北斗卫星导航技术在农业机械的运用

随着科学技术的不断进步，我国农业已经迈进了智慧管理、精准实施的发展轨道。智能化农业机械装备的建设和应用是智慧精准农业的重要组成部分，也是保障粮食安全生产的最直接手段。北斗卫星导航技术作为农业机械智能化技术中的一项关键技术，在近几年已应用于耕、种、管、收等农业生产各环节，并在生产实践中取得了非常好的应用效果。文章主要就北斗卫星导航技术在农业机械中的应用进行探究，正确的认知农业机械使用智能化技术的重要价值，及今后的发展趋势。

1北斗卫星导航技术在农业机械中的应用现状

所谓导航就是农业机械利用自身携带的传感器感知周围环境和车体的信息，通过对获取的信息进行处理并进行导航决策和控制，从而完成相应的作业生产任务的过程。中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是世界成熟的四大卫星导航系统之一。由空间段、地面段、用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务。由于北斗卫星导航系统是我国自主研制的，在安全性和功能性方面更符合我国的国情需要。近两年在国家和各省、市、区实施的农业机械购置补贴政策的推动下，一些科技型企业将北斗卫星系统与农业机械相结合，研发出了多款北斗农业自动导航产品，实现了多种农业机械的无人驾驶、精准作业功能。

2北斗农业自动导航驾驶系统

北斗农业自动导航驾驶系统是由车载计算机、卫星接收机、转向控制系统和基站等部分组成。通过安装在相适应的农业机械上，利用北斗卫星的定位信号设计作业机械的行驶路线，在机械作业过程中综合其位置信息、姿态信息、航向角信息、传感器信息，通过控制电动方向盘或液压系统，实现机械的转向，从而按照规划路径行驶，达到完成耕整地、播种、种植、田间管理和收获等各类作业目的。2．1北斗农业自动导航驾驶系统的优势。2．1．1节省劳动成本。北斗农业自动导航驾驶系统与农业机械相结合，可实现无人驾驶，有效替代人工操作，减少了劳动强度，节省用工成本。在我国城镇化进程加快，大批的农业生产人员脱离土地，基层农村和农场的年青劳动力明显不足，无人驾驶农业机械的应用可有效解决农业用工不足的难题。2．1．2提高作业效率。安装了北斗导航自动驾驶系统的农业机械不受自然条件和时间因素的影响，不管是刮风下雨还是白天黑天可以24h不间断抢抓农时作业。能替代部分人工并能减轻操作人员的劳动强度，与人工操作相对比，可提高工作效率50％。2．1．3提高作业精度。北斗导航自动驾驶系统可对农业机械进行适时调整、精准定位，保证了作业质量和作业精度。经检测合格的产品，在200m测区内，直线度精度和衔接行精度均达到2．5cm的标准要求；北斗导航自动驾驶插秧机在80m测区内，直线度精度和衔接行精度均达到5．0cm的标准要求。2．1．4合理利用土地资源，增加产量农机机械加装北斗导航自动驾驶系统，可保障行走和作业精度、精准利用土地面积、减少药、肥、水资源的浪费、提高作物生长质量，进而增加产量。2．2北斗导航系统在各类农业机械上的应用。2．2．1在拖拉机上应用。拖拉机是田间生产作业中的动力机械，非自走式农业机械通过牵引或悬挂的方式与拖拉机相联，进而实现行走作业目的。北斗农业自动导航驾驶系统加装在拖拉机上使用，可实现以拖拉机为动力的农机具的精准作业。从耕整地开始，到种、管、收，规划合理，统一规范，走的直、对的准，达到作业质量标准要求。2．2．2在插秧机上应用。北斗农业自动导航驾驶系统与插秧机结合，可指挥插秧机在定位工作区域内，根据设定好的取秧量和插秧深度等参数，自行规划最优路线，完成插秧作业。而导航定位数据又可为后期水稻成长中的施肥、植保、收获等作业提供精准位置信息，从而提高水稻生产全程精准作业程度。2．2．3在收获机上应用。北斗农业自动导航驾驶系统与收获机结合，可利用前期种植作业信息，结合作物长势特点，实现精准对行收获，有效降低收获作业过程中因行走路线不直，对行不准而导致的各类损失，进而保障产量。2．2．4在平地机上应用。在拖拉机的带动下，平地机通过接收北斗卫星信号适时调整限位油缸的伸缩量，实现刮土铲的上升和下降，经过不断地刮土和卸土的过程，进行全方位的土地精细平整作业。经过精细平整的土地，在后续的农业生产中，水、肥、药的用量更均匀、更准确，减少因地势不平引起的各种浪费，保证作物长势一致，提高产量。2．3北斗卫星导航无人机。北斗卫星导航无人机可进行农业植保作业、农情监测和数据采集，具有精准、高效、环保、智能等特点。另外，由于无人机体积小，重量轻，运输方便，灵活等特点，对不同的地块，不同的作物都有很好的适应性。2020年4月，新疆生产建设兵团在梨花盛开的季节，利用北斗无人机抢农时，为果树在短暂的盛花期内，进行两次授粉，有效提高了坐果率，同时解决了人工授粉遇到树龄长，树稍高，无法授到顶端，影响坐果率的问题，是人工授粉10倍的工作效率，并且不存在药物伤害问题。

3北斗卫星导航技术在农业机械中的应用前景

3．1应用面更广。2020年是北斗卫星系统全面成熟的一年，也是北斗卫星导航系统在农业生产上全面推广应用的关键年。2020年的春耕期间，黑龙江垦区在人力不足、生产资料运输不畅的情况下，比往年提前3d完成大田作物播种于高产时区，正是得益于北斗智能农业机械发挥作用。北斗农业自动导航驾驶系统产品，依照农业机械产品品目分类标准，归于“农业用北斗终端”品目。从2014年至2020年5月20日，共有98个农业用北斗终端产品和20个北斗卫星导航平地机产品进入“全国农业机械试验鉴定管理服务信息化平台”获得购机补贴资格。黑龙江农垦农业机械试验鉴定站作为在全国率先开展农业用北斗终端产品推广鉴定的检测机构，是农业用北斗终端产品推广鉴定主要完成单位，截至2020年5月20日已收到2020年申请项目：北斗农业自动导航驾驶系统33项，北斗卫星导航平地机25项，远高于往年同期的数量。与以往多是北、上、广、深企业不同，2020年申请的企业中不乏有黑龙江本省科技企业出现。可见，北斗卫星导航系统广泛应用于农业机械中的发展态势。3．2操作更准确、性能更稳定。随着北斗导航产品的技术进步和改型升级，将进一步改善机械操作人员与农业机械的结合关系，在机械作业过程中的起步、停车、机具升降、挡位调整，油门增减更为安全流畅，系统调整机械作业的适应性和可靠性更强。3．3服务、管理体系更加完善。随着新技术的不断应用，通过建立完整的服务、管理体系，建设高水平的人员队伍，可远程监控，根据农情需要合理调配作业机械，在机械出现故障时能准确定位、快速地解决问题，实现不同企业、不同机型资源互通、数据共享。2020年黑龙江北大荒农垦集团总公司建三江分公司已经建成了4个无人化水田示范点和2个无人化旱田示范点。相信不久的将来，农田里只见机器作业，不见人的景象随处可见。

参考文献

［1］赵岩，陈学庚，温浩军．新疆兵团精准农业发展与北斗卫星导航技术的应用［J］，石河子大学学报（自然科学版），2018，36（4）：397－404．（008）

作者:顾冰洁 单位:黑龙江农垦农业机械试验鉴定站