙時(shí)節(jié)，田野里搶收爭種，到處都是農(nóng)機(jī)人忙碌的身影。隨著北斗導(dǎo)航終端、北斗拖拉機(jī)自動駕駛等農(nóng)機(jī)系統(tǒng)精品涉農(nóng)業(yè)務(wù)的使用，夏種的科技?xì)庀⒚黠@更多了：這些平臺讓農(nóng)業(yè)專家“來”到田頭，讓農(nóng)機(jī)定位調(diào)度更準(zhǔn)確，讓農(nóng)機(jī)作業(yè)效率大幅提高。

　　北斗讓合作社長

　　辦公室內(nèi)遙控管理

　　今年春耕時(shí)節(jié)，在去河北沽源地區(qū)開展玉米播種作業(yè)時(shí)，密云縣河南寨農(nóng)機(jī)專業(yè)服務(wù)合作社理事長陳向陽坐在自己的辦公室內(nèi)，利用北斗導(dǎo)航對10余臺拖拉機(jī)、20余名機(jī)手和近萬畝作業(yè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度管理。通過北斗系統(tǒng)平臺，他可以一目了然地知道每臺拖拉機(jī)目前的位置、狀態(tài)以及前一天完成的作業(yè)量、具體地塊和當(dāng)前作業(yè)進(jìn)度等信息，做到了心中有數(shù)。而且通過應(yīng)用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，提高了機(jī)具和機(jī)手的作業(yè)效率，使原計(jì)劃完成6000畝的作業(yè)任務(wù)最終提高到7000畝，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　北京市農(nóng)機(jī)化“十二五”發(fā)展規(guī)劃將農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)服務(wù)支撐體系建設(shè)作為重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容，確定了“到2015年末，全市小麥耕種收綜合機(jī)械化水平達(dá)到99%，玉米耕種收綜合機(jī)械化水平80%以上，基本實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化”的目標(biāo)。

　　為啥要開展農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度

　　目前，北京市僅大中型拖拉機(jī)、小麥?zhǔn)斋@機(jī)、玉米收獲機(jī)保有量約為1.1萬余臺，其中全市400多個(gè)農(nóng)機(jī)服務(wù)組織擁有農(nóng)機(jī)總量近7000臺，其作業(yè)量占全市農(nóng)機(jī)作業(yè)量的70%以上。然而，農(nóng)機(jī)服務(wù)組織在“三夏”和“三秋”農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重大作用的同時(shí)，在農(nóng)機(jī)的作業(yè)生產(chǎn)中也顯露出供需信息不對稱現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)農(nóng)機(jī)協(xié)調(diào)管理不科學(xué)、應(yīng)急處理能力差、組織效率低等諸多問題，對農(nóng)民增收、農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)，甚至農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展構(gòu)成了障礙。那么，如何滿足農(nóng)民生產(chǎn)作業(yè)需求，利用、優(yōu)化配置農(nóng)機(jī)資源，切實(shí)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)民、農(nóng)機(jī)服務(wù)組織和政府部門在生產(chǎn)和管理中面臨的諸多困難，成了農(nóng)機(jī)發(fā)展中亟待解決的問題。

　　農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)由兩部分組成

　　借助于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北京市農(nóng)業(yè)局農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站聯(lián)合相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)開展了北斗農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度技術(shù)研究，建設(shè)了北京農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)由北斗農(nóng)機(jī)智能作業(yè)終端（硬件）和農(nóng)機(jī)作業(yè)供需服務(wù)及管理平臺（軟件）兩部分組成：

　　北斗農(nóng)機(jī)智能作業(yè)終端

　　終端有兩種形式：一種是僅有監(jiān)控功能的監(jiān)控終端；另一種是具備導(dǎo)航交互功能的導(dǎo)航終端。終端是農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度的基礎(chǔ)，一方面采集原始的農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)，如農(nóng)機(jī)定位、作業(yè)路徑、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)識別等，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)睫r(nóng)機(jī)作業(yè)供需服務(wù)及管理平臺；另一方面終端具備導(dǎo)航和交互的功能，可以接受作業(yè)管理平臺的調(diào)度指令等。

　　北京市農(nóng)機(jī)作業(yè)供需服務(wù)及管理平臺

　　該平臺集成了北京市各種植地塊信息以及農(nóng)機(jī)服務(wù)組織的人員信息、農(nóng)業(yè)機(jī)械等數(shù)據(jù)，以農(nóng)機(jī)智能作業(yè)終端采集到的農(nóng)機(jī)和作業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：一是為種植戶和農(nóng)機(jī)服務(wù)組織提供農(nóng)機(jī)作業(yè)供需信息對接；二是為農(nóng)機(jī)服務(wù)組織提供內(nèi)部管理的平臺，農(nóng)機(jī)服務(wù)組織可以使用該平臺對車輛、機(jī)手進(jìn)行調(diào)度、管理，可以實(shí)時(shí)查看、監(jiān)督每臺農(nóng)機(jī)的作業(yè)情況，統(tǒng)計(jì)作業(yè)效率和進(jìn)行成本收益核算；三是為農(nóng)機(jī)服務(wù)組織作出作業(yè)決策和農(nóng)機(jī)管理部門作出管理調(diào)度決策提供數(shù)據(jù)支撐。

　　京郊應(yīng)用推廣情況

　　北斗農(nóng)機(jī)作業(yè)調(diào)度技術(shù)目前處于試驗(yàn)推廣階段。2014年，在京郊主要以密云縣河南寨農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社、河南寨鎮(zhèn)平頭機(jī)務(wù)隊(duì)等14家合作社為主，以房山金利農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社和通州國際種業(yè)園區(qū)為輔，進(jìn)行硬件終端和軟件平臺的推廣應(yīng)用，重點(diǎn)推廣硬件終端140余臺，主要是導(dǎo)航型終端；配套的北斗軟件平臺也在各個(gè)合作社進(jìn)行推廣使用并進(jìn)行了技術(shù)培訓(xùn)。2015年，計(jì)劃在京郊10家-15家大中型農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社推廣應(yīng)用北斗導(dǎo)航型硬件終端300臺-400臺，同時(shí)進(jìn)行軟件平臺的使用培訓(xùn)。預(yù)計(jì)未來1-2年達(dá)到全市主要農(nóng)機(jī)專業(yè)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(jī)駕駛員

　　揣起手來干農(nóng)活兒

　　每年的春耕作業(yè)，密云縣河南寨農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社的農(nóng)機(jī)手劉春峰都會忙得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。由于時(shí)間緊、任務(wù)重，必須搶播搶種，常常是超負(fù)荷作業(yè)，不僅不能精準(zhǔn)把控作業(yè)行進(jìn)路線和行間距，使作業(yè)質(zhì)量難以保證，而且作業(yè)時(shí)壟間重疊、遺漏現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。但今年春耕大忙時(shí)節(jié)，劉春峰坐在裝有自動駕駛系統(tǒng)的拖拉機(jī)內(nèi)，一個(gè)人就輕松完成了起壟、播種等農(nóng)田作業(yè)，整個(gè)過程他不用自己動手操作，只需在拐彎兒時(shí)扶下方向盤就成了。這全是因?yàn)橥侠瓩C(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用。

　　隨著本市購置補(bǔ)貼政策的深入實(shí)施，大田糧食生產(chǎn)農(nóng)機(jī)裝備基本完成了更新?lián)Q代，大中型拖拉機(jī)、深松整地機(jī)、玉米播種機(jī)技術(shù)含量越來越高，性能不斷提升。但是，由于京郊農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深入調(diào)整，傳統(tǒng)耕種制度越來越不能適應(yīng)新形勢的發(fā)展，成為制約機(jī)械化作業(yè)質(zhì)量提高和效率提升的主要因素。一方面，在現(xiàn)代農(nóng)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(nóng)機(jī)手擁有精準(zhǔn)把控作業(yè)行進(jìn)路線和控制行間距的能力，程度保持直線行進(jìn)，這樣才能保證耕地、播種、施肥、噴藥、灌溉等農(nóng)用機(jī)械發(fā)揮出相應(yīng)的作用，保障整體農(nóng)事的完成質(zhì)量和效果。另一方面，在農(nóng)忙時(shí)節(jié)，特別是“三夏”、“三秋”期間，時(shí)間緊、任務(wù)重，必須搶種搶收，然而農(nóng)機(jī)只能白天作業(yè)，機(jī)手超負(fù)荷作業(yè)，作業(yè)質(zhì)量難以保證，急需引進(jìn)自動駕駛系統(tǒng)，延長作業(yè)時(shí)間，一定程度上減輕農(nóng)機(jī)手的勞動強(qiáng)度和工作量，實(shí)現(xiàn)夜間作業(yè)，提高機(jī)車的出勤率與作業(yè)效率，提升農(nóng)忙時(shí)節(jié)的工作效率。

　　拖拉機(jī)自動駕駛技術(shù)簡介

　　自動駕駛系統(tǒng)由固定參考站、車載系統(tǒng)兩大部分組成。其中參考站建立在固定地方，車載系統(tǒng)是集衛(wèi)星接收、定位、控制于一體的綜合性系統(tǒng)，主要由衛(wèi)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(tǒng)工作前需將導(dǎo)航終端各部分準(zhǔn)確安裝在拖拉機(jī)上，工作過程中首先在控制器部分設(shè)定好農(nóng)用車輛的行走路線，設(shè)置導(dǎo)航模式（直線、曲線或者環(huán)線）。通過接收RTK基站發(fā)出的差分?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高精度的衛(wèi)星定位，并實(shí)時(shí)將定位信息和從角度傳感器傳來的車輪運(yùn)動信息發(fā)送至控制器。導(dǎo)航控制器通過定位系統(tǒng)的坐標(biāo)及車輪的轉(zhuǎn)動信息實(shí)時(shí)地向液壓控制系統(tǒng)發(fā)送指令，以控制液壓油的流量和方向，從而控制拖拉機(jī)的行駛，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)按照設(shè)定路線行駛，達(dá)到高精度導(dǎo)航目的。

　　拖拉機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　?。?）在起壟、播種、噴藥、收割等農(nóng)田作業(yè)時(shí)都可以使用。

　　（2）提高作業(yè)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(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)要求，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

　?。?）變?nèi)斯げ僮鲿r(shí)的少重不漏為自動化的不重不漏作業(yè)，提高作業(yè)效率。

　?。?）延長農(nóng)機(jī)作業(yè)時(shí)間，人停車不停，夜間一樣能進(jìn)行田間作業(yè)。

　?。?）減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，并對駕駛員自身操作水平要求降低。

　?。?）操作簡單，15分鐘就能學(xué)會操作。

　　（7）性能可靠。

　　經(jīng)濟(jì)效益

　　應(yīng)用拖拉機(jī)自動導(dǎo)航技術(shù)裝備，大幅提高拖拉機(jī)功效和利用率，使每臺拖拉機(jī)能增加作業(yè)量10%左右。同時(shí)，采用自動導(dǎo)航技術(shù)，大幅度降低作業(yè)壟間重疊、遺漏，平均每畝直接效益在10元左右，年節(jié)約費(fèi)用約0.55萬元。

　　社會效益

　　拖拉機(jī)自動駕駛裝置的推廣應(yīng)用，可以解決誰來種地的問題，只要會開拖拉機(jī)，就能種出作業(yè)質(zhì)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(chǎn)量提高奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為糧食穩(wěn)步增產(chǎn)提供了可能，對糧食有積極貢獻(xiàn)；為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向精準(zhǔn)智能方向發(fā)展提供了技術(shù)支撐；可有效提高殘膜回收率，提高農(nóng)藥、化肥的利用率，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。