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無人駕駛在汽車領(lǐng)域還有段時(shí)間要走,農(nóng)機(jī)裝備卻大大超前了!

作者:李社潮 本站發(fā)布時(shí)間:2018年08月28日 收藏

  如今,隨著新能源汽車的快速發(fā)展,自動(dòng)駕駛已經(jīng)成為眾多新能源汽車公司以及科技公司布局的主要方向。但是鑒于汽車行駛道路的復(fù)雜性以及高危性,顯然無人駕駛還有一段路要走。而相較于汽車而言,“土里土氣”的農(nóng)機(jī)裝備在無人駕駛領(lǐng)域卻獲得了超前的發(fā)展。

  從2018年開始,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部首次將農(nóng)業(yè)終端北斗系統(tǒng)納入全國農(nóng)機(jī)購置財(cái)政資金補(bǔ)貼目錄范圍,這標(biāo)志著我國在農(nóng)用拖拉機(jī)駕駛操作和農(nóng)機(jī)具作業(yè)中,己進(jìn)入了引導(dǎo)推廣使用農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛導(dǎo)航操作和農(nóng)機(jī)作業(yè)面積、質(zhì)量智能信息化監(jiān)測(cè)的新階段;這也預(yù)示著拖拉機(jī)駕駛自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng),將成為拖拉機(jī)尤其是大馬力拖拉機(jī)必備、離不開的拖拉機(jī)駕駛作業(yè)中的輔助智能工具。屆時(shí),無論是老機(jī)手還是新機(jī)手,在自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的輔助下,無疑將獲得同等的作業(yè)效果。誰早認(rèn)識(shí)、早配置、就早受益。

  農(nóng)用終端北斗系統(tǒng)有什么功能?

  目前我國納入2018-2020年農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼產(chǎn)品范圍內(nèi)支持推廣應(yīng)用的農(nóng)用北斗終端系統(tǒng),主要有兩類設(shè)備產(chǎn)品:一是農(nóng)用終端北斗導(dǎo)航(含漁船用)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和農(nóng)用終端北斗導(dǎo)航含漁船用輔助駕駛系統(tǒng);二是稱為陸地農(nóng)用北斗終端,即遠(yuǎn)程電子監(jiān)測(cè)終端設(shè)備,如安裝在深松機(jī)上監(jiān)測(cè)作業(yè)面積和質(zhì)量的儀器,也稱為深松作業(yè)監(jiān)測(cè)儀。

  農(nóng)機(jī)(拖拉機(jī))自動(dòng)駕駛系統(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GNSS天線、基準(zhǔn)站、北斗/GNSS M300接收機(jī)、顯示器、控制器、液壓閥、角度傳感器等部分組成。作業(yè)拖拉機(jī)根據(jù)位置傳感器(GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等)設(shè)計(jì)好的行走路線,控制器根據(jù)衛(wèi)星定位的坐標(biāo)及車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,實(shí)時(shí)向液壓控制閥發(fā)送指令,通過控制液壓系統(tǒng)油量的流量和流向,控制農(nóng)機(jī)(拖拉機(jī))的行駛,確保車輛按照導(dǎo)航顯示器設(shè)定的路線行駛。并將拖拉機(jī)的作業(yè)精度控制在±2.5厘米以內(nèi)進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作,可用于翻地、耙地、旋耕、起壟、深松、播種、鋪膜、噴藥、收割等農(nóng)業(yè)作業(yè)。

  拖拉機(jī)配置農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)后,可以走曲線、也可以走圓弧,還可以走自定義曲線;利用農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航,拖拉機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行走,速度方面也可以達(dá)到11Mile/h,而人來操作只能達(dá)7-8Mile/h。

  RTK基站部分主要包括:基準(zhǔn)站,接收北斗/GNSS衛(wèi)星信號(hào),并實(shí)時(shí)輸出高精度的RTK差分?jǐn)?shù)據(jù);GNSS天線:接收北斗/GNSS衛(wèi)星信號(hào);發(fā)射電臺(tái):大功率發(fā)射電臺(tái),用于基站差分?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)射傳輸電臺(tái)發(fā)射天線:用于電臺(tái)信號(hào)的發(fā)射。

  拖拉機(jī)車載部分主要包括,車載接收機(jī):接收衛(wèi)星信號(hào),并結(jié)合電臺(tái)差分?jǐn)?shù)據(jù),輸出精確定位信息;顯示器:直觀提供用戶使用界面,方便調(diào)整作業(yè)模式和控制自動(dòng)駕駛狀態(tài);角度傳感器:實(shí)時(shí)感應(yīng)車輛轉(zhuǎn)向角度并向控制器發(fā)送高精度轉(zhuǎn)向信息;液壓閥:根據(jù)控制單元發(fā)送的指令,實(shí)時(shí)控制液壓流量和流向,保證拖拉機(jī)始終按設(shè)定路線行駛;控制器:根據(jù)北斗接收機(jī)與角度傳感器的信息計(jì)算處理從北斗接收機(jī)和角度傳感器所收到的信息,并向液壓閥實(shí)時(shí)發(fā)送指令。

  基站方案有三種:

  1)固定基站:作業(yè)區(qū)域相對(duì)固定的用戶可采用固定基站,固定基站在架設(shè)后可以連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行,省去了每天重復(fù)的基站架設(shè)工作,供電方面可采用民用電或UDP供電,保證基站可以連續(xù)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行,而且固定基站的坐標(biāo)不會(huì)因斷電或者重啟而發(fā)生改變,每一塊地只需定一次AB線,以后每一年都可以按照排名靠前次的AB線作業(yè)。固定基站的通信方式,可以采用無線電臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)的方式,無線電大功率(35W)作業(yè)半徑在20公里(距離主要取決于基站發(fā)射天線的架設(shè)高度)。網(wǎng)絡(luò)模式作業(yè)距離可以達(dá)到70公里(滿足RTK快速解算的效果)。

  2)移動(dòng)基站:對(duì)于經(jīng)??鐓^(qū)域農(nóng)機(jī)作業(yè)或者作業(yè)區(qū)域距離較遠(yuǎn)的用戶,可以選擇移動(dòng)基站的方式。移動(dòng)基站是直接架設(shè)在所作業(yè)的地塊地頭,具體通信方式可以采用無線電臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)方式。無線電臺(tái)方式可采用小功率電臺(tái)(5W/2W)即可。它有兩種可選配置:一是分體式,每一個(gè)部件相對(duì)獨(dú)立,采用插拔式快速接頭單線連接,方便用戶根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整,適應(yīng)性較強(qiáng),配有野外工作箱,方便用戶攜帶。二是一體式,將GNSS天線、接收機(jī)、發(fā)射電臺(tái)、電池等整合到一起,一分鐘即可架設(shè)好基站。

  3)多基站系統(tǒng):對(duì)于農(nóng)機(jī)作業(yè)區(qū)域較大并且自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)等農(nóng)機(jī)經(jīng)常有跨區(qū)域作業(yè)的情況下,可以考慮單獨(dú)建立多基站系統(tǒng),進(jìn)行區(qū)域多基站的聯(lián)測(cè)聯(lián)網(wǎng),統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。如果當(dāng)?shù)匾呀?jīng)建立專業(yè)的CORS(連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)),可以考慮直接接入當(dāng)?shù)谻ORS系統(tǒng),無需自己架設(shè)基站,減少基站的投入。

  農(nóng)用北斗終端,即遠(yuǎn)程電子監(jiān)測(cè)終端設(shè)備,是農(nóng)用北斗遠(yuǎn)程電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分,這個(gè)系統(tǒng)由終端、平臺(tái)、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等組成。通過系統(tǒng)各組成部分之間的互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)深松作業(yè)管理和數(shù)據(jù)交換共享。

  使用農(nóng)用終端北斗系統(tǒng)為啥好?

  在美國農(nóng)場(chǎng)考察時(shí)筆者曾看到,75歲的農(nóng)場(chǎng)主,還在駕駛著200多馬力以上的拖拉機(jī)進(jìn)行田間作業(yè),他頗有心得地說,有了農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航規(guī)劃好作業(yè)路線與駕駛輔助系統(tǒng),開拖拉機(jī)對(duì)我也是一個(gè)輕松的事。新疆遠(yuǎn)遠(yuǎn)眺望萬頃地膜覆蓋的棉田,一行行數(shù)千米像田徑場(chǎng)跑道一樣比直,這也是應(yīng)用了農(nóng)用農(nóng)機(jī)終端北斗系統(tǒng)的結(jié)果。

  安裝自動(dòng)駕駛導(dǎo)航系統(tǒng),已是國際上發(fā)達(dá)國家農(nóng)機(jī)智能化的第一步需要裝備的智能設(shè)備,大型農(nóng)機(jī)特別是大型拖拉機(jī)必要裝備。在美國約翰迪爾、凱斯等公司生產(chǎn)制造的100馬力以上大馬力拖拉機(jī),在出廠之前,已經(jīng)配置農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等,可以供用戶選擇。目前在農(nóng)場(chǎng)80%的大型拖拉機(jī)都已配備了這樣裝備。

  日本農(nóng)林水產(chǎn)省已經(jīng)設(shè)定在2018年之前實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的普及,以及2020年之前實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)商業(yè)化的目標(biāo)。目前,據(jù)相關(guān)人員透露,日本政府已經(jīng)著手構(gòu)建農(nóng)林水產(chǎn)方面的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái),這意味著在可預(yù)期的未來,標(biāo)準(zhǔn)將不再是阻礙。

  近些年拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛導(dǎo)航系統(tǒng),在我國的黑龍江、新疆、吉林等地也正在得到示范推廣應(yīng)用,并且顯示出其技術(shù)的優(yōu)勢(shì),是農(nóng)機(jī)運(yùn)用中**應(yīng)率先采用的智能化技術(shù)。

  我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的積極推動(dòng)者,中國工程院院士陳學(xué)庚曾總結(jié)指出,衛(wèi)星導(dǎo)航拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛技術(shù)在新疆兵團(tuán)逐步從小面積試驗(yàn)向大面積試驗(yàn)示范邁進(jìn)。兵團(tuán)應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航定位自動(dòng)駕駛進(jìn)行棉花播種,使技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益雙提高。

  一是使機(jī)械播種質(zhì)量明顯提高。能一次完成鋪膜、鋪管、播種作業(yè),1000m播行垂直誤差不超過2cm,有效解決了農(nóng)機(jī)播種作業(yè)中出現(xiàn)的“播不直、接不上茬”的老大難問題。實(shí)現(xiàn)了‘無縫連接’。”北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與精量播種機(jī)的完美結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了千米接行誤差不大于2.5厘米,且接行準(zhǔn)確,播行端直,又為之后作物中耕打藥、施肥、收獲作業(yè)提供便利,使農(nóng)機(jī)工作效率提高了50%。機(jī)手具備基本操作技能即可作業(yè)。

  二是北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)用于精準(zhǔn)播種作業(yè)可以不受光線限制,實(shí)現(xiàn)了全天不間斷作業(yè),對(duì)于搶抓農(nóng)時(shí),適時(shí)播種意義重大。采用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)不受光線限制,農(nóng)機(jī)駕駛員操作時(shí)只需要踩油門和剎車,不用操作方向盤,可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷播種,有效降低了駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)可以適當(dāng)減少參加作業(yè)的機(jī)具數(shù)量,增加單臺(tái)作業(yè)收入20%到30%,穩(wěn)定的農(nóng)機(jī)經(jīng)營者收入。

  三是有利于提高采棉機(jī)采凈率。突破了"播行不直、播行不準(zhǔn)"的瓶頸問題,與人工駕駛拖拉機(jī)播種作業(yè)相比,使駕駛采棉機(jī)的采凈率提高2一3%,每畝增加收入60至90元。

  四是提高了土地利用率。加裝導(dǎo)航系統(tǒng)的,拖拉機(jī)行駛均勻,**大程度減少了土地的浪費(fèi),土地利用率提高0.5~1%,減少了消耗的同時(shí),增加了作物產(chǎn)量

  五是有利于提高中耕作物作業(yè)質(zhì)量。播種、甜菜丶玉米、番茄等勞耕作業(yè)保護(hù)寬度縮小,施傷苗率和漏肥率減少,肥料利用率增加,除草和施肥效果增強(qiáng),至少提高作物產(chǎn)量百分之2~2%。

  六是提高植保作業(yè)質(zhì)量。用于播前噴施除草劑、田間管理階段噴施作物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,秋后噴施化學(xué)脫葉催熟劑,可確保接茬準(zhǔn)確,施藥精準(zhǔn),不重不漏,減少了化學(xué)藥劑對(duì)土壤污染

  七是提高殘膜回收率。殘膜回收是新疆棉花生產(chǎn)中可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題,利用北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)找準(zhǔn)鋪膜軌跡,將膜邊挖出,膜回收率提高8一10%。

  湖北在進(jìn)行“基于厘米級(jí)終端的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛精細(xì)耕種系統(tǒng)",技術(shù)應(yīng)用示范中,體現(xiàn)出**大功效是提高作業(yè)效率和降低生產(chǎn)成本。在農(nóng)田作業(yè)尤其是農(nóng)忙時(shí)節(jié),可以人歇機(jī)不停,夜間也能自動(dòng)作業(yè),而且作業(yè)質(zhì)量不降低,可延長(zhǎng)農(nóng)機(jī)1倍作業(yè)時(shí)間。

  可以說在農(nóng)業(yè)終端北斗系統(tǒng)能夠大幅提高作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量以及作業(yè)精度的基礎(chǔ)上,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部將農(nóng)業(yè)終端北斗系統(tǒng)納入全國農(nóng)機(jī)購置財(cái)政資金補(bǔ)貼目錄范圍,這將大大推動(dòng)我國農(nóng)機(jī)裝備的智能化進(jìn)程,自動(dòng)駕駛乃至無人駕駛將成為國內(nèi)農(nóng)機(jī)作業(yè)一股新的浪潮。

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