農(nóng)業(yè)機(jī)械中衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用分析

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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)農(nóng)業(yè)已經(jīng)邁進(jìn)了智慧管理、精準(zhǔn)實(shí)施的發(fā)展軌道。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的建設(shè)和應(yīng)用是智慧精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，也是保障糧食安全生產(chǎn)的最直接手段。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在近幾年已應(yīng)用于耕、種、管、收等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，并在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了非常好的應(yīng)用效果。文章主要就北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行探究，正確的認(rèn)知農(nóng)業(yè)機(jī)械使用智能化技術(shù)的重要價(jià)值，及今后的發(fā)展趨勢(shì)。

1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

所謂導(dǎo)航就是農(nóng)業(yè)機(jī)械利用自身攜帶的傳感器感知周?chē)h(huán)境和車(chē)體的信息，通過(guò)對(duì)獲取的信息進(jìn)行處理并進(jìn)行導(dǎo)航?jīng)Q策和控制，從而完成相應(yīng)的作業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的過(guò)程。中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是世界成熟的四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。由空間段、地面段、用戶(hù)段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。由于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研制的，在安全性和功能性方面更符合我國(guó)的國(guó)情需要。近兩年在國(guó)家和各省、市、區(qū)實(shí)施的農(nóng)業(yè)機(jī)械購(gòu)置補(bǔ)貼政策的推動(dòng)下，一些科技型企業(yè)將北斗衛(wèi)星系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合，研發(fā)出了多款北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了多種農(nóng)業(yè)機(jī)械的無(wú)人駕駛、精準(zhǔn)作業(yè)功能。

2北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)

北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)是由車(chē)載計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和基站等部分組成。通過(guò)安裝在相適應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械上，利用北斗衛(wèi)星的定位信號(hào)設(shè)計(jì)作業(yè)機(jī)械的行駛路線(xiàn)，在機(jī)械作業(yè)過(guò)程中綜合其位置信息、姿態(tài)信息、航向角信息、傳感器信息，通過(guò)控制電動(dòng)方向盤(pán)或液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的轉(zhuǎn)向，從而按照規(guī)劃路徑行駛，達(dá)到完成耕整地、播種、種植、田間管理和收獲等各類(lèi)作業(yè)目的。

2．1北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

2．1．1節(jié)省勞動(dòng)成本北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，有效替代人工操作，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省用工成本。在我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，大批的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員脫離土地，基層農(nóng)村和農(nóng)場(chǎng)的年青勞動(dòng)力明顯不足，無(wú)人駕駛農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用可有效解決農(nóng)業(yè)用工不足的難題。

2．1．2提高作業(yè)效率安裝了北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械不受自然條件和時(shí)間因素的影響，不管是刮風(fēng)下雨還是白天黑天可以24h不間斷搶抓農(nóng)時(shí)作業(yè)。能替代部分人工并能減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，與人工操作相對(duì)比，可提高工作效率50％。

2．1．3提高作業(yè)精度北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行適時(shí)調(diào)整、精準(zhǔn)定位，保證了作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)精度。經(jīng)檢測(cè)合格的產(chǎn)品，在200m測(cè)區(qū)內(nèi)，直線(xiàn)度精度和銜接行精度均達(dá)到2．5cm的標(biāo)準(zhǔn)要求；北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛插秧機(jī)在80m測(cè)區(qū)內(nèi)，直線(xiàn)度精度和銜接行精度均達(dá)到5．0cm的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2．1．4合理利用土地資源，增加產(chǎn)量農(nóng)機(jī)機(jī)械加裝北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可保障行走和作業(yè)精度、精準(zhǔn)利用土地面積、減少藥、肥、水資源的浪費(fèi)、提高作物生長(zhǎng)質(zhì)量，進(jìn)而增加產(chǎn)量。

2．2北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用

2．2．1在拖拉機(jī)上應(yīng)用拖拉機(jī)是田間生產(chǎn)作業(yè)中的動(dòng)力機(jī)械，非自走式農(nóng)業(yè)機(jī)械通過(guò)牽引或懸掛的方式與拖拉機(jī)相聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行走作業(yè)目的。北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)加裝在拖拉機(jī)上使用，可實(shí)現(xiàn)以拖拉機(jī)為動(dòng)力的農(nóng)機(jī)具的精準(zhǔn)作業(yè)。從耕整地開(kāi)始，到種、管、收，規(guī)劃合理，統(tǒng)一規(guī)范，走的直、對(duì)的準(zhǔn)，達(dá)到作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2．2．2在插秧機(jī)上應(yīng)用北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)與插秧機(jī)結(jié)合，可指揮插秧機(jī)在定位工作區(qū)域內(nèi)，根據(jù)設(shè)定好的取秧量和插秧深度等參數(shù)，自行規(guī)劃最優(yōu)路線(xiàn)，完成插秧作業(yè)。而導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)又可為后期水稻成長(zhǎng)中的施肥、植保、收獲等作業(yè)提供精準(zhǔn)位置信息，從而提高水稻生產(chǎn)全程精準(zhǔn)作業(yè)程度。

2．2．3在收獲機(jī)上應(yīng)用北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)與收獲機(jī)結(jié)合，可利用前期種植作業(yè)信息，結(jié)合作物長(zhǎng)勢(shì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)行收獲，有效降低收獲作業(yè)過(guò)程中因行走路線(xiàn)不直，對(duì)行不準(zhǔn)而導(dǎo)致的各類(lèi)損失，進(jìn)而保障產(chǎn)量。

2．2．4在平地機(jī)上應(yīng)用在拖拉機(jī)的帶動(dòng)下，平地機(jī)通過(guò)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)適時(shí)調(diào)整限位油缸的伸縮量，實(shí)現(xiàn)刮土鏟的上升和下降，經(jīng)過(guò)不斷地刮土和卸土的過(guò)程，進(jìn)行全方位的土地精細(xì)平整作業(yè)。經(jīng)過(guò)精細(xì)平整的土地，在后續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水、肥、藥的用量更均勻、更準(zhǔn)確，減少因地勢(shì)不平引起的各種浪費(fèi)，保證作物長(zhǎng)勢(shì)一致，提高產(chǎn)量。

2．3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航無(wú)人機(jī)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航無(wú)人機(jī)可進(jìn)行農(nóng)業(yè)植保作業(yè)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，具有精準(zhǔn)、高效、環(huán)保、智能等特點(diǎn)。另外，由于無(wú)人機(jī)體積小，重量輕，運(yùn)輸方便，靈活等特點(diǎn)，對(duì)不同的地塊，不同的作物都有很好的適應(yīng)性。2020年4月，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)在梨花盛開(kāi)的季節(jié)，利用北斗無(wú)人機(jī)搶農(nóng)時(shí)，為果樹(shù)在短暫的盛花期內(nèi)，進(jìn)行兩次授粉，有效提高了坐果率，同時(shí)解決了人工授粉遇到樹(shù)齡長(zhǎng)，樹(shù)稍高，無(wú)法授到頂端，影響坐果率的問(wèn)題，是人工授粉10倍的工作效率，并且不存在藥物傷害問(wèn)題。

3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用前景

3．1應(yīng)用面更廣

2020年是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)全面成熟的一年，也是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上全面推廣應(yīng)用的關(guān)鍵年。2020年的春耕期間，黑龍江墾區(qū)在人力不足、生產(chǎn)資料運(yùn)輸不暢的情況下，比往年提前3d完成大田作物播種于高產(chǎn)時(shí)區(qū)，正是得益于北斗智能農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)揮作用。北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)產(chǎn)品，依照農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品品目分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，歸于“農(nóng)業(yè)用北斗終端”品目。從2014年至2020年5月20日，共有98個(gè)農(nóng)業(yè)用北斗終端產(chǎn)品和20個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航平地機(jī)產(chǎn)品進(jìn)入“全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定管理服務(wù)信息化平臺(tái)”獲得購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼資格。黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站作為在全國(guó)率先開(kāi)展農(nóng)業(yè)用北斗終端產(chǎn)品推廣鑒定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，是農(nóng)業(yè)用北斗終端產(chǎn)品推廣鑒定主要完成單位，截至2020年5月20日已收到2020年申請(qǐng)項(xiàng)目：北斗農(nóng)業(yè)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)33項(xiàng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航平地機(jī)25項(xiàng)，遠(yuǎn)高于往年同期的數(shù)量。與以往多是北、上、廣、深企業(yè)不同，2020年申請(qǐng)的企業(yè)中不乏有黑龍江本省科技企業(yè)出現(xiàn)。可見(jiàn)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3．2操作更準(zhǔn)確、性能更穩(wěn)定

隨著北斗導(dǎo)航產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步和改型升級(jí)，將進(jìn)一步改善機(jī)械操作人員與農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)合關(guān)系，在機(jī)械作業(yè)過(guò)程中的起步、停車(chē)、機(jī)具升降、擋位調(diào)整，油門(mén)增減更為安全流暢，系統(tǒng)調(diào)整機(jī)械作業(yè)的適應(yīng)性和可靠性更強(qiáng)。

3．3服務(wù)、管理體系更加完善

隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用，通過(guò)建立完整的服務(wù)、管理體系，建設(shè)高水平的人員隊(duì)伍，可遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)農(nóng)情需要合理調(diào)配作業(yè)機(jī)械，在機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)能準(zhǔn)確定位、快速地解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)不同企業(yè)、不同機(jī)型資源互通、數(shù)據(jù)共享。2020年黑龍江北大荒農(nóng)墾集團(tuán)總公司建三江分公司已經(jīng)建成了4個(gè)無(wú)人化水田示范點(diǎn)和2個(gè)無(wú)人化旱田示范點(diǎn)。相信不久的將來(lái)，農(nóng)田里只見(jiàn)機(jī)器作業(yè)，不見(jiàn)人的景象隨處可見(jiàn)。

4參考文獻(xiàn)

［1］趙巖，陳學(xué)庚，溫浩軍．新疆兵團(tuán)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用［J］，石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，36（4）：397－404．

作者：顧冰潔 單位：黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站