从2018年起,农业农村部和财政部首次将农业终端北斗系统纳入全国农机购置财政资金补贴目录,标志着我国在农用拖拉机驾驶操作和农机具作业方面进入了引导推广使用农机自动驾驶导航操作和农机作业面积、质量智能信息化监测的新阶段。这表明拖拉机驾驶自动导航系统已成为拖拉机,尤其是大马力拖拉机不可或缺的辅助智能工具。
目前纳入2018-2020年农机购置补贴产品的农用北斗终端系统,主要分为两类设备:一是农用终端北斗导航(包括渔船用)自动驾驶系统和辅助驾驶系统;二是陆地农用北斗终端,即远程电子监测终端设备,例如安装在深松机上的监测作业面积和质量的仪器。
农机(拖拉机)自动驾驶系统是一个综合性的系统,集成了卫星接收、定位和控制等功能。该系统主要由GNSS天线、基准站、北斗/GNSS M300接收机、显示器、控制器、液压阀、角度传感器等部分组成。拖拉机根据位置传感器(如GNSS卫星导航系统)预先设定的路线行驶,控制器则根据卫星定位的坐标及车轮的转动情况,实时向液压控制阀发送指令,通过控制液压系统的油量和流向,确保拖拉机按设定路线行驶。其作业精度可达±2.5厘米,适用于多种农业作业,如翻地、耙地、旋耕、起垄、深松、播种、铺膜、喷药、收割等。
固定基站:适用于作业区域固定的用户。固定基站在架设后可以连续24小时运行,供电方式可以是民用电或UDP供电。固定基站的坐标不会因断电或重启而变化,每块地只需定一次AB线,以后每年都可以按照第一次的AB线作业。通信方式可以采用无线电台或网络,无线电台的大功率(35W)作业半径在20公里左右(主要取决于基站发射天线的高度),网络模式下作业距离可达70公里。
移动基站:适用于经常跨区域作业或作业区域较远的用户。移动基站可以直接架设在作业地块的地头,通信方式可以采用无线电台或网络。无线电台可以使用小功率电台(5W/2W)。移动基站有两种配置:一是分体式,每个部件独立,采用插拔式快速接头单线连接,便于用户根据实际情况实时调整,配有野外工作箱,方便携带。二是整体式,将GNSS天线、接收机、发射电台、电池等整合在一起,便于快速架设。
多基站系统:适用于农机作业区域较大且经常跨区域作业的情况。可以考虑建立多基站系统,进行区域多基站的联测联网,统一坐标系统。如果当地已有专业CORS(连续运行参考站系统),可以直接接入当地CORS系统,减少基站投入。
安装自动驾驶导航系统是国际上发达国家农机智能化的重要一步,大型农机尤其是大型拖拉机必须配备的智能设备。例如,美国约翰迪尔、凯斯等公司生产的100马力以上的拖拉机出厂时已配置了自动导航系统,目前约80%的大型拖拉机已配备了这一设备。
提高播种质量:能够一次性完成铺膜、铺管、播种作业,1000米播行垂直误差不超过2厘米,有效解决了农机播种作业中的“播不直、接不上茬”问题。实现了“无缝连接”,显著提高了播种精度和效率。
不受光线限制:北斗导航自动驾驶系统不受光线限制,可以实现全天不间断作业,对于抢农时、适时播种具有重要意义。采用卫星导航技术,农机驾驶员只需踩油门和刹车,不需要操作方向盘,可实现24小时不间断播种,有效降低驾驶员的劳动强度。同时,减少参与作业的机具数量,增加单台作业收入20%到30%。
提高采净率:解决了“播行不直、播行不准”的问题,与人工驾驶拖拉机播种作业相比,采净率提高了2%-3%,每亩增加收入60至90元。
提高土地利用率:加装导航系统的拖拉机行驶更加均匀,最大程度减少了土地浪费,土地利用率提高0.5%-1%,同时增加了作物产量。
提高中耕作物作业质量:播种、甜菜、玉米、番茄等作物的作业保护宽度缩小,施伤苗率和漏肥率减少,肥料利用率增加,除草和施肥效果增强,至少提高作物产量2%-2%。
提高植保作业质量:用于播前喷施除草剂、田间管理阶段喷施作物生长调节剂、秋后喷施化学脱叶催熟剂,确保接茬准确,施药精准,不重不漏,减少了化学药剂对土壤的污染。
提高残膜回收率:利用北斗系统精准找准铺膜轨迹,将膜边挖出,残膜回收率提高8%-10%。
总的来说,农业终端北斗系统的应用显著提高了作业效率、质量和精度,推动了我国农机装备的智能化进程。自动驾驶乃至无人驾驶将成为国内农机作业的一股新潮流。