陳秀蓮

近年來(lái)，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推進(jìn)，信息化成為推動(dòng)農(nóng)機(jī)化發(fā)展的新動(dòng)能，加裝導(dǎo)航及自動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)的農(nóng)機(jī)逐漸成為市場(chǎng)的新寵，讓現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加高效、智能、精準(zhǔn)。

一、拖拉機(jī)無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

智能拖拉機(jī)利用導(dǎo)航輔助自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，在無(wú)人駕駛的情況下能完成土地耕整、精密播種等作業(yè)，電動(dòng)方向盤北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)直線精度±10cm，液壓控制轉(zhuǎn)向北斗導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)直線精度±2.5cm，接行精度±2.5cm，根據(jù)2D 地形補(bǔ)償（橫滾、航向），可以確保土地耕種、精密播種時(shí)起伏地面的作業(yè)效果。

自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)用于播種作業(yè)時(shí)，可使土地利用率提高0.5%～1%，且機(jī)手駕駛水平不受嚴(yán)格限制，節(jié)省薪酬支出；作業(yè)不受光線、晝夜的限制，至少提高作業(yè)效率20%；解決了“播行不直，接行不準(zhǔn)”的瓶頸制約。

二、拖拉機(jī)無(wú)人駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

（一）拖拉機(jī)無(wú)人自動(dòng)駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)的主要組件

該系統(tǒng)主要有衛(wèi)星接收天線、車載接收機(jī)、控制器、液壓閥、角度傳感器以及車載終端等。

1.衛(wèi)星接收天線：衛(wèi)星接收北斗信號(hào)兼容GPS、伽利略等衛(wèi)星信號(hào)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，防水、防塵性能好。具有較強(qiáng)的抗振性，同時(shí)具有耐高低溫等特點(diǎn)。

2.車載接收機(jī)：車載接收機(jī)是北斗高精度定位設(shè)備，接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，并通過(guò)電臺(tái)或者網(wǎng)絡(luò)等通訊方式獲取基站差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而輸出高精度坐標(biāo)、航向、速度等定位信息。

3.控制器：根據(jù)北斗高精度接收機(jī)與角度傳感器的實(shí)時(shí)信息以及車輛在規(guī)劃路線上所處的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的閉環(huán)計(jì)算并實(shí)時(shí)向液壓閥發(fā)送指令，使車輛始終準(zhǔn)確地保持沿預(yù)定航線行駛。

4.液壓閥：液壓閥是系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)，其主要以液壓油為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。

5.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。

（二）拖拉機(jī)無(wú)人駕駛自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類

拖拉機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為兩種，一種是電機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，另一種是電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。前者由于不需要改變拖拉機(jī)原有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、可復(fù)制性強(qiáng)的特點(diǎn)；而后者則需要對(duì)原有液壓轉(zhuǎn)向油路以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，但是該方式比前者有著更高的控制精度與更快的反應(yīng)速度，適用于在大型農(nóng)場(chǎng)作業(yè)使用。

1.電動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向。電機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的原理是電控單元通過(guò)分析傳感器采集到的信息，計(jì)算出轉(zhuǎn)向輪期望轉(zhuǎn)角以及所需要的轉(zhuǎn)向力矩，控制電機(jī)為轉(zhuǎn)向輪提供轉(zhuǎn)向力矩，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

2.液壓控制轉(zhuǎn)向。液壓控制轉(zhuǎn)向的原理是將前輪期望轉(zhuǎn)角與實(shí)際轉(zhuǎn)角進(jìn)行計(jì)算，得到轉(zhuǎn)角差值，通過(guò)控制電磁閥芯開(kāi)度來(lái)改變液壓油的流向與流速，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)方向與角度。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)默認(rèn)的是人工轉(zhuǎn)向，但需要自動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，只需要接通電磁閥即可，轉(zhuǎn)向方式切換簡(jiǎn)單。

三、拖拉機(jī)無(wú)人駕駛技術(shù)農(nóng)田作業(yè)模式

（一）全程無(wú)人自動(dòng)駕駛夏收夏種模式

以雷沃生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)具及自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)為例，介紹技術(shù)作業(yè)模式，雷沃研制的主從導(dǎo)航無(wú)人駕駛收獲系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要由主機(jī)無(wú)人駕駛收獲機(jī)和從機(jī)無(wú)人駕駛運(yùn)糧車兩部分組成。兩臺(tái)車分別裝備了雷沃AGCS-1 自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，結(jié)合兩臺(tái)車的整車控制實(shí)現(xiàn)主從協(xié)同作業(yè)。當(dāng)收獲機(jī)發(fā)送卸糧命令，運(yùn)糧車根據(jù)無(wú)人收獲機(jī)作業(yè)路線和卸糧筒長(zhǎng)度，智能規(guī)劃自身行走路線，并通過(guò)轉(zhuǎn)向和油門控制準(zhǔn)確保持與收獲機(jī)的相對(duì)位置，確保在收獲作業(yè)過(guò)程中可同時(shí)將糧食準(zhǔn)確卸至運(yùn)糧車中，收卸同步，節(jié)約卸糧時(shí)間，提高收獲效率。隨后，雷沃歐豹拖拉機(jī)配套方捆機(jī)將田間鋪放的麥秸自動(dòng)撿拾起來(lái)，通過(guò)輸送喂入、壓捆成型、打結(jié)包扎等工序，形成了規(guī)則的長(zhǎng)方體草捆；緊接著，在清理干凈的麥田里，搭載著雷沃免耕播種機(jī)的雷沃歐豹拖拉機(jī)，無(wú)需翻地將玉米種子直接播下，夏收、夏種的工作完成。

（二）全程無(wú)人自動(dòng)駕駛秋收秋種作業(yè)技術(shù)模式

雷沃全程無(wú)人駕駛與雷沃智能農(nóng)事數(shù)字化平臺(tái)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了智慧農(nóng)田作業(yè)解決方案，充分展現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備的機(jī)電技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)深度融合的新發(fā)展。由主機(jī)無(wú)人駕駛收獲機(jī)和從機(jī)無(wú)人駕駛運(yùn)糧車兩部分組成雷沃主從導(dǎo)航無(wú)人駕駛收獲系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化收卸同步作業(yè)。隨后搭載著還田機(jī)的雷沃歐豹拖拉機(jī)完成玉米秸稈還田作業(yè)后，無(wú)人駕駛雷沃歐豹拖拉機(jī)牽引液壓翻轉(zhuǎn)犁、深松機(jī)對(duì)收割完的地塊進(jìn)行耕整、深松作業(yè)演示。搭載著雷沃免耕播種機(jī)的雷沃無(wú)人駕駛拖拉機(jī)靈活地駛出機(jī)庫(kù)，沿道路行駛，到拐彎處，自動(dòng)減速轉(zhuǎn)彎，準(zhǔn)確地進(jìn)入田間作業(yè)，完成播種作業(yè)后自動(dòng)駛回機(jī)庫(kù)，停到出發(fā)時(shí)的位置上。在作業(yè)期間，安裝了智能作業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)將作業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到雷沃智能農(nóng)事數(shù)字化平臺(tái)，融合作物、環(huán)境和農(nóng)機(jī)作業(yè)系統(tǒng)，監(jiān)控作物生長(zhǎng)全程，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供智慧農(nóng)田作業(yè)解決方案。根據(jù)逐步積累農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，為未來(lái)發(fā)展農(nóng)業(yè)智慧精準(zhǔn)決策系統(tǒng)做好基礎(chǔ)。

四、拖拉機(jī)無(wú)人駕駛技術(shù)存在的問(wèn)題及解決辦法

（一）在自動(dòng)導(dǎo)航駕駛模式下，有的系統(tǒng)不具備避障、避險(xiǎn)功能，作業(yè)人員應(yīng)注意安全并在必要的時(shí)候進(jìn)行人工干預(yù)，自動(dòng)作業(yè)時(shí)，駕駛員必須坐在駕駛室，及時(shí)處理意外情況，如果需要下車，請(qǐng)先停止作業(yè)車輛。

（二）農(nóng)機(jī)手對(duì)拖拉機(jī)無(wú)人自動(dòng)駕駛技術(shù)缺乏了解，通過(guò)與農(nóng)機(jī)合作社的交談，多數(shù)社長(zhǎng)表示對(duì)該技術(shù)知之甚少，推廣機(jī)構(gòu)及農(nóng)機(jī)企業(yè)應(yīng)加大宣傳力度，通過(guò)新聞媒體、網(wǎng)絡(luò)及召開(kāi)機(jī)具演示會(huì)等多種形式宣傳拖拉機(jī)無(wú)人自動(dòng)駕駛技術(shù)。

（三）拖拉機(jī)無(wú)人自動(dòng)駕駛系統(tǒng)目前市場(chǎng)價(jià)在4萬(wàn)元上下，山東實(shí)行農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼，電動(dòng)方向盤北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)補(bǔ)貼1.3 萬(wàn)元，液壓控制北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)補(bǔ)貼1.477 萬(wàn)元，同類產(chǎn)品安徽省農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼額分別是2.3 萬(wàn)元、2.8 萬(wàn)元。產(chǎn)品價(jià)格高，農(nóng)機(jī)手難以接受，政府部門應(yīng)加大補(bǔ)貼金額，促進(jìn)該項(xiàng)新技術(shù)、新機(jī)具的推廣，提高全省農(nóng)機(jī)化水平，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

（四）為了讓機(jī)手掌握新技術(shù)，農(nóng)技推廣機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)企業(yè)先培訓(xùn)再購(gòu)買拖拉機(jī)無(wú)人自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，同時(shí)加強(qiáng)北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛的售后服務(wù)，每年不少于兩次以上實(shí)際操作培訓(xùn)，讓每個(gè)用戶能夠熟練地掌握好、使用好北斗導(dǎo)航自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

（五）安裝了北斗導(dǎo)航設(shè)備拖拉機(jī)提高了駕駛員的舒適性，但降低了駕駛員的警惕性，有人作業(yè)時(shí)打盹。建議安裝離地頭30m 處報(bào)警裝置，起到提醒駕駛員的作用。每設(shè)置行駛線路時(shí)，拖拉機(jī)要空跑一趟，會(huì)增加油耗。土地經(jīng)過(guò)兩次碾壓車轍印較深，造成土地壓實(shí)，影響作物生長(zhǎng)，建議研發(fā)一種手持式光感定點(diǎn)設(shè)備。