北斗衛星導航技術在農業機械的運用

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隨著科學技術的不斷進步，我國農業已經邁進了智慧管理、精準實施的發展軌道。智能化農業機械裝備的建設和應用是智慧精準農業的重要組成部分，也是保障糧食安全生產的最直接手段。北斗衛星導航技術作為農業機械智能化技術中的一項關鍵技術，在近幾年已應用于耕、種、管、收等農業生產各環節，并在生產實踐中取得了非常好的應用效果。文章主要就北斗衛星導航技術在農業機械中的應用進行探究，正確的認知農業機械使用智能化技術的重要價值，及今后的發展趨勢。

1北斗衛星導航技術在農業機械中的應用現狀

所謂導航就是農業機械利用自身攜帶的傳感器感知周圍環境和車體的信息，通過對獲取的信息進行處理并進行導航決策和控制，從而完成相應的作業生產任務的過程。中國北斗衛星導航系統是中國自行研制的全球衛星導航系統，是世界成熟的四大衛星導航系統之一。由空間段、地面段、用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠性的定位、導航、授時服務。由于北斗衛星導航系統是我國自主研制的，在安全性和功能性方面更符合我國的國情需要。近兩年在國家和各省、市、區實施的農業機械購置補貼政策的推動下，一些科技型企業將北斗衛星系統與農業機械相結合，研發出了多款北斗農業自動導航產品，實現了多種農業機械的無人駕駛、精準作業功能。

2北斗農業自動導航駕駛系統

北斗農業自動導航駕駛系統是由車載計算機、衛星接收機、轉向控制系統和基站等部分組成。通過安裝在相適應的農業機械上，利用北斗衛星的定位信號設計作業機械的行駛路線，在機械作業過程中綜合其位置信息、姿態信息、航向角信息、傳感器信息，通過控制電動方向盤或液壓系統，實現機械的轉向，從而按照規劃路徑行駛，達到完成耕整地、播種、種植、田間管理和收獲等各類作業目的。2．1北斗農業自動導航駕駛系統的優勢。2．1．1節省勞動成本。北斗農業自動導航駕駛系統與農業機械相結合，可實現無人駕駛，有效替代人工操作，減少了勞動強度，節省用工成本。在我國城鎮化進程加快，大批的農業生產人員脫離土地，基層農村和農場的年青勞動力明顯不足，無人駕駛農業機械的應用可有效解決農業用工不足的難題。2．1．2提高作業效率。安裝了北斗導航自動駕駛系統的農業機械不受自然條件和時間因素的影響，不管是刮風下雨還是白天黑天可以24h不間斷搶抓農時作業。能替代部分人工并能減輕操作人員的勞動強度，與人工操作相對比，可提高工作效率50％。2．1．3提高作業精度。北斗導航自動駕駛系統可對農業機械進行適時調整、精準定位，保證了作業質量和作業精度。經檢測合格的產品，在200m測區內，直線度精度和銜接行精度均達到2．5cm的標準要求；北斗導航自動駕駛插秧機在80m測區內，直線度精度和銜接行精度均達到5．0cm的標準要求。2．1．4合理利用土地資源，增加產量農機機械加裝北斗導航自動駕駛系統，可保障行走和作業精度、精準利用土地面積、減少藥、肥、水資源的浪費、提高作物生長質量，進而增加產量。2．2北斗導航系統在各類農業機械上的應用。2．2．1在拖拉機上應用。拖拉機是田間生產作業中的動力機械，非自走式農業機械通過牽引或懸掛的方式與拖拉機相聯，進而實現行走作業目的。北斗農業自動導航駕駛系統加裝在拖拉機上使用，可實現以拖拉機為動力的農機具的精準作業。從耕整地開始，到種、管、收，規劃合理，統一規范，走的直、對的準，達到作業質量標準要求。2．2．2在插秧機上應用。北斗農業自動導航駕駛系統與插秧機結合，可指揮插秧機在定位工作區域內，根據設定好的取秧量和插秧深度等參數，自行規劃最優路線，完成插秧作業。而導航定位數據又可為后期水稻成長中的施肥、植保、收獲等作業提供精準位置信息，從而提高水稻生產全程精準作業程度。2．2．3在收獲機上應用。北斗農業自動導航駕駛系統與收獲機結合，可利用前期種植作業信息，結合作物長勢特點，實現精準對行收獲，有效降低收獲作業過程中因行走路線不直，對行不準而導致的各類損失，進而保障產量。2．2．4在平地機上應用。在拖拉機的帶動下，平地機通過接收北斗衛星信號適時調整限位油缸的伸縮量，實現刮土鏟的上升和下降，經過不斷地刮土和卸土的過程，進行全方位的土地精細平整作業。經過精細平整的土地，在后續的農業生產中，水、肥、藥的用量更均勻、更準確，減少因地勢不平引起的各種浪費，保證作物長勢一致，提高產量。2．3北斗衛星導航無人機。北斗衛星導航無人機可進行農業植保作業、農情監測和數據采集，具有精準、高效、環保、智能等特點。另外，由于無人機體積小，重量輕，運輸方便，靈活等特點，對不同的地塊，不同的作物都有很好的適應性。2020年4月，新疆生產建設兵團在梨花盛開的季節，利用北斗無人機搶農時，為果樹在短暫的盛花期內，進行兩次授粉，有效提高了坐果率，同時解決了人工授粉遇到樹齡長，樹稍高，無法授到頂端，影響坐果率的問題，是人工授粉10倍的工作效率，并且不存在藥物傷害問題。

3北斗衛星導航技術在農業機械中的應用前景

3．1應用面更廣。2020年是北斗衛星系統全面成熟的一年，也是北斗衛星導航系統在農業生產上全面推廣應用的關鍵年。2020年的春耕期間，黑龍江墾區在人力不足、生產資料運輸不暢的情況下，比往年提前3d完成大田作物播種于高產時區，正是得益于北斗智能農業機械發揮作用。北斗農業自動導航駕駛系統產品，依照農業機械產品品目分類標準，歸于“農業用北斗終端”品目。從2014年至2020年5月20日，共有98個農業用北斗終端產品和20個北斗衛星導航平地機產品進入“全國農業機械試驗鑒定管理服務信息化平臺”獲得購機補貼資格。黑龍江農墾農業機械試驗鑒定站作為在全國率先開展農業用北斗終端產品推廣鑒定的檢測機構，是農業用北斗終端產品推廣鑒定主要完成單位，截至2020年5月20日已收到2020年申請項目：北斗農業自動導航駕駛系統33項，北斗衛星導航平地機25項，遠高于往年同期的數量。與以往多是北、上、廣、深企業不同，2020年申請的企業中不乏有黑龍江本省科技企業出現。可見，北斗衛星導航系統廣泛應用于農業機械中的發展態勢。3．2操作更準確、性能更穩定。隨著北斗導航產品的技術進步和改型升級，將進一步改善機械操作人員與農業機械的結合關系，在機械作業過程中的起步、停車、機具升降、擋位調整，油門增減更為安全流暢，系統調整機械作業的適應性和可靠性更強。3．3服務、管理體系更加完善。隨著新技術的不斷應用，通過建立完整的服務、管理體系，建設高水平的人員隊伍，可遠程監控，根據農情需要合理調配作業機械，在機械出現故障時能準確定位、快速地解決問題，實現不同企業、不同機型資源互通、數據共享。2020年黑龍江北大荒農墾集團總公司建三江分公司已經建成了4個無人化水田示范點和2個無人化旱田示范點。相信不久的將來，農田里只見機器作業，不見人的景象隨處可見。

參考文獻

［1］趙巖，陳學庚，溫浩軍．新疆兵團精準農業發展與北斗衛星導航技術的應用［J］，石河子大學學報（自然科學版），2018，36（4）：397－404．（008）

作者:顧冰潔 單位:黑龍江農墾農業機械試驗鑒定站